高中物理教案 法拉第电磁感应定律
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《法拉第电磁感应定律》教学设计及教学反思通榆蒙校林万生一、教学目标(一)知识和能力目标1、知道感应电动势的概念,会区分Φ、ΔΦ、的物理意义。
2、理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式,会推导公式知道适用范围并能应用解答有关的简单问题。
3、通过学生对实验的观察、分析、思考,找出规律,培养学生的逻辑思维能力,观察、分析、总结规律的能力。
(二)过程与方法目标1.教师通过回顾上节内容引入感应电动势,通过演示实验,指导学生观察分析,总结规律。
52.学生积极思考认真比较,理解感应电动势的存在,通过观察实验现象的分析讨论,总结影响感应电动势大小的因素。
53.教师用类比法区分Φ、ΔΦ、的物理意义和它们与感应电动势的关系。
24.讲解法拉第电磁感应定律的内容和推导数学表达式。
(三)情感、态度、价值观目标1.通过使用类比让学生找到适合自己的记忆法,多方面提高自己的能力。
2.通过演示、推导让学生知道把抽象具体化,化难为简。
3.课后让学生体会科学家的探究精神。
二、教学重点1. 区分Φ、ΔΦ、∆Ф/∆t的物理意义的理解;2. 法拉第电磁感应定律的建立过程以及对公式E=∆Ф/∆t的理解。
三、教学难点1. 区分Φ、ΔΦ、∆Ф/∆t的物理意义的理解;2. 法拉第电磁感应定律的建立过程以及对公式E=∆Ф/∆t的理解。
四、教学准备准备实验仪器:灵敏电流计、电流计、条形磁铁、蹄形磁铁、螺线管、铁芯、学生电源、单匝线圈、滑动变阻器、开关、导线若干。
五、教学过程(一)引入新课教师和学生一起回顾第一节中的三个实验。
在这三个实验中,闭合电路中都产生了感应电流,则电路中必须要有电源,电源提供了电动势,从而产生电流。
在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。
那么感应电动势的大小跟哪些因素有关呢?本节课我们就来共同研究这个问题。
(一)讲授新课(二)感应电动势电源能够产生电动势,那么在电磁感应现象中,产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。
学生思考讨论:如下图所示的三个实验中,分别是哪部分相当于电源图见课本;学生思考讨论:产生感应电流的闭合电路断开,还有没有感应电动势?引导学生:电路断开就相当于接入一个阻值无穷大的电阻,电流为零,但是依然有电动势。
2.2 法拉第电磁感应定律(第一课时)教学目标:(一)知识与技能1、从实验中得出影响感生电动势大小的因素,学会分析实验的方法。
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、t∆∆Φ。
3、理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式及应用。
(二)过程与方法培养学生的探究实验能力、定性分析和总结的能力。
(三)情感态度与价值观1、培养学生对不同事物进行分析,找出共性与个性的辩证唯物主义思想2、通过探究实验,引导学生把握主要矛盾,忽略次要因素。
【教学难点】法拉第电磁感应定律的物理意义【教学重点】实验分析,得出影响感应电动势的因素,感应电动势公式的应用【教学方法】实验、讨论分析、总结归纳【教学过程设计】(一)引入新课:复习提问:1、在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么?答:闭合回路、磁通量发生变化2、恒定电流中学过,电路中存在持续电流的条件是什么?答:电路闭合,一定有电源。
3、试从本质上比较甲、乙两电路的异同相同点:两电路都是闭合的,有电流不同点:甲中有电池(电源),乙中有螺线管(相当于电源)既然闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有电动势。
问题4上图中,若开关断开,电路中有电流吗?(没有)问题5:如果电路不是闭合的,电路中就没有电流,电源的电动势是否还存在呢?(存在)由此可见,在电磁感应现象中,不论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就有感应电动势,但产生感应电流还需要电路闭合,因此研究感应电动势更有意义。
二、进行新课如图所示,产生感应电动势的那部分导体相当于电源(一)、感应电动势1、定义:在电磁感应现象中产生的电动势。
2、条件:只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就产生感应电动势。
与电路是否闭合无关。
