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1、最新人教版選修(3-2)《探究電磁感應的產(chǎn)生條件》教案
年 月 日
課題
4.2 探究電磁感應的產(chǎn)生條件 課 型 新授課
教 學 目 標
(一)知識與技能
1 .知道產(chǎn)生感應電流的條件。
2 .會使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實驗。
(二)過程與方法
學會通過實驗觀察、記錄結(jié)果、分析論證得出結(jié)論的科學探究方法
(三)情感、態(tài)度與價值觀
滲透物理學方法的教育,通過實驗觀察和實驗探究,理解感應電流的產(chǎn)生條件。舉例說明電磁 感應在生活和生產(chǎn)中的應用。
教學重點、難點
教學重點
通過實驗觀察和實驗探究,理解感應電流的產(chǎn)生條件。
教學難點
感應電流的產(chǎn)生條件。
教 學
2、 方 法
實驗觀察法、分析法、實驗歸納法、講授法
教學手段
條形磁鐵(兩個),導體棒,示教電流表,線圈(粗、細各一個),學生電源,開關(guān),滑動變阻器, 導線若嚇,
教學活動
(一)引入新課
“科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力?!痹诼娜祟悮v史長河中 ,隨著科學技術(shù)的進步,-
些重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的問世 ,極大地解放了生產(chǎn)力,推動了人類社會的發(fā)展 ,特別是我們 剛剛跨過的二十世紀,更是科學技術(shù)飛速發(fā)展的時期。經(jīng)濟建設離不開能源 ,人類發(fā)明 也離不開能源,而最好的能源是電能,可以說人類離不開電。飲水思源 ,我們忘不了為 發(fā)現(xiàn)和使用電能做出卓越貢獻的科學家一一法拉第。
學生活動
1820年奧
3、斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應 ,法拉第由此受到啟發(fā),開始了 “由磁生電”
的探索,經(jīng)過十年堅持不懈的努力,于1831年8月29日發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象,開辟了人 類的電氣化時代。
本節(jié)課我們就來探究電磁感應的產(chǎn)生條件。
(二)進行新課
1、實驗觀察
(1)閉合電路的部分導體切割磁感線
在初中學過,當閉合電路的一部分導體做切割磁感線運 動時,電路中會產(chǎn)生感應電流,如圖4.2-1所示。
演示:導體左右平動,前后運動、上下運動。觀察電流 表的指針,把觀察到的現(xiàn)象記錄在表 1中。如圖所示。
4.2-1導體切劑照惠
整.產(chǎn)生域應電造?
觀察實驗,記錄現(xiàn)象。
導體棒的運動
表針的擺動方向
4、導體棒的運動
表針的擺動方向
1可右平動
向左
向后平動
不擺動
向左平動
向右
向上平動
不擺動
向前平動
不擺動
何卜平動
不擺動
結(jié)論:只有左右平動時,導體棒切割磁感線,有電流產(chǎn)生,前后平動、上下平動 體棒都不切割磁感線,沒有電流產(chǎn)生。
還有哪些情況可以產(chǎn)生感應電流呢?
(2)向線圈中插入磁鐵,把磁鐵從線圈中拔出
演示:如圖4.2-2所示。把磁鐵的某一個磁極向線圈中插入 ,從線圈中拔出,或靜
止地放在線圈中。觀察電流表的指針 ,把觀察到的現(xiàn)象記錄在表 2中。
⑼4工2鼻聯(lián)箱人 觸勖用力簽攝?
