人教版物理 32 学生版第四单元 导学案.docx

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人教版物理32学生版第四单元导学案

◇学生学案◇

第四章电磁感应

【课标要求】

1.收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。

2.通过实验，理解感应电流的产生条件。

举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。

3.通过探究，理解楞次定律。

理解法拉第电磁感应定律。

4.通过实验，了解自感现象和涡流现象。

举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的现象。

【本章概览】

电磁感应现象揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面，推动了电磁学理论的发展，通过对变化磁场、变化电场的研究，麦克斯韦建立了完整的电磁场理论。

可以说，电磁感应现象的发现在科学上和技术上都具有划时代的意义。

电磁感应现象和及其规律是本章的重点，教科书对电磁感应现象及其本质、规律的阐述分三个阶段逐步深入。

教科书第1节“划时代的发现”，阐述法拉第发现电磁感应现象的过程。

第2节“探究感应电流的产生条件”，通过几个典型实验的探究得出结论。

第3节“楞次定律”，通过实验阐述楞次定律的内容，说明楞次定律与右手定则的关系。

前3节是从感应电流角度来认识电磁感应现象，这是电磁感应现象的第一个阶段。

第4节“法拉第电磁感应定律”，从感应电流深入到感应电动势来理解电磁感应现象，这是第二个阶段。

它的核心内容是法拉第电磁感应定律。

第5节“电磁感应现象的两类情况”，介绍了产生感应电动势的两种非静电力，即感生电场力和洛伦兹力。

它揭示了电磁感应现象的本质，这是认识电磁感应现象的第三个阶段。

第6节“互感和自感”，阐述了两种具体的电磁感应现象，特别是自感现象的特点及应用。

第7节介绍涡流及其广泛应用，前6节研究的是电路中的电磁感应现象，涡流是导体块中的感应电流。

【学法指导】

归纳法

物理学是一门以实验为基础的科学。

物理科学史上每一重大突破都是以实验的重要发现为前奏。

在物理学中，每个概念的建立，每个定律的发现，每个理论的确立，都有其坚实的实验基础。

我们知道物理实验是人们根据研究的目的，运用科学的仪器设备，人为地控制、创造或纯化某种自然过程，使之按预期的进程发展，同时尽可能减少干扰客观状态的前提下进行观测，以探究物理规律的一种科学活动。

实验是发展学生能力和使学生得到科学方法训练的重要途径。

实验归纳方法其基本的思维程序为：

提出问题→探索性实验→分析归纳→初步结论（假说） →验证（证实或证伪） →科学理论。

在实验教学中，要从“教、练、用、考”四个环节中有目的、有重点地进行方法教育的渗透。

这就是：

演示实验时教师着重教方法，通过言传身教，从方法上给予启发、引导、示范；分组实验时学生着重练方法，课外实验时要学生着重用方法，实验考核中考方法。

物理研究始于观察，没有观察就没有科学。

观察思维的方法因实验不同而有所侧重，通常采用的有比较观察法与归纳观察法。

归纳在其中起了重要作用。

在实验整理阶段要对实验现象和数据进行分析、综合、抽象、概括等逻辑思维，才能验证或得出物理规律（提出假说）。

例如，法拉第在提出“磁场是否能产生电流呢?