3、电磁感应现象的本质磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动势是电磁感应现象的本质,产生感应电流只不过是一个现象,表示电路中输送着电能;而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质,它表示电路已经具备随时输出电能的能力。
法拉第电磁感应定律-优质课教案一、教学目标1. 让学生了解法拉第电磁感应定律的发现过程,感受科学研究的艰辛与快乐。
2. 通过实验和理论分析,使学生掌握法拉第电磁感应定律的内容及其应用。
3. 培养学生的观察能力、动手能力和思维能力,提高学生的科学素养。
二、教学重点与难点1. 教学重点:法拉第电磁感应定律的内容及其应用。
2. 教学难点:法拉第电磁感应定律的数学表达式和能量转化。
三、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生思考和探索法拉第电磁感应定律。
2. 利用实验演示,让学生直观地感受电磁感应现象。
3. 运用讨论法,培养学生的团队合作精神和批判性思维。
四、教学准备1. 实验器材:电磁感应实验装置、电流表、电压表、导线、开关等。
2. 教学课件:法拉第电磁感应定律的相关图片、视频和动画。
3. 教学资料:法拉第电磁感应定律的历史背景、发现过程和相关论文。
五、教学过程1. 导入新课:通过展示法拉第电磁感应实验的动画,引起学生的兴趣。
提问:“你们知道法拉第电磁感应定律吗?它是什么时候发现的?由谁发现的?”2. 探究法拉第电磁感应定律:1. 让学生回顾电磁感应现象,引导学生思考电磁感应的本质。
2. 介绍法拉第电磁感应定律的发现过程,让学生了解科学家们的研究艰辛。
3. 讲解法拉第电磁感应定律的内容,引导学生理解感应电流的方向和大小。
3. 实验演示:1. 演示电磁感应实验,让学生亲眼观察到感应电流的产生。
2. 引导学生运用法拉第电磁感应定律解释实验现象。
4. 数学表达式与能量转化:1. 讲解法拉第电磁感应定律的数学表达式,让学生掌握计算感应电流的方法。
2. 探讨电磁感应过程中的能量转化,使学生理解能量守恒定律。
5. 课堂小结:对本节课的内容进行总结,强调法拉第电磁感应定律的重要性及其在实际应用中的价值。
6. 课后作业:布置一些有关法拉第电磁感应定律的练习题,巩固所学知识。
7. 教学反思:在课后对教学过程进行反思,总结优点和不足,为今后的教学提供改进方向。
法拉第电磁感应定律★新课标要求(一)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、tn E ∆∆Φ=。
3.理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式. 4.知道E =BLv sin θ如何推得。
5.会用tnE ∆∆Φ=和E =BLv sin θ解决问题. (二)过程与方法通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E =BLv ,掌握运用理论知识探究问题的方法。
(三)情感、态度与价值观1.从不同物理现象中抽象出个性与共性问题,培养学生对不同事物进行分析,找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
2.了解法拉第探索科学的方法,学习他的执著的科学探究精神。
★教学重点法拉第电磁感应定律. ★教学难点平均电动势与瞬时电动势区别。
★教学方法演示法、归纳法、类比法 ★教学用具:CAI 课件、多媒体电脑、投影仪、投影片。
★教学过程(一)引入新课教师:在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么? 学生:穿过闭合电路的磁通量发生变化.教师:在电磁感应现象中,磁通量发生变化的方式有哪些情况? 学生甲:由磁感应强度的变化引起的,即ΔΦ=ΔB ·S 。
学生乙:由回路面积的变化引起的,即ΔΦ=B·ΔS。
学生丙:由磁感应强度和面积同时变化引起的,即ΔΦ=B2S2-B1S1学生丁:概括为ΔΦ=Φ2-Φ1点评:该问题学生通常只能回答出一两种情况,需要教师启发、引导,才能归纳出磁通量变化的各种情形。
在指导学生回答此问题时,重在培养学生的想象能力和概括能力,不宜过多纠缠细节,以免冲淡教学重点。
教师:恒定电流中学过,电路中存在持续电流的条件是什么?学生:电路闭合、有电源。
教师:在电磁感应现象中,既然闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有电动势。
在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素.(二)进行新课1、感应电动势教师:CAI课件展示出下面两个电路教师:在图a与图b中,若电路是断开的,有无电流?有无电动势?学生:电路断开,肯定无电流,但有电动势。
第四节 法拉第电磁感应定律1.教学目标1.理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式。