4發(fā),也宣表摘計如何躺臨T
觀察實驗,記錄現(xiàn)象。
5、
磁鐵的運動
表針的擺動方向
磁鐵的運動
表針的擺動方
向
N極插入線圈
向右
S極插入線圈
向左
N極停在線圈中
不擺動
S極停在線圈中
不擺動
N極從線圈中抽出
向左
S極從線圈中抽出
向右
結(jié)論:只有磁鐵相對線圈運動時
,有電流產(chǎn)生。磁鐵相對線圈靜止時 ,沒有電
流
生。
演示:如圖4.2-3所示。線圈
A通過變阻器和開關(guān)連接到電源上
,線圈B的兩端
與電流表連接,把線圈A裝在線圈
B的里面。觀察以下幾種操作中線圈
B中是否有電
流產(chǎn)生。把觀察到的現(xiàn)象記錄在表
3中。
(3)模擬法拉第的實驗
6、
9 / 9
福
用明基m南開龍發(fā)堂用制不制 十小假中笛電
「工絲些二山y(tǒng) 屯施叱
觀察實驗,記錄現(xiàn)象。
表3
操作
現(xiàn)象
開關(guān)閉合瞬間
后電流產(chǎn)生
開關(guān)斷開瞬間
后電流產(chǎn)生
開關(guān)閉合時,滑動變阻器不動
無電流產(chǎn)生
開關(guān)閉合時,迅速移動變阻器的滑片
后電流產(chǎn)生
結(jié)論:只有當線圈 A中電流變化時,線圈B中才有電流產(chǎn)生。
2、分析論證
分組討論,學生代表發(fā)言。
演示實驗1中,部分導體切割磁感線,閉合電路所圍面積發(fā)生變化(磁場不變
化),有電流產(chǎn)生;當導體棒前后、上下平動時 ,閉合電路所圍面積沒有發(fā)生變化 ,無 電流產(chǎn)生。
演示實驗2中,磁體相
7、對線圈運動,線圈內(nèi)磁場發(fā)生變化,變強或者變?nèi)酰ň€圈面
積不變),有電流產(chǎn)生;當磁體在線圈中靜止時
,線圈內(nèi)磁場不變化 ,無電流產(chǎn)生。
(如圖 4.2-4)
*也崎受強
甲祖通”變K 乙密漕量篁小
制.3曲—同中電就 的企化.曲靖也在更tt.
陽”由Fit寰的翻入與?忠.線■中唯耳的電唐白變化.
演示實驗3中,通、斷電瞬間,變阻器滑動片快速移動過程中 ,線圈A中電流變化, 導致線圈B內(nèi)磁場發(fā)生變化,變強或者變?nèi)酰ň€圈面積不變) ,有電流產(chǎn)生;當線圈 A 中電流恒定時,線圈內(nèi)磁場不變化,無電流產(chǎn)生。(如圖 4.2-5)
3、歸納總結(jié)
請大家思考以上幾個產(chǎn)生感應電流的實例 ,
8、能否從本質(zhì)上概括出產(chǎn)生感應電流的
條件?
實例1中,部分導體切割磁感線,磁場不變,但電路面積變化,從而穿過電路的磁通 量變化,從而產(chǎn)生感應電流;實例 2中,導體插入、拔出線圈,線圈面積不變,但磁場變
化,同樣導致磁通量變化,從而產(chǎn)生感應電流;實例 3中,通斷電的瞬間,滑動變阻器的 滑動片迅速滑動的瞬間,都引起線圈 A中電流的變化,最終導致線圈 B中磁通量變化 從而產(chǎn)生感應電流。從這三個實例看見 ,感應電流產(chǎn)生的條件,應是穿過閉合電路的磁
通量變化。
引起感應電流的表面因素很多 ,但本質(zhì)的原因是磁通量的變化。因此 ,電磁感應現(xiàn)
象產(chǎn)生的條件可以概括為:
只要穿過閉合電路的磁通量變化
9、 ,閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生。
(四)實例探究
關(guān)于磁通量的計算
【例1】如圖所示,在磁感應弓雖度為 B的勻強磁場中有一面積為 S的矩形線圈
abcd,垂直于磁場方向放置,現(xiàn)使線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)180。,求此過程磁通量的變化?
錯解:初態(tài) 外=BS,末態(tài)b=8$,故4e=42 —電=0。
? ,4伊
P位
B
錯解分析:錯解中忽略了磁通量的正、負。
正確解法:初態(tài)中心=BS ,末態(tài)/=-BS ,故 :玄-i =2BS
關(guān)于電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的條件
【例2】在圖所示的條件下,閉合
矩形線圈中能產(chǎn)生感應電流的是
答案:EF
【例3】(綜合性思維點撥)如
圖(甲
10、)所示,有一通電直導線 MN水
平放置,通入向右的電流I,另有一閉合線圈
于導線正下方且與導線位于同
X X
億)
一豎直平面,正豎直向上運動。問在線圈
到達 MN上方的過程中,穿過P的磁通量是如
何變化的?在何位置時 P中會產(chǎn)生感應電流?
