高中物理《 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件》 教案7

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111 課題 4.2 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件 第2 學時 一、 教學目標： （一）知識與技能 1．知道產(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)電流的產(chǎn)生條件。舉例說明電磁感應(yīng)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。 教具準備： 條形磁鐵（兩個），導(dǎo)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(dǎo)線若干， 二、 教學過程： 復(fù)習提問（課堂導(dǎo)入）： “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，一些重大發(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(shè)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——法拉第。 1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，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(yīng)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(yīng)的產(chǎn)生條件。 出示本堂課教學目標： 1．知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。 2．會使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實驗。 ① 重點、難點化解（探求新知、質(zhì)疑導(dǎo)學、課堂反饋）： 學生活動內(nèi)容 老師活動內(nèi)容 表1 導(dǎo)體棒的運動 表針的擺動方向 導(dǎo)體棒的運動 表針的擺動方向 向右平動 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 向下平動 不擺動 結(jié)論：只有左右平動時，導(dǎo)體棒切割磁感線，有電流產(chǎn)生，前后平動、上下平動，導(dǎo)體棒都不切割磁感線，沒有電流產(chǎn)生。 表3 操作 現(xiàn)象 開關(guān)閉合瞬間 有電流產(chǎn)生 開關(guān)斷開瞬間 有電流產(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 有電流產(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。 （1）閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線 在初中學過，當閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動時，電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，如圖4.2-1所示。 演示：導(dǎo)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。 觀察實驗，記錄現(xiàn)象。 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。 觀察實驗，記錄現(xiàn)象。 表2 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，沒有電流產(chǎn)生。 （3）模擬法拉第的實驗 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。 觀察實驗，記錄現(xiàn)象。 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(dǎo)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(dǎo)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） 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(dǎo)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(yīng)電流的實例，能否從本質(zhì)上概括出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件？ 實例1中，部分導(dǎo)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(yīng)電流；實例2中，導(dǎo)體插入、拔出線圈，線圈面積不變，但磁場變化，同樣導(dǎo)致磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)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(dǎo)致線圈B中磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。從這三個實例看見，感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，應(yīng)是穿過閉合電路的磁通量變化。 引起感應(yīng)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(yīng)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，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 ② 系統(tǒng)歸納 只要穿過閉合電路的磁通量變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 分析磁通量磁通量的變化 ③ 練習鞏固（課堂作業(yè)）： 關(guān)于磁通量的計算 【例1】如圖所示，在磁感應(yīng)強度為 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)，末態(tài)，故。 錯解分析：錯解中忽略了磁通量的正、負。 正確解法：初態(tài)中，末態(tài)，故 關(guān)于電磁感應(yīng)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(yīng)電流的是（ ） 答案：EF 【例3】（綜合性思維點撥）如圖（甲）所示，有一通電直導(dǎo)線MN水平放置，通入向右的電流I，另有一閉合線圈P位于導(dǎo)線正下方且與導(dǎo)線位于同 一豎直平面，正豎直向上運動。問在線圈P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(yīng)電流？ 解：根據(jù)直流電流磁場特點，靠近導(dǎo)線處磁場強，遠離導(dǎo)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→Ⅱ磁通量增加，Ⅱ→Ⅲ磁通量減小，Ⅲ→Ⅳ磁通量增加，Ⅳ→Ⅴ磁通量減小，所以整個過程磁通量變化經(jīng)歷了增加→減小→增加→減小，所以在整個過程中P中都會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實際應(yīng)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B。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(yīng)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(yīng)，線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于感應(yīng)電流的磁場對銜鐵D的吸引作用，觸頭C不離開；經(jīng)過一小段時間后感應(yīng)電流減弱，感應(yīng)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(yīng)強度，下列說法正確的是（ ） A．磁感應(yīng)強度越大的地方，磁通量越大 B．穿過某線圈的磁通量為零時，由B=可知磁通密度為零 C．磁通密度越大，磁感應(yīng)強度越大 D．磁感應(yīng)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(yīng)強度的單位“特斯拉”相當?shù)氖仟ぃ? ） A．Wb/m2 B．N/Am C．kg/As2 D．kg/Cm 答案：ABC 3.關(guān)于感應(yīng)電流，下列說法中正確的是（ ） 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(yīng)電流 B．只要閉合導(dǎo)線做切割磁感線運動，導(dǎo)線中就一定有感應(yīng)電流 C．若閉合電路的一部分導(dǎo)體不做切割磁感線運動，閉合電路中一定沒有感應(yīng)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(yīng) 電流 答案：D 4.在一長直導(dǎo)線中通以如圖所示的恒定電流時，套在長直導(dǎo)線上的閉合線環(huán)（環(huán)面與導(dǎo)線垂直，長直導(dǎo)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(yīng)電流的是（ ） A．保持電流不變，使導(dǎo)線環(huán)上下移動 B．保持導(dǎo)線環(huán)不變，使長直導(dǎo)線中的電流增大或減小 C．保持電流不變，使導(dǎo)線在豎直平面內(nèi)順時針（或逆時針）轉(zhuǎn)動 D．保持電流不變，環(huán)在與導(dǎo)線垂直的水平面內(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，使其面積增大，則穿過彈簧所包圍面積的磁通量將（ ） A．增大 B．減小 C．不變 D．無法確定如何變化 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，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(yīng)的能量形式——機械能的減少，相應(yīng)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，最能符合這樣要求的一幅圖是 （ ） 答案：D 三、 作業(yè)布置： ① 課后作業(yè)： 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。 ② 家庭作業(yè)： 課課練 四、 其它資料（除板書設(shè)計）： 111