”的问题后，做了一系列实验，他把大小不同的磁铁放在连有电流计的线圈附近的不同位置，或者把一根通有电流的导线靠近一根未通电流的导线，未发现有电流产生。

法拉第经历了10年的失败、实验、再失败、再实验，不断归纳总结，终于在1831年8月29日发现了电磁感应的第一个效应。

他一共做了几十个类似的实验，获得了进行物理思维的第一手实验资料。

此外，物理量热功当量（J）的测定，也经历了多次实验的反复测定，不断归纳总结，最终才确定。

§4.1《划时代的发现》◇学生学案◇

课型：

新授课编写人：

修订人：

审核人：

时间：

第周星期班组姓名

【学习目标】

1．知识与技能：

（1）关注电磁感应现象的发现过程，了解相关的物理学史；

（2）了解电生磁和磁生电的发现过程； 

（3）知道电磁感应和感应电流的定义。

2．过程与方法：

学习法拉第的科学探索精神，感悟科学、技术、社会的相互关系，了解信念和机遇在科学发现中的作用，辩证认识传统观念对科学发展的利与弊。

3．情感、态度和价值观

（1）领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。

（2）以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。

【学习重点】法拉第电磁感应现象的过程。

【学习难点】通过对法拉第电磁感应现象研究史实的学习，培养学生的科学方法和科学精神。

【自主学习】

探究一：

你对电与磁的关系有怎样的认识？

探究二：

电与磁的相互联系

研究内容

电生磁

磁生电

发现人物

发现过程

伟大意义

探究三：

概念：

1．电磁感应

2．感应电流

【课堂学习】

探究一：

阅读电生磁和磁生电的发现过程，请你谈谈科学家们在研究过程中面对失败是如何做的？

你从中学习到了什么？

探究二：

实验探索

给定螺线管一个、条形磁铁一个、导线若干、灵敏电流计一个，请探索用以上器材能否发现磁生电。

【课堂小结】

【课堂检测】

1.发电的基本原理是电磁感应。

发现电磁感应现象的科学家是（）

A．安培B．赫兹

C．法拉第D．麦克斯韦

§4.2《探究感应电流的产生条件》◇学生学案◇

课型：

新授课编写人：

修订人：

审核人：

时间：

第周星期班组姓名

【学习目标】

1．知识与技能：

（1）观察电磁感应现象，理解产生感应电流的条件。

（2）进一步认识磁通量的概念，能结合实例对磁通量的变化进行定性的判断。

2．过程与方法：

经历感应电流产生条件的探究活动，提高学生的分析、论证能力。

3．情感、态度和价值观：

经历各种实验现象，学会通过现象分析、归纳事物本质特征的科学思维方法，认识实验观察能力与逻辑思维能力在科学探究过程中的重要作用。

【学习重点】从观察到的有关电磁感应的现象，推出电磁感应产生的一般条件。

【学习难点】感应电流产生的实验探究、理性分析，以及实验之间的逻辑关系。

【自主预习】

一.复习磁通量：

1．概念：

2．表达式：

3．磁通量变化的方式：

练习：

边长为10cm的正方形线圈，垂直于磁感应强度B的方向置于0.2T的匀强磁场中。

试求：

（1）图示位置时，穿过线圈的磁通量为多少？

（2）若将线圈以一边为轴转过60°，则穿过线圈的磁通量为多少？

 二．回忆初中所学内容，分析如图所示两种情况会产生感应电流吗？

【课堂学习】

探究一：

完成下列实验，观察现象

实验一：

如图所示，将磁铁插入、抽出或静止放在线圈中，

观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表中并分析原因。

磁铁的运动

表针的摆动方向

磁铁的运动

表针的摆动方向

N极插入线圈

S极插入线圈

N极停在线圈中

S极停在线圈中

N极从线圈中抽出

S极从线圈中抽出

分析产生感应电流的原因：

开关和变阻器的状态

现象（有无电流）

开关闭合瞬间

开关断开瞬间

开关闭合时，滑动变阻器不动

开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片

分析产生感应电流的原因：

实验二：

模仿法拉第实验，如图所示。

观察以下几种操作中

线圈B中是否有电流产生，把观察到的现象记录在表中并分析原因。

探究二：

由实验一、二现象结合自主学习内容分析推理产生感应电流的条件

探究三：

感应电流条件的应用：

例题：

下列图中能产生感应电流的有（）

【课堂小结】

【课堂检测】

1．如图所示，导线框MNQP近旁有一个跟它在同一竖直平面内的矩形线圈abcd，下列说法不正确的是（）

A．当电阻变大时，abcd中有感应电流

B．当电阻变小时，abcd中有感应电流