P
(甲)
解:根據(jù)直流電流磁場特點 ,靠近導線處
磁場強,遠離導線處磁場弱。把線圈 P從MN下方運動到上方過程中的幾個特殊位置
如圖(乙)所示,可知I 一n磁通量增加 ,n 一出磁通量減小,出一W磁通量增加,iv一 v磁通量減小,所以整個過程磁通量變化經(jīng)歷了增加一減小一增加一減小 ,所以在整個
過程中P中都會有感應電流產(chǎn)生。
11、關(guān)于電磁感應現(xiàn)象的實際應用
【例4】如圖所示是生產(chǎn)中常用的一種延時繼 電器的示意圖。鐵芯上有兩個線圈 A和Bo線圈
A跟電源連接,線圈B的兩端接在一起,構(gòu)成一個閉 合回路。在斷開開關(guān) S的時候,彈簧E并不能立即 將銜鐵 D拉起,因而不能使觸頭 C (連接工作電 路)立即離開,過一段時間后觸頭 C才能離開,延時 繼電器就是這樣得名的。試說明這種繼電器的原理。
解析:線圈 A與電源連接,線圈A中有恒定電流,產(chǎn)生恒定磁場,有磁感線穿過線 圈B,但穿過線圈B的磁通量不變化,線圈B中無感應電流。斷開開關(guān) S時,線圈A中 電流迅速減減小為零,穿過線圈B的磁通量也迅速減少,由于電磁感應,線圈B中產(chǎn)生
12、 感應電流,由于感應電流的磁場對銜鐵 D的吸引作用,觸頭C /、離開;經(jīng)過一小段時
間后感應電流減弱,感應電流磁場對銜鐵 D的吸引力減小,當彈簧E的作用力比磁場 力大時,才將銜鐵D拉起,觸頭C離開.
鞏固練習
1.關(guān)于磁通量、磁通密度、磁感應強度 ,下列說法正確的是 ()
A .磁感應強度越大的地方,磁通里越大 ①一,
B.穿過某線圈的磁通量為零時 ,由B=—可知磁通密度為零 S
C.磁通密度越大,磁感應強度越大
D,磁感應強度在數(shù)值上等于 1 m2的面積上穿過的最大磁通量 答案:CD
2.下列單位中與磁感應強度的電位“特斯拉”相當?shù)氖?)
A . Wb/m 2 B
13、 . N/A ? m
C. kg/A ? s2 D. kg/C - m
答案:ABC
3.關(guān)于感應電流,下列說法中iE確的是()
A.只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化 ,線圈中就一定有感應電流
B.只耍閉合導線做切割磁感線運動 ,導線中就一定有感應電流
C.若閉合電路的一部分導體不做切割磁感線運動 ,閉合電路中一定沒有感應電
流
D.當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時 ,閉合電路中一定有感應 電流
答案:D
4.在一長直導線中通以如圖所示的恒定電流時 ,套在長直導線上的閉合線環(huán)(環(huán) 面與導線垂直,長直導線通過環(huán)的中心) ,當發(fā)生以下變化時,肯定能產(chǎn)生感應電流的 是 1)
A .
14、保持電流不變,使導線環(huán)上下移動 「
B.保持導線環(huán)不變,使長直導線中的電流增大或減小
c.保持電流不變,使導線在豎直平面內(nèi)順時針(或逆時針)轉(zhuǎn)動 CHI2)
D.保持電流小艾,外在與導線垂直的水平囿內(nèi)左右水平移動
解析:畫出電流周圍的磁感線分布情況。
答案:C
5 .如圖所示,環(huán)形金屬軟彈簧,套在條形磁鐵的中心位置。若將彈簧沿半徑向外拉
B.減小
D .無法
使其面積增大, :
A.增大
C.不變 確定如何變化
答案:B
6 .行駛中的汽車制動后滑行一段距離 ,最后停下;流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮 的火焰;降落傘在空中勻速下降;條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈
15、 ,線圈中產(chǎn)生
電流。上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程
A.物體克服阻力做功
B.物體的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量
C.物體的勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量
D.物體的機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量
解析:都是宏觀的機械運動對應的能量形式一一機械能的減少 ,相應轉(zhuǎn)化為其他 形式能(如內(nèi)能、電能)。能的轉(zhuǎn)化過程也就是做功的過程。
答案:AD
7 .在無線電技術(shù)中,常有這樣的要求:有兩個線圈,要使一個線圈中有電流變化時 對另一個線圈幾乎沒有影響。圖 16-1-9中,最能怔這樣要求的一幅圖是 ()
ibJI_
答案:D
A B C
2、書面完成P8 “問題與練習”第 5、6、7題;思考并回答第1、2、3、4題。
業(yè)
板 書 設 計
教 學 后 記