2.知道公式E =Blv 的推导过程。
3.会用E =n ΔΦΔt和E =Blv 解决问题。
分析前面几节的内容是从感应电流的角度来认识电磁感应现象的。
本节是从感应电流进一步深入到感应电动势来理解的,即研究“决定感应电动势大小的因素”。
教科书在这个问题的处理上并没有通过实验探究,而是以陈述事实的方式,引入法拉第电磁感应定律,即教科书用“在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上,人们认识到……感应电动势……成正比”的表述给出了电磁感应定律。
教科书之所以这样处理,是力图通过这一物理规律的教学,充分体现人类认识事物的一种真实图景。
也就是说,物理学中多数定律的得出,并不一定是直接归纳的结果,而是在分析了很多间接的实验事实后被“悟”出来的,并且定律的正确往往也是由它的推论的正确性来证实的。
3.教学重点难点本节教学的重点和难点都是对法拉第电磁感应定律的理解与应用。
导入新课:教学任务1:温故知新,通过问题和图片导入新课。
师生活动:问题导入:【问题1】 每日一题见课件。
学生作答,其他学生补充。
【问题2】 对比两图,观察有何异同?引入新课:在电磁感应现象中,产生感应电流的那部分导体就相当于电源,其所在电路就是内电路,电源的电动势就是感应电动势。
在电磁感应现象中,不论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就有感应电动势,有感应电动势是电磁感应现象的本质。
因此研究感应电动势比研究感应电流更有意义。
那么感应电动势的大小跟哪些因素有关?这节课要研究感应电动势的大小跟哪些因素有关的问题。
推进新课教学任务2:探究感应电动势的大小跟哪些因素有关。
问题导入:【问题1】上节课我们用实验探究的方法找到了感应电流方向的规律,这节课我们是否可以再用同样的器材来探究感应电动势的大小跟哪些因素有关?【问题2】怎样判断感应电动势的大小?如果不能直接测量,可以用测量哪些量来代替电动势?【问题3】感应电流的方向跟磁通量的变化量有关,那么感应电动势的大小是否也跟磁通量的变化有关,用实验的方法怎样来研究这个问题?学生活动:【学生分组实验探究】将条形磁铁插入线圈中。
《电磁感应定律》教案一、教学目标1. 让学生理解电磁感应现象的定义和特点。
2. 让学生掌握法拉第电磁感应定律的表述和适用条件。
3. 让学生了解电磁感应现象在生活和科技中的应用。
4. 培养学生观察、思考、分析和解决问题的能力。
二、教学内容1. 电磁感应现象的定义和特点2. 法拉第电磁感应定律的表述和适用条件3. 电磁感应现象的实验验证4. 电磁感应现象在生活和科技中的应用三、教学重点与难点1. 教学重点:电磁感应现象的定义、特点和法拉第电磁感应定律的表述。
2. 教学难点:法拉第电磁感应定律的适用条件和电磁感应现象的实验验证。
四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生主动探究电磁感应现象。
2. 使用多媒体课件,辅助讲解电磁感应定律。
3. 开展实验活动,让学生直观感受电磁感应现象。
4. 组织小组讨论,培养学生的合作能力。
五、教学过程1. 导入:通过展示电磁感应现象的图片和视频,激发学生的兴趣。
2. 新课导入:介绍电磁感应现象的定义和特点。
3. 讲解法拉第电磁感应定律:阐述定律的表述和适用条件。
4. 实验验证:安排学生进行电磁感应实验,观察和记录实验现象。
5. 应用拓展:介绍电磁感应现象在生活和科技中的应用。
7. 作业布置:布置相关练习题,巩固所学知识。
六、教学策略1. 案例分析:通过分析具体的电磁感应现象案例,让学生更好地理解电磁感应定律。
2. 问题解决:设置一些与电磁感应相关的问题,让学生运用所学知识进行解决。
3. 小组讨论:组织学生进行小组讨论,分享彼此的看法和理解,提高学生的合作能力。
七、教学评价1. 课堂参与度:观察学生在课堂上的参与情况,包括提问、回答问题、讨论等。
2. 作业完成情况:评估学生完成作业的质量,包括理解程度、解答准确性等。
3. 实验报告:评估学生在实验过程中的观察、记录和分析能力。
八、教学资源1. 多媒体课件:通过课件展示电磁感应现象的图像、动画和视频,帮助学生更好地理解。
2. 实验器材:准备相关的实验器材,让学生进行电磁感应实验。
法拉第电磁感应定律教案【法拉第电磁感应定律教案】一、教学目标1.了解法拉第电磁感应定律的基本概念和原理;2.能够运用法拉第电磁感应定律解决实际问题;3.培养学生的观察、实验和推理能力。
二、教学重点和难点重点:理解法拉第电磁感应定律的含义和运用方法。
难点:通过实验理解电磁感应定律的实质。
三、教学准备实验装置:螺线管、单鞭尼龙绳、磁铁等。
四、教学过程步骤一:导入新知识1.引入问题:你有没有注意到,当我们移动电磁铁时,会产生电流,这是为什么呢?2.通过讨论的方式,引出学习法拉第电磁感应定律的内容。
