电磁感应学案.docx

1、电磁感应学案4.1划时代的发现4.2探究电磁感应的产生条件学习目标：1. 知道奥斯特实验、电磁感应现象，了解电生磁和磁生电的发现过程。2. 通过学习体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神3. 学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法4. 通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。主要内容：一阅读教材第2、3页，回答下列问题：1.1803年奥斯特总结了一句话内容是什么？2.奥斯特发现了电流的磁效应，能说明他是一个“幸运儿”吗？3. 法拉第在奥斯特的电流磁效应的基础上，思考对称性原理，从而得出了什么样的结论？4. 什么是电流的磁效应？什么是电磁感应？什么是感应电流？5.

2、通过学习你从奥斯特、法拉第等科学家身上学到了什么？二探究电磁感应的产生条件1、实验观察闭合电路的部分导体切割磁感线演示：导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。如图4.2-2所示。观察实验，记录现象。表1导体棒的运动表针的摆动方向导体棒的运动表针的摆动方向向右平动向左平动向前平动向后平动向上平动向下平动结论： 向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出演示：如图4.2-2所示。把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。观察实验，记录现象。表2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

3、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极从线圈中抽出结论： 模拟法拉第的实验演示：如图4.2-3所示。线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。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3中。观察实验，记录现象。表3操作现象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结论：2、分析论证演示实验1中：演示实验2中： 演示实验3中：3、归纳总结请大家思考以上几个产生感应电流的实例，能否从本质上概括出产生感应电流的条件？总结：电磁感应现象产生的条件可以概括为： 4、

4、电磁感应中的能量转化 分析：实验一、消耗机械能-电能发电机 实验三、电能由a螺线管转移到b螺线管变压器 结论： 。例题讲解：1.如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将（ ）A增大 B减小C不变 D无法确定如何变化2.如图所示,开始时矩形线圈平面与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外.若要使线圈中产生感应电流,下列做法中可行的是 （ ）A.以ab边为轴转动 B.以bd边为轴转动（转动的角度小于60）C.以bd边为轴转动90后,增大磁感应强度 D.以ac边为轴转动（转动的角度小于60）巩固练习：1.发现电流磁

5、效应现象的科学家是_，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是_，发现电磁感应现象的科学家是_，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是_。2.下列现象中属于电磁感应现象的是（ ）A磁场对电流产生力的作用 B变化的磁场使闭合电路中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D电流周围产生磁场3.在图所示的条件下，闭合矩形线圈中能产生感应电流的是（ ） 4.关于感应电流，下列说法中正确的是（ ）A只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流B只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流C若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流D当穿过闭合电路的磁通量发生变化时

6、，闭合电路中一定有感应电流5.在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是（ ）A保持电流不变，使导线环上下移动B保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小C保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动D保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动6.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程 ( )A物体克服阻力做功B物体的动能转化为

7、其他形式的能量C物体的势能转化为其他形式的能量D物体的机械能转化为其他形式的能量7. 如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是（ ）A线圈中通以恒定的电流B通电时，使变阻器的滑片P做匀速移动C通电时，使变阻器的滑片P做加速移动D将电键突然断开的瞬间8、如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一边长为l的正方形线框以速度v匀速地通过磁场区域，若d l，则在线框中产生感应电流的时间为多少？若d l，则在线框中产生感应电流的时间又为多少？4.3楞次定律学习目标：1. 通过实验教学，感受楞次定律的实

8、验推导过程，逐渐培养自己的观察实验，分析、归纳、总结物理规律的能力。2. 理解楞次定律的内容，理解楞次定律中“阻碍”二字的含义，能初步应用楞次定律判定感应电流方向，理解楞次定律与能量守恒定律是相符的3. 掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。主要内容：一引入1、问题1：如图，已知通电螺线管的磁场方向，问电流方向？ 2、问题2：如图，在磁场中放入一线圈，若磁场B变大或变小，问有没有感应电流？ 感应电流方向如何？二实验探究（感应电流的方向与哪些因素有关？）问题1、请你根据上表中所填写的内容分析一下，感应电流的磁场方向是否总是与原磁场的方向相反？问题2、请你仔细分析上表，用