C．电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时，其中有感应电流

D．电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内竖直向上运动时，其中有感应电流

§4.3《楞次定律》

（一）◇学生学案◇

课型：

新授课编写人：

修订人：

审核人：

时间：

第周星期班组姓名

【学习目标】

1．知识与技能：

（1）理解楞次定律的内容；

（2）理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映。

2．过程与方法：

体验楞次定律的探究过程，提高分析、归纳、概括及表述的能力

3．情感、态度和价值观：

感受科学家对规律的研究过程，学习他们对工作严肃认真不怕困难的科学态度

【学习重点】楞次定律的理解

【学习难点】感应电流磁场方向的探究，楞次定律的理解

【自主学习】

一、安培定则的内容：

楞次定律的内容：

【合作探究】

探究一：

感应电流的磁场与原磁场的关系：

实验：

按如图所示电路，将条形磁铁插入或拔出螺线管的过程中，记录感应电流方向，并分析感应电流产生的磁场方向。

1．先判断灵敏电流计中的电流流向与指针偏转方向的关系

2．分组完成实验并分析完成下列表格

操作方法

填写内容

N极

S极

插入

拔出

插入

拔出

磁通量的变化情况

原磁场方向

感应电流方向

感应电流磁场方向

感应电流磁场与原磁场方向的关系

请分析：

感应电流磁场的作用

楞次定律的内容

探究二：

楞次定律的理解和应用

1．完成表格

楞次定律：

感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化

谁在阻碍

阻碍什么

如何阻碍

能否阻止

为何阻碍

2．从能量的角度理解：

分析条形磁铁插入过程中，机械能的变化和电能的变化。

3．应用：

例题：

如图所示，一闭合金属环在匀强磁场中，当磁感应强度增大时，分析金属环中的感应电流方向。

归纳：

应用楞次定律分析感应电流方向的基本步骤

【课堂小结】

【课堂检测】

矩形线框与长直导线在同一平面内，当矩形线框从长直导线的左侧运动到右侧的过程中线框内感应电流的方向为（  ） 

A．先顺时针，后逆时针

B．先逆时针，后顺时针 

C．先顺时针，后逆时针，再顺时针 

D．先逆时针，后顺时针，再逆时针

§4.3《楞次定律》

（二）◇学生学案◇

课型：

新授课编写人：

修订人：

审核人：

时间：

第周星期班组姓名

【学习目标】

1.知识与技能

（1）理解并熟练应用楞次定律解决有关问题；

（2）运用楞次定律判定感应电流的方向；

（3）运用楞次定律判断电磁感应现象中导体间相对运动的方向或回路发生形变的趋势。

2．过程与方法

领悟科学探究中提出问题、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。

3．情感态度与价值观

认识实验观察能力与逻辑思维能力在科学探究过程中的重要作用。

【学习重点】楞次定律的应用

【学习难点】楞次定律的推广含义的理解和应用

【自主学习】用楞次定律判定感应电流的方向—“增反减同”

应用楞次定律判定感应电流方向的步骤：

1.（P.11例题1）法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。

软铁环上绕有M、N两个线圈，当M线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？

2.（P.12例题2）如图所示，在长直载流导线MN附近有一个矩形闭合线圈ABCD，线圈与导线在同一个平面内。

某时刻，线圈中产生了A→B→C→D→A方向的电流，则可能的情况是（　　）

A．线圈ABCD沿MN方向向下平移

B．线圈ABCD以导线MN为轴绕MN转动

C．MN中由M到N方向的电流在减小

D．MN中电流恒定，方向由M到N，且正从AB左侧向AB靠近

【课堂学习】

探究：

应用楞次定律判断导体间相对运动的方向和回路发生形变的趋势

演示实验：

图中的A和B都是很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开的，横梁可以绕中间的支点转动。

用磁铁的任意一极去接近A环、远离A环、接近B环、远离B环时，分别会观察到什么现象？

1.

试用楞次定律解释观察到的现象。

2.你能从其他角度表述楞次定律吗？

例1．如图所示，ef、gh为两水平放置相互平衡的金属导轨，ab、cd为搁在导轨上的两金属棒，与导轨接触良好且无摩擦．当一条形磁铁向下靠近导轨时，关于两金属棒的运动情况的描述正确的是（）