步骤二:讲解法拉第电磁感应定律的原理和公式1.板书法拉第电磁感应定律的公式:ε=-ΔΦ/Δt2.对法拉第电磁感应定律进行讲解,重点解释公式中各个符号的含义。
步骤三:实验演示1.将螺线管与示波器连接,放置在磁铁附近。
2.通过让磁铁靠近或离开螺线管,观察示波器上的变化,并解释原因。
3.让学生根据实验现象,归纳出法拉第电磁感应定律的应用条件和结果。
步骤四:讲解电磁感应的应用1.介绍电磁感应在发电机、变压器等实际应用中的作用。
2.通过实例分析,使学生能够将法拉第电磁感应定律应用于解决实际问题。
步骤五:思考拓展1.让学生思考:如果改变螺线管中的线圈数目或磁铁的磁场强度,会对电磁感应产生什么影响?2.让学生通过实验或推理,得出结论,并进行讨论交流。
五、教学反思通过本节课的教学,我将法拉第电磁感应定律的基本概念和原理进行了讲解,并通过实验演示和实例分析让学生了解了该定律的应用方法和实际意义。
通过让学生思考拓展问题,培养了他们的观察、实验和推理能力。
在教学过程中,我注意启发学生思考和参与讨论,提高了他们的主动学习能力,同时也培养了他们的合作精神。
教学效果良好,达到了预期的教学目标。
物理教案-法拉第电磁感应定律引言法拉第电磁感应定律是电磁学的重要基础知识之一,也是物理学中的经典定律之一。
它描述了导体中的电流受到磁场作用时所产生的感应电动势。
法拉第电磁感应定律为我们理解电磁现象提供了关键的线索,具有广泛的应用。
本教案将介绍法拉第电磁感应定律的基本原理、实验方法和应用。
1. 法拉第电磁感应定律的基本原理法拉第电磁感应定律表明,当导体中的磁通量发生变化时,该导体两端将产生感应电动势,从而产生感应电流。
其基本原理可以用以下公式表示:ε = -dΦ/dt其中,ε表示感应电动势,Φ表示磁通量,dt表示时间的微小变化。
该公式说明了感应电动势与磁通量的变化率成正比,方向由洛仑兹力规定。
2. 法拉第电磁感应定律的实验方法为了验证法拉第电磁感应定律,我们可以进行简单的实验。
2.1 实验材料和器材•导线圈•磁铁•电源•电流表•万用表•开关2.2 实验步骤1.将导线圈绕成规则的圆圈,确保导线的两端分别与电源的正负极相连。
2.将磁铁靠近导线圈的一个边,使磁铁的磁场通过导线圈的中心。
3.打开电源,观察电流表的变化。
4.移动磁铁,观察电流表的变化。
2.3 实验结果和分析在实验过程中,当磁铁的磁场通过导线圈时,电流表会显示出电流的变化。
当磁铁移动时,电流表上的电流方向也会发生变化。
这一现象符合法拉第电磁感应定律的预测。
3. 法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律具有广泛的应用,以下是其中一些典型的应用案例:3.1 发电机发电机是利用法拉第电磁感应定律原理制造的设备。
通过转动导线圈在磁场中产生感应电动势,从而产生电流。
发电机已成为我们日常生活中不可或缺的设备,广泛用于发电厂、家庭发电以及移动设备的充电等。
3.2 电感和电感传感器电感是利用法拉第电磁感应原理制造的元件,能够在电路中储存能量。
电感传感器则是利用电感的特性,常用于测量和控制电流、检测金属和非金属材料、测量物体的位置和速度等。
3.3 变压器变压器也是利用法拉第电磁感应定律原理制造的设备。
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高二物理教案法拉第电磁感应定律9篇法拉第电磁感应定律 1教学目标知识目标1、知道决定感应电动势大小的因素;2、知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量,并能对“磁通量的变化量”、“磁通量的变化率”进行区别;3、理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式;4、会用法拉第电磁感应定律解答有关问题;5、会计算导线切割磁感线时感应电动势的大小;能力目标1、通过学生实验,培养学生的动手能力和探究能力.情感目标1、培养学生对实际问题的分析与推理能力。
培养学生的辨证唯物注意世界观,尤其在分析问题时,注意把握主要矛盾.教学建议教材分析理解和应用法拉第电磁感应定律,教学中应该使学生注意以下几个问题:⑴要严格区分磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率这三个概念.⑵求磁通量的变化量一般有三种情况:当回路面积不变的时候,;当磁感应强度不变的时候,;当回路面积和磁感应强度都不变,而他们的相对位置发生变化(如转动)的时候,(是回路面积在与垂直方向上的投影).⑶ E是时间内的平均电动势,一般不等于初态和末态感应电动势瞬时值的平均值,即:⑷注意课本中给出的法拉第电磁感应定律公式中的磁通量变化率取绝对值,感应电动势也取绝对值,它表示的是感应电动势的大小,不涉及方向.⑸公式表示导体运动切割磁感线产生的感应电动势的大小,是一个重要的公式.