9、尽可能简洁的语言概括一下，究竟如何确定感应电流的方向？并说出你的概括中的关键词语。问题3、你能从导体和磁体相对运动的角度来确定感应电流的方向吗？如果能，请用简洁的语言进行概括，并试着从能量的转化与守恒角度去解释你的结论？ NS磁铁在管上静止不动时磁铁在管中静止不动时插入拔出插入拔出N在下S在下N在下S在下原来磁场的方向原来磁场的磁通量变化感应磁场的方向原磁场与感应磁场方向的关系感应电流的方向（螺线管上）总结规律：原磁通变大，则感应电流磁场与原磁场相 ，有阻碍变 作用 原磁通变小，则感应电流磁场与原磁场相 ，有阻碍变 作用三楞次定律内容及其理解：（1）、内容： 。（2）、理解：、谁起阻碍作用？、

10、阻碍什么？、怎样阻碍？怎么理解阻碍？例题讲解：1. 如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd.则 （ ）A.若线圈向右平动，其中感应电流方向是abcdB.若线圈竖直向下平动，无感应电流产生C.当线圈以ab边为轴转动时，其中感应电流方向是abcdD.当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是abcd总结：应用楞次定律步骤：、明确 磁场的方向；、明确穿过闭合回路的 是增加还是减少；、根据楞次定律(增反减同)，判定 的磁场方向；、利用 判定感应电流的方向。楞次定律可以从不同的角度来理解：2. 如图所示，当条形磁铁突然向闭合铜环运动时，铜环里产生的感应电流的方向怎样？铜环运动情况怎样总结：3.如图

11、所示，固定于水平面上的光滑平行导电轨道AB、CD上放着两根细金属棒ab、cd.当一条形磁铁自上而下竖直穿过闭合电路时，两金属棒ab、cd将如何运动？磁铁的加速度仍为g吗？总结：4.两同心金属圆环，使内环A通以顺时针方向电流，现使其电流增大，则在大环B中产生的感应电流方向如何？若减小电流呢？总结：四楞次定律的特例闭合回路中部分导体切割磁感线1.当闭合回路的部分导体切割磁感线也会引起磁通量的变化，从而使回路中产生感应电流，这种情况下回路中的电流的方向如何判断呢，可以用楞次定律判断电流的方向吗？右手定则的内容：伸开 手让拇指跟其余四指 ，并且都跟手掌在 内，让磁感线 从掌心进入， 指向导体运动方向，

12、其余四指指向的就是导体中 方向适用条件： 的情况巩固练习：1根据楞次定律知感应电流的磁场一定是 （ ）A.阻碍引起感应电流的磁通量 B.与引起感应电流的磁场反向C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D.与引起感应电流的磁场方向相同2如图所示，一水平放置的矩形闭合线框abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，如图中的位置经过位置到位置，位置和都很靠近，在这个过程中，线圈中感应电流 （ ）A.沿abcd流动B.沿dcba流动C.由到是沿abcd流动，由到是沿dcba流动D.由到是沿dcba流动，由到是沿abcd流动3如图所示，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁

13、向左插入铝环的过程中两环的运动情况是 （ ）A.同时向左运动，间距增大B.同时向左运动，间距不变C.同时向左运动，间距变小D.同时向右运动，间距增大4如图所示，一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动.已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置和位置时，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向分别为（ ）A.逆时针方向,逆时针方向B.逆时针方向,顺时针方向C.顺时针方向,顺时针方向 D.顺时针方向,逆时针方向5.如图，有一固定的超导圆环，在其右端放一条形磁铁，此时圆环中无电流，当把磁铁向右方移走时，由于电磁感应，在超导圆环中产生了一定的电流.则

14、以下判断中正确的是 A.此电流方向如箭头所示，磁铁移走后，此电流继续维持B.此电流方向与箭头方向相反，磁铁移走后，此电流很快消失C.此电流方向如箭头所示，磁铁移走后，此电流很快消失D.此电流方向与箭头方向相反，磁铁移走后，此电流继续维持6如图所示，平行金属导轨的左端连有电阻R，金属导线框ABCD的两端用金属棒跨在导轨上，匀强磁场方向指向纸内。当线框ABCD沿导轨向右运动时，线框ABCD中有无闭合电流？_ _；电阻R上有无电流通过？_ _7.法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。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中从感应电流沿什么方向？4.4法拉第电磁感应定律学