A．如果下端是N极，两棒向里运动，且两棒对导轨的压力增加

B．如果下端是S极，两棒向外运动；且两棒对导轨的压力减小

C．不管下端是何极，两棒均向外互相远离

D．不管下端是何极，两棒均互相靠近

例2．如图，长直螺线管b置于金属环a的轴线上，螺线管各匝导线间有一定的距离。

当在螺线管b中通以图示方向的电流，并使电流迅速增大时（）

A．金属环a有缩小的趋势

B．金属环a有扩大的趋势

C．螺线管b有缩短的趋势

D．螺线管b有伸长的趋势

总结：

1.引起感应电流的导体（磁体）间相对运动的方向特点_________________________

2.感应电流所在回路发生形变趋势的特点_________________________

例3．两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环。

当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则（）

A．A可能带正电且转速减小

B．A可能带正电且转速增大

C．A可能带负电且转速减小

D．A可能带负电且转速增大

思路点拨：

1.均匀带电绝缘环A转动相当于什么？

带正电、负电及其转速有什么影响？

2.导体环B中产生感应电流的原因是什么？

【课堂小结】

【课堂检测】

1.金属圆环的圆心为O,金属棒Oa、Ob可绕O在环上转动,如图所示。

当外力使Oa逆时针方向转动时,Ob将（）

A.不动B.逆时针转动C.顺时针转动D.无法确定

§4.3《楞次定律》（三）◇学生学案◇

课型：

新授课编写人：

修订人：

审核人：

时间：

第周星期班组姓名

【学习目标】

1．知识与技能

（1）掌握右手定则，认识右手定则是楞次定律的一种具体表现形式；

（2）区分右手定则、安培定则、左手定则、楞次定律；

（3）会运用右手定则和楞次定律解决综合问题。

2．过程与方法

感受物理中发现问题和解决问题的探究过程。

3．情感态度与价值观

感受科学家对规律的研究过程。

【学习重点】运用右手定则判定感应电流的方向

【学习难点】运用右手定则和楞次定律解决综合性题目

【自主学习】

一、探究右手定则

1．在图中，假定导体棒AB向右运动。

（1）我们研究的是哪个闭合导体回路？

（2）当导体棒AB向右运动时，穿过这个闭合导体回路的磁通量如何变化（增大还是减小）？

（3）感应电流的磁场应该是沿哪个方向的？

（4）导体棒AB中的感应电流是沿哪个方向的？

思考：

当闭合导体回路的一部分做切割磁感线的运动时，你能用其他方法判断感应电流的方向吗？

2．右手定则的内容：

3．右手定则和楞次定律的关系：

二、比较右手定则、安培定则、左手定则、楞次定律

【合作探究】

探究一：

运用右手定则判定感应电流的方向（区分右手定则和左手定则）

例1．如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外。

一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1（左）匀速运动到位置2（右），则（）

A.导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a

B.导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a

C.导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右

D.导线框进入磁场时．受到的安培力方向水平向左

总结判定感应电流方向和安培力方向的思路和方法：

探究二：

二次感应等综合问题（右手定则和楞次定律结合运用）

例1．如图所示，在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨与轨道平面内的大线圈P相接，导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面。

要使同一平面内P所包围的小闭合线圈Q产生顺时针方向的感应电流，导线ab的运动情况可能是（　）

A．匀速向右运动

B．加速向右运动

C．减速向右运动

D．加速向左运动

【思路点拨】

（1）线圈Q中产生电流的条件是什么？

（2）ab棒匀速运动和变加速运动有什么不同？

例2．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是（）

A．向右匀加速运动

B．向左匀加速运动

C．向右匀减速运动

D．向左匀减速运动

【思路点拨】明确因果关系！

（1）金属棒MN在磁场力作用下向右运动的原因是什么？

（2）金属棒PQ在外力作用下的不同运动情况的结果有什么区别呢？

【课堂小结】

【课堂检测】

1．如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时（）

A．穿过回路的磁通量为零

B．回路中感应电动势大小为2Blv0

C．回路中感应电流的方向为顺时针方向

D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相同

§4.4《法拉第电磁感应定律》

（一）◇学生学案◇

课型：

新授课编写人：

修订人：

审核人：

时间：

第周星期班组姓名

【学习目标】

1．知识与技能

（1）知道什么叫感应电动势；

（2）知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt；

（3）理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式。

2．过程与方法

（1）经历感应电动势公式的表述，体验数学方法在物理研究中的重要作用；

（2）分析推理，导出导体切割磁感线的感应电动势表达式，认识科学探究方法的多样性。

3．情感态度和价值观

在本节课的学习中，同学们直接参与物理规律的发现过程，体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受，并在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。

【学习重点】法拉第电磁感应定律、导体切割磁感线产生的感应电动势

【学习难点】理解感应电动势大小与磁通量变化的关系

【自主预习】

一、产生感应电流的条件

二、感应电动势

1．定义：

2．产生条件：

3．方向：

练习：

电阻R、电容器C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁开始下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（    ）