要使学生知道它是法拉第电磁感应定律的一个特殊形式,当导体做切割磁感线的运动时,使用比较方便.使用它计算时要注意B、L、v这三个量的方向必须是互相垂直的,遇到不垂直的情况,应取垂直分量.建议在具体教学中,教师帮助学生形成知识系统,以便加深对已经学过的概念和原理的理解,有助于理解和掌握新学的概念和原理.在法拉第电磁感应定律的教学中,有以下几个内容与前面的知识有联系,希望教师在教学中加以注意:⑴由“恒定电流”知识知道,闭合电路中要维持持续电流,其中必有电动势的存在;在电磁感应现象中,闭合电路中有感应电流也必然要存在对应的感应电动势,由此引出确定感应电动势的大小问题.⑵电磁感应现象中产生的感应电动势,为人们研制新的电源提供了可能,当它作为电源向外供电的时候,我们应当把它与外电路做为一个闭合回路来研究,这和直流电路没有分别;⑶用能量守恒和转化来研究问题是中学物理的一个重要的方法.化学电源中的电动势表征的是把化学能转化为电能的本领,感应电动势表征的是把机械能转化为电能的本领.教法建议法拉第电磁感应定律的重点是研究决定感应电动势大小的因素是什么,这一知识点无法从前面的知识得出,因此做好实验,从实验中分析归纳出法拉第电磁感应定律的内容,是学好这部分知识的关键;由于上一节学习产生感应电流的条件时,就使学生明确了穿过闭合电路的磁通量变化与否,决定了感应电流的有无,因此,本节实验的重点是使学生观察感应电流的大小与什么因素有关.对于程度比较好的学校,建议将实验改为学生分组完成,学生自己进行探究,教师加以引导分析.关于感应电动势的几点教学建议本节教材讲述了感应电动势的概念,通过对实验的定性分析,得出感应电动势的大小跟哪些因素有关系,最后给出了计算感应电动势大小的公式:,但没有讲述法拉第电磁感应定律.在讲授这节教材时,要注意概念、定律的建立过程,使学生知其所以然,防止学生死记几条干巴巴的结论.(1)感应电动势概念的建立:如何搞好物理概念的教学,这是一个很值得研究的课题.对此,各人虽有不同主张,但都很注意在抓好概念的引入、理解和应用这些环节上下功夫.在感应电动势概念的教学中,也应注意这几个环节.①引入感应电动势的概念时,教材利用前面几章学过的电动势、闭合电路欧姆定律等知识来分析产生感应电流的电路,得出既然闭合电路里有感应电流,那么这个电路中必然有电动势.在电磁感应现象中,产生的电动势叫感应电动势.教学实践表明,这样引入学生较易接受.②比较概念之间的内在联系,是一种使学生深刻理解概念本质的好方法.由感应电流过渡到感应电动势,对学生来说是从具体到抽象,从现象到本质的认识深化过程.为了让学生认识感应电流与感应电动势的区别和联系,教师可以用大型电流表和电压表演示电路在接通与断开条件下的回路电流与路端电压,让学生看到回路断开时,没有感应电流,但路端电压(即感应电动势)仍存在.而电路中出现感应电流,是要以电路闭合与电动势的同时存在为前提条件.从而说明感应电动势的有无,完全决定于穿过回路的磁通量的变化,与回路的通断,回路的组成情况等无关.而电路中的感应电流存在,只是在闭合电路中有感应电动势存在的必然结果.对纯电阻电路,感应电流强度与感应电动势的数量关系满足 .教师通过上述演示和分析对比,使学生了解到,电磁感应现象中感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象的本质.③让学生把初学的概念在实际问题中加以应用,对巩固和深化概念很有效.教师可以教材中产生感应电流的二个实验,即图1、图2为例,让学生找一找,电路中哪部分导体产生了感应电动势,起到了电源的作用(在图1中是AB导体、图2中是线圈B).(3)感应电动势的大小:可利用课本图4-1和图4-2的实验装置,演示在闭合电路内磁通量变化快慢不同的情况下,产生的感应电流大小不同,从而分析出感应电动势的大小跟穿过闭合电路的磁通量改变快慢有关.然后直接指出:理论和实践证明,导体在匀强磁场中作切割磁感线运动时,在B、l、v互相垂直的情况下,产生的感应电动势的大小可用公式来计算,即感应电动势的大小跟磁感应强度、导体长度、导体运动速度成正比.在演示中要注意说明:①磁铁相对线圈运动的快慢不同时或导体切割磁感线的快慢不同时,磁通量变化的快慢不同.②由于产生感应电流的闭合回路情况没有变化,所以感应电流大小的变化反映了感应电动势大小的变化.由于必修课中不讲法拉第电磁感应定律,公式不能从理论推导出来,为了便于学生接受和理解与B、l、v的正比关系,可以采用下述教法.利用图2来分析与B、l、v的关系.图中abcd为放在匀强磁场中的矩形线框,线框平面跟磁感线垂直,让线框中长为l的可滑动导体ab,以速度v向右运动,单位时间内运动到 .由图可以看出,lv是导体在单位时间内扫过的面积大小,Blv是单位时间内导体切割磁感线的条数,即单位时间内磁通量的变化.由此可见,当B、l、v 各量越大时,单位时间内穿过闭合回路的磁通量变化越大,或者说磁通量变化得越快,这时产生的感应电动势就越大.公式反映了感应电动势跟B、l、v成正比.