15、习目标：1. 知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。并能区别、。2. 理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。知道E=BLv如何推得。会用和E=BLv解决问题。主要内容：一问题讨论：恒定电流中，电路中存在持续电流的条件是什么？如何判定感应电流的方向？感应电流的强弱又如何来确定呢？二法拉第电磁感应定律（猜想，探究影响感应电动势的因素）结论: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。法拉第电磁感应定律内容：表达式：理解：三特例导线切割磁感线时的感应电动势闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线

16、，求产生的感应电动势？ 理解:B,L,V两两 导线的长度L应为 长度导线运动方向和磁感线平行时，E= 速度V为平均值（瞬时值），E就为 （ ）总结：思考：当导体的运动方向跟磁感线方向有夹角，感应电动势可用上面的公式计算吗？如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。解析：可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1=vsin和平行于磁感线的分量v2=vcos。后者不切割磁感线，不产生感应电动势。前者切割磁感线，产生的感应电动势为E=BLv1=BLvsin例题讲解：1.下列说法正确的是（ ）A、线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势

17、一定越大B、线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C、线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D、线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大2.一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。3.横截面积S=0.2 m2、n=100匝的圆形线圈A处在如图所示的磁场内，磁感应强度变化率为0.02 T/s.开始时S未闭合，R1=4 ，R2=6，C=30 F，线圈内阻不计，求：闭合S后，通过R2的电流的大小；闭合S后一段时间又断开，问S断开后通过R2的电荷量是多少?4.如图所示，用长度La：Lb

18、=2：1的同种导线做成圆环a、b，并在A、C处相连，(水平长度可忽略)当均匀变化的磁场垂直穿过a环时，环内电流为Il，A、C间电压为U1；若同样均匀变化的磁场穿过b环，环内电流为I2，A、C间电压为U2，则 ( )Al1：I2=4：1 BI1：I2=2：1CU1：U2=2：1 DU1：U2=4：15. 如图,两根相距为l的平行直导轨ab、cd.b、d间连有一固定电阻R,导线电阻可忽略不计.MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）.现对MN施力使它沿导轨方向以速度v（如图）做匀速运动.令

19、U表示MN两端电压的大小,则 （ ）A.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由b到dB.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由d到bC.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由b到dD.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由d到b6.一个边长为L的正方向导线框，其电阻为R.线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过磁感应强度为B匀强磁场区域.试求在穿越磁场过程中BD两端的电压。巩固练习：1.法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小 （ ）A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D.跟穿过这一闭合电路的磁通量

20、的变化量成正比2.将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有 （ ）A.磁通量的变化率 B.感应电流的大小C.消耗的机械功率 D.磁通量的变化量3.恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流 （ ）A.线圈沿自身所在平面运动 B.沿磁场方向运动C.线圈绕任意一直径做匀速转动 D.线圈绕任意一直径做变速转动4一个N匝的圆线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感应强度方向成30角，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变.下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是 （ ）A.将线圈匝数增加一

21、倍 B.将线圈面积增加一倍C.将线圈半径增加一倍 D.适当改变线圈的取向5如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将 （ ）A.越来越大 B.越来越小C.保持不变 D.无法确定6.如图所示，水平放置的平行金属导轨MN和PQ，相距L =0.50 m，导轨左端接一电阻 R = 0.20，磁感应强度B = 0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ac垂直导轨放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。当ac棒以v = 4.0 m/s的速度水平向

22、右匀速滑动时，求：ac棒中感应电动势的大小；回路中感应电流的大小和方向；维持ac棒做匀速运动的水平外力F的大小和方向。电磁感应综合问题学习目标：1. 掌握电磁感应中常见的四类问题：电路问题、动力学问题、能量问题、图像问题主要内容：一. 电磁感应中的电路问题：例题讲解：1.如图所示,两个互连的金属圆环,粗金属环的电阻是细金属环电阻的二分之一,磁场垂直穿过粗金属环所在区域,当磁感应强度随时间均匀变化时,在粗环内产生的感应电动势为E,则a、b两点间的电势差为 A. B. C. D.E2如图所示，金属环半径为a，总电阻为2R，匀强磁场磁感应强度为B，垂直穿过环所在平面电阻为R2的导体杆AB沿环表面以速