A.从a到b，上极板带正电    B.从a到b，下极板带正电

C.从b到a，上极板带正电    D.从b到a，下极板带正电

【课堂学习】

探究一：

感应电动势大小

1．猜想：

2．实验探究——感应电动势大小与磁通量变化的关系：

做实验并观察现象：

①探究目的：

感应电动势大小跟什么因素有关？

（猜测）

②探究要求：

将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。

③探究问题：

问题1：

实验中，电流表指针偏转原因是什么？

问题2：

电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？

问题3：

在实验中，快速和慢速效果有什么不同？

问题4：

改变磁场的方向，以同样的速度插入磁铁时，感应电动势的大小是否变化？

3．思考：

①感应电动势的大小与磁通量的变化大小有关吗？

②感应电动势的大小与磁通量的变化的快慢有关吗？

③磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率三者有怎样的关系？

④磁场的方向对感应电动势的大小是否有影响？

4．结论：

感应电动势的大小与磁通量的变化有关，磁通量的变化越电动势越大，磁通量的变化越电动势越小。

探究二：

法拉第电磁感应定律

1．内容：

2．表达式：

（学生课后推导k=1，明确各物理量的国际单位）

3．理解：

⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt

⑵定律的两种变形式：

探究三：

导体切割磁感线时产生的感应电动势的推导

1．推导：

如图所示，导体棒长为l，它以速度向右运动，在时间内，由原来位置运动到，推导这个过程中产生的感应电动势。

2．问题：

当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，如图所示，感应电动势可用上面的公式计算吗？

3．公式理解：

（1）B、L、V两两

（2）导线运动方向和磁感线平行时，E=

（3）速度V为平均值（瞬时值），E就为（）

（4）公式比较：

E=ΔΦ/Δt与E=BLV

【课堂小结】

【课堂检测】

1．穿过闭合回路的磁通量

随时间

变化的图象分别如图所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是（   ）

A．图①中回路产生的感应电动势恒定不变

B．图②中回路产生的感应电动势一直在变大

C．图③中回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势

D．图④中回路产生的感应电动势先变小再变大

2．一根直导线长0.1m，在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中以10m/s的速度匀速运动，则导线中产生的感应电动势的说法错误的是（ ）

A．一定为0.1V               B．可能为零

C．可能为0.01V              D．最大值为0.1V

§4.4《法拉第电磁感应定律》

（二）◇学生学案◇

课型：

新授课编写人：

修订人：

审核人：

时间：

第周星期班组姓名

【学习目标】

1．知识与技能：

（1）进一步理解法拉第电磁感应定律，并应用定律分析解决问题

（2）会分析产生感应电动势的电源，会画等效电路图

（3）推导导体棒转动切割磁感线产生感应电动势大小并会应用

2．过程与方法：

应用规律分析解决问题的过程中，培养学生的分析问题的能力，感受应用所学能解决问题的乐趣

3．情感、态度和价值观：

培养学生对实际问题的分析与推理能力

【学习重点】法拉第电磁感应定律的应用

【学习难点】画等效电路图，分析电源的极性；灵活应用法拉第电磁感应用定律求解。

【自主预习】对法拉第电磁感应用定律和导体切割磁感线公式的进一步理解

1．如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为El；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2．则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比El:

E2分别为（）

A．c→a，2:

1B．a→c，2:

1C．a→c，1:

2D．c→a，1:

2

2．如图所示，半径为r的n匝圆形线圈套在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场仅在正方形区域内且垂直穿过正方形所在平面，当磁感应强度以

的变化率均匀变化时，线圈中产生感应电动势大小为（）

A．πr2

B．L2

C．nπr2

D．nL2

【课堂学习】

探究一：

正确认识电路的结构，会寻找电源，判断极性

例1．如图所示，粗细均匀的、电阻为r的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为B，圆环直径为

；长为

、电阻为r/2的金属棒ab放在圆环上，以v0向左运动，当ab棒运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为（）

A．0B．B

v0C．B

v0/2D．B

v0/3

点拨：

（1）分析电源

（2）画等效电路图

（3）求电动势和路端电压

例2．用均匀导线做成的正方形线框边长为0