讲完决定感应电动势大小的规律之后,可让学生通过练习来掌握规律.除了做节后的例题之外,还可把课本中练习二(1)题和习题(5)题在课堂上讨论,必要时可再适当补充一些基础练习.法拉第电磁感应定律的教学设计方案引入部分示例:复习提问:1:要使闭合电路中有电流必须具备什么条件?(引导学生回答:这个电路中必须有电源,因为电流是由电源的电动势引起的)2:如果电路不是闭合的,电路中没有电流,电源的电动势是否还存在呢?(引导学生回答:电动势反映了电源提供电能本领的物理量,电路不闭合电源电动势依然存在)引入新课:在电磁感应现象里,既然闭合电路里有感应电流,那么这个电路中也必定有电动势,在电磁感应现象里产生的电动势叫做感应电动势,产生感应电动势的那部分导体就相当于电源.1:引导学生找出下图中相当于电源的那部分导体?法拉第电磁感应定律 2教学目标知识目标1、知道决定感应电动势大小的因素;2、知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量,并能对“磁通量的变化量”、“磁通量的变化率”进行区别;3、理解的内容和数学表达式;4、会用解答有关问题;5、会计算导线切割磁感线时感应电动势的大小;能力目标1、通过学生实验,培养学生的动手能力和探究能力.情感目标1、培养学生对实际问题的分析与推理能力。
第四节法拉第电磁感应定律(教案)教学目标:(一)知识与技能1.让学生知道什么叫感应电动势,知道电路中哪部分相当于电源2.让学生知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量。
3.让学生理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
4.知道E=BLv sinθ如何推得.(二)过程与方法(1)通过实验,培养学生的动手能力和探究能力。
(2)通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv,掌握运用理论知识探究问题的方法。
(三)情感、态度与价值观了解法拉第探索科学的方法,学习他的执著的科学探究精神。
教学重点1、让学生探究影响感应电动势的因素,并能定性地找出感应电动势与磁通量的变化率的关系。
2、会推导导线切割磁感线时的感应电动势的表达式。
教学难点如何设计探究实验定性研究感应电动势与磁通量的变化率之间的关系。
教学用具多媒体电脑、PPT课件、8组探究实验器材(线圈、蹄形磁铁、导线、电流计等)教学过程:课堂前准备将实验器材提前分组发给学生.以便分组实验。
引入新课师:在物理学史上,有这样一位科学家,他是一个贫穷的铁匠的儿子,做过订书学徒,干过非常卑贱的工作,但却取得了非凡的成就。
他用一个线圈和一个磁铁,改变了整个世界。
今天,从美国的阿拉斯加到中国的青藏高原,从北极附近的格陵兰岛,到南极考察站,都里不开他一百多年前的发现,这位科学家是谁?——英国科学家法拉第。
下面大家各小组在重新做一下这一有着划时代意义的实验:(学生做实验)在学生组装实验器材做实验的同时,教师进行巡视,指导。
学生可能出现的情况:组装器材缓慢,接触不好,现象不明显等.教师应加以必要的指导。
师:同学们,我们用一个线圈和一个磁铁竟然使闭合电路中产生了电流,这是多么令人惊奇的发现!根据电路的知识,在这个实验电路中哪一部分相当于电源呢?(学生回答)师:如果你是法拉第,当你发现了电磁感应现象以后,下一步你要进一步研究什么呢?(学生回答)好,下面我们就来探究一下影响感应电动势的因素。
高中物理教案:电磁感应中的法拉第电磁感应定律背景介绍在高中物理课程中,学生将学习各种物理现象和定律。
其中,电磁感应是一个重要而有趣的主题。
本次教案将重点介绍法拉第电磁感应定律的原理和应用。
教学目标通过本次教学,学生将能够: - 理解法拉第电磁感应定律的基本原理; - 描述电流变化对于产生磁场的影响; - 分析电磁感应实验现象并运用法拉第电磁感应定律进行解释; - 理解发电机和变压器的工作原理。
教学内容1. 法拉第电磁感应定律简介(20分钟)•介绍迈克尔·法拉第及其对电磁感应的贡献;•解释法拉第电磁感应定律的表达式以及各个符号的含义;•引导学生推导出单位时间内通过导线截面积所引起的感应电动势公式。
2. 生成感应电动势实验演示(30分钟)•准备一个线圈和一个磁铁;•展示在不同情况下移动磁铁对线圈中感应电流的影响;•根据实验现象分析产生感应电动势的原因。
3. 应用:发电机(30分钟)•引导学生理解发电机的基本结构和工作原理;•解释绕组在磁场中旋转时产生交流电的过程;•分析不同类型的发电机及其应用领域。
4. 应用:变压器(20分钟)•介绍变压器的结构和工作原理;•解释初级线圈、次级线圈之间感应电动势的转换过程;•探索变压器在电能输送中的重要性。
教学方法通过灵活运用以下教学方法,以帮助学生更好地理解法拉第电磁感应定律: 1. 讲解:通过简明扼要地阐述概念、定律和原理,提供必要的背景知识。
2. 实验演示:通过进行一系列实验演示,直观地展示法拉第电磁感应定律在现实中的应用。
3. 讨论与互动:鼓励学生参与讨论、提问并回答问题,加深对知识的理解。
评估与反馈通过以下方式对学生进行评估并提供反馈: 1. 课堂问题:提出一些关于电磁感应和法拉第电磁感应定律的问题,让学生思考和回答。
2. 实验报告:要求学生完成实验演示后的报告,分析观察到的现象并解释原理。
3. 小测验:设置一套选择题、填空题或简答题,以检查学生对掌握的程度。
二 法拉第电磁感应定律〔教案〕教学目标:1.熟练掌握法拉第电磁感应定律,及各种情况下感应电动势的计算方法。
2.知道自感现象及其应用,日光灯教学重点:法拉第电磁感应定律教学难点:法拉第电磁感应定律的应用教学内容:一、法拉第电磁感应定律1.法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,即t k E ∆∆Φ=,在国际单位制中可以证明其中的k =1,所以有t E ∆∆Φ=。
对于n 匝线圈有tn E ∆∆Φ=。
在导线切割磁感线产生感应电动势的情况下,由法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是:E=BLv sin θ〔θ是B 与v 之间的夹角〕。
[例1]如下图,长L 1宽L 2的矩形线圈电阻为R ,处于磁感应强度为B 的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直。
求:将线圈以向右的速度v 匀速拉出磁场的过程中,⑴拉力F 大小; ⑵拉力的功率P ;⑶拉力做的功W ;⑷线圈中产生的电热Q ;⑸通过线圈某一截面的电荷量q 。
解:这是一道基本练习题,要注意所用的边长究竟是L 1还是L 2 ,还应该思考一下所求的各物理量与速度v 之间有什么关系。
⑴v R v L B F BIL F R E I v BL E ∝=∴===22222,,, ⑵22222v R v L B Fv P ∝== ⑶v Rv L L B FL W ∝==12221 ⑷v W Q ∝= ⑸Rt R E t I q ∆Φ==⋅=与v 无关 特别要注意电热Q 和电荷q 的区别,其中Rq ∆Φ=与速度无关!〔这个结论以后经常会遇到〕。
[例2]如下图,竖直放置的U 形导轨宽为L ,上端串有电阻R 〔其余导体部分的电阻都忽略不计〕。
磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直于纸面向外。
金属棒ab 的质量为m ,与导轨接触良好,不计摩擦。
从静止释放后ab 保持水平而下滑。
试求ab 下滑的最大速度v m解:释放瞬间ab 只受重力,开始向下加速运动。
法拉第电磁感应定律一、教学目标1. 让学生了解法拉第电磁感应定律的发现过程,感受科学研究的实践性。
2. 理解法拉第电磁感应定律的内容,掌握闭合电路中感应电流的方向。
3. 培养学生的实验操作能力,提高观察和分析问题的能力。
二、教学内容1. 法拉第电磁感应定律的发现过程2. 法拉第电磁感应定律的内容3. 感应电流的方向4. 实验操作:电磁感应实验5. 课堂练习:判断感应电流的方向三、教学重点与难点1. 教学重点:法拉第电磁感应定律的内容,感应电流的方向。
2. 教学难点:感应电流方向的判断。
四、教学方法1. 采用讲授法,讲解法拉第电磁感应定律的发现过程和内容。
2. 采用实验法,进行电磁感应实验,观察感应电流的方向。
3. 采用练习法,通过课堂练习巩固所学知识。
五、教学准备1. 实验室器材:发电机、导线、电流表、磁场等。
2. 教学课件:法拉第电磁感应定律的相关图片和动画。
【导入】简要介绍法拉第的背景,引导学生进入本节课的学习。
【新课】1. 法拉第电磁感应定律的发现过程讲解法拉第电磁感应定律的发现背景,引导学生了解科学研究的过程。
2. 法拉第电磁感应定律的内容详细讲解法拉第电磁感应定律的表述,让学生理解并掌握定律的内容。
3. 感应电流的方向讲解感应电流方向的判断方法,引导学生掌握感应电流的方向。
【实验】1. 电磁感应实验引导学生进行实验操作,观察并记录实验现象。
2. 实验分析根据实验现象,引导学生分析并得出感应电流的方向。
【课堂练习】1. 判断感应电流的方向出示练习题,让学生独立判断感应电流的方向。
2. 答案与解析讲解答案,解析解题思路。
【小结】对本节课的内容进行总结,强调法拉第电磁感应定律的重点知识点。
【作业】布置作业,让学生巩固所学知识。
【板书设计】法拉第电磁感应定律1. 发现过程2. 内容3. 感应电流方向六、教学延伸1. 引导学生思考法拉第电磁感应定律在现实生活中的应用,如发电机、变压器等。
2. 探讨法拉第电磁感应定律与其他电磁现象的联系,如电磁感应与磁场、电场的关系。