23、度v向右滑至环中央时，杆的端电压为A、 B、 C、 D、3. 如图所示，导体杆op可绕o轴沿半径为r的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以角速度转动，磁感应强度为B，ao 间接有电阻R，杆和框架电阻不计，则所施外力的功率为4如图所示，在一个磁感应强度为B的匀强磁场中，有一弯成45角的金属导轨，且导轨平面垂直磁场方向一导线MN以速度v从导轨的o点处开始无摩擦地匀速滑动，速率v的方向与ax方向平行，导线单位长度的电阻为r写出感应电动势的表达式感应电流的大小如何？写出作用在导线MN上的外力瞬时功率的表达式5如图所示，一个圆形线圈的匝数n1000，线圈面积S200cm2，线圈的电阻为r1，在线圈外接一个阻值

24、R4的电阻，把线圈放人一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感强度随时间变化规律如图线Bt所示求： (1) 从计时起在t3s、t5s时穿过线圈的磁通量是多少? (2)在t3s、t5s时，a、b两点的电势差分别是多少 6如图中，oP1Q1与oP2Q2是位于同一水平面上的两根金属导轨，处在沿竖直方向的匀强磁场中，磁感强度为B导轨的oP1段与oP2段相互垂直，长度相等，交于o点导轨的P1Q1段与P2Q2段相互平行，并相距2b一金属细杆在t=0的时刻从o点出发，以恒定的速度v沿导轨向右滑动在滑动过程中，杆始终保持与导轨的平行段相垂直，速度方向与导轨的平行段相平行，杆与导轨有良好的接触假定导轨和金属杆

25、都有电阻，每单位长度的电阻都是r（1）金属杆在正交的导轨oP1，oP2上滑动时，金属杆上通过的电流强度？巩固练习：1.如图所示，两个互相连接的金属圆环用同样规格、同种材料的导线制成，大环半径是小环半径的4倍若穿过大环磁场不变，小环磁场的磁通量变化率为K时，其路端电压为U；若小环磁场不变，大环磁场的磁通量变化率也为K时，其路端电压为AU BU2 CU4 D4U2. 半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a0.4m，b0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R02，一金属棒MN与金属环接触良

26、好，棒与环的电阻均忽略不计（1）若棒以v05m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流。（2）撤去中间的金属棒MN将右面的半圆环OL2O以OO为轴向上翻转90，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为B/t（4 /）T/s，求L1的功率3.匀强磁场的磁感应强度B=0.2 T,磁场宽度L=3 m,一正方形金属框边长l=1 m,每边电阻r=0.2,金属框以v=10 m/s的速度匀速穿过磁场区,其平面始终保持与磁感线方向垂直,如图所示.求:（1）画出金属框穿过磁场区的过程中,金属框内感应电流的I-t图线.（2）画出ab两端电压的U-t图线.（两

27、题要求写出作图依据）4.如图，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为l、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac长度为。磁场的磁感强度为B，方向垂直于纸面向里。现有一段长度为、电阻为的均匀导体杆MN架在导线框上，开始时紧靠ac，然后沿ac方向以恒定速度v向b端滑动，滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触。当MN滑过的距离为时，导线ac中的电流是多大？方向如何？5.光滑平行金属导轨水平面内固定，导轨间距L=0.5m，导轨右端接有电阻RL=4小灯泡，导轨电阻不计。如图甲，在导轨的MNQP矩形区域内有竖直向上的磁场，MN、PQ间距d=3m，此区域磁感应强度B随时间t变化规

28、律如图乙所示，垂直导轨跨接一金属杆，其电阻r=1,在t=0时刻，用水平恒力F拉金属杆，使其由静止开始自GH位往右运动，在金属杆由GH位到PQ位运动过程中，小灯发光始终没变化，求：（1）小灯泡发光电功率；（2）水平恒力F大小；（3）金属杆质量m.二. 电磁感应中的动力学问题：例题讲解：1.如图所示，水平固定的光滑U形金属框架宽为L，足够长，其上放一质量为m的金属棒ab，左端连接有一阻值为R的电阻（金属框架、金属棒及导线的电阻匀可忽略不计），整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B试讨论：如果在ab上加一恒力F，金属棒的运动情况。若给棒ab一个初速度0，使棒始终垂直框架并沿框架运动，金属棒的运动情况变式1.如果轨道倾斜，与水平面的夹角为，则金属棒运动情况如何？（可只讨论初速度为0的情况）变式2.如果轨道竖直，则金属棒运动情况如何？（可只讨论初速度为0的情况）变式3.如果将左边的电阻改为一电动势为E的电源，则金属棒运动情况如何？（可只讨论初速度为0的情况）巩固练习：1.如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上,两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