第2节 法拉第电磁感应定律 考点1► 对法拉第电磁感应定律的理解【p 183】 夯实基础1.感应电动势:在__电磁感应现象__中产生的电动势,依产生的方式不同,它可分为感生电动势和动生电动势两类.产生感应电动势的那部分导体就相当于__电源__,导体的电阻相当于__电源内阻__.2.感应电流与感应电动势的关系:遵守__闭合电路欧姆__定律,即对纯电阻电路有:__I =E R +r__. 3.法拉第电磁感应定律(1)内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的__磁通量的变更率__成正比.(2)感生电动势的计算公式:E =__n ΔΦΔt__其中n 为线圈匝数.依此式得到的是感生电动势的平均值.考点突破例1如图所示,闭合软导线摆成边长为L 的正方形置于光滑水平面上,软导线所在空间存在垂直纸面对里的匀强磁场,软导线的电阻率为ρ,横截面积为S.从t =0时刻起磁感应强度随时间起先变更,变更规律是B =B 0-kt ,当软导线达到稳定形态时,磁场方向仍旧垂直纸面对里,则( )A .软导线稳定时成圆形B .稳定时软导线中的电流为kLS πρC .从t =0时刻起到磁感应强度减为零的过程,通过软导线某个横截的电荷量为B 0LS (4-π)4πρD .若磁感应强度减为零后依据B =kt 的规律反向增加,软导线围成的面积有扩大的趋势【解析】周长相等时,圆形面积最大,原磁场在匀称减小,依据楞次定律“增缩减扩”的原理,软导线稳定时成圆形,A 正确;依据4L =2πr 可得,r =2L π,圆的面积S 0=πr 2=4L 2π,感应电动势大小为E =S 0ΔB Δt =4kL 2π,稳定时软导线中的电流为I =E R ,其中R =ρ4L S,联立可得电流I =E R =kLS πρ,B 正确;假如磁感应强度保持B 0不变,仅变更线圈形态,q =ΔΦR=B 0LS (4-π)4πρ,C 错误;磁感应强度减为零后依据B =kt 规律反向增加,软导线围成的面积有变小趋势,D 错误.【答案】AB【小结】对法拉第电磁感应定律的理解(对于某一线圈)针对训练1.如图所示,矩形线圈的面积为S ,共有N 匝,总电阻为R.垂直于线圈平面的磁场在匀称变更.线圈与水平放置相距为d 的两平行金属板M 、N 相连,M 、N 间有匀强磁场B.一电子以速度v 射入两板间,要使电子能匀速向右运动,则线圈内的磁场将如何变更?【解析】电子向右匀速运动,依据左手定则推断电子受洛伦兹力方向向上,那么电场力的方向应向下.电场方向向上,N 板应带正电,M 板带负电.只有矩形线圈中的磁场匀称增加时,依据楞次定律,才可能产生的感应电动势使M 板带负电,N 板带正电.因为电子匀速通过电磁场区域,则Bev =E de 即E =Bvd ①而E =N ΔΦΔt =NS ΔB Δt② 将①②式联立,得Bvd =NS ΔB Δt ,则ΔB Δt =Bvd NS只有矩形线圈中的磁场以ΔB Δt =Bvd NS的变更率匀称增加,才能使电子向右匀速运动. 2.如图甲,A 、B 为两个相同的环形线圈,共轴并靠近放置.若A 线圈中通有如图乙所示的变更电流i ,则下列说法正确的是(B)A.t1到t2时间内B线圈电流方向与A线圈内电流方向相反B.t1到t3时间内B线圈电流方向始终没有发生变更C.t1时刻两线圈间作用力最大D.t2时刻两线圈间作用力最大【解析】在t1到t2时间内,若设逆时针(从左向右看)方向为正,则线圈A电流方向逆时针且大小减小,所以依据右手螺旋定则可判定穿过线圈B方向向左的磁通量大小减小,由楞次定律可知,线圈B的电流方向逆时针方向,因此A、B中电流方向相同,出现相互吸引现象,故A错误;由上可知在t1到t2时间内,线圈B的电流方向逆时针方向,在t2到t3时间内,线圈A电流方向顺时针且大小增大,所以依据右手螺旋定则可判定穿过线圈B方向向右的磁通量大小增大,由楞次定律可知,线圈B的电流方向逆时针方向,所以在t1到t3时间内B线圈电流方向始终没有发生变更,故B正确;由题意可知,在t1时刻,线圈A中的电流最大,而磁通量的变更率为零,所以线圈B感应电流为零,因此两线圈间作用力为零,故C错误;在t2时刻,线圈A中的电流为零,而磁通量的变更率是最大的,所以线圈B感应电流也是最大,但A、B间的相互作用力为零,故D错误.考点2►切割类感应电动势的计算【p184】夯实基础动生电动势的计算1.一般公式:如图所示,运动速度v和磁感线方向夹角为θ,则E=__Blvsin__θ__.动生电动势的一般计算公式E=Blvsin θ可以由法拉第电磁感应定律公式E=ΔΦΔt推导出来,所以法拉第电磁感应定律是普遍适用的规律,对一切电磁感应现象都适用,动生电动势的计算公式E=Blvsin θ只是一个特例.2.常用公式:导体与磁感线垂直,运动速度v和磁感线方向垂直,则E=__Blv__.(1)在E=Blv中(要求B⊥l、B⊥v、l⊥v,即B、l、v三者两两垂直),式中的l应当取与B、v均垂直的有效长度(所谓导体的有效切割长度,指的是切割导体两端点的连线在同时垂直于v和B的方向上的投影的长度,下图中的有效长度均为ab的长度).(2)公式E=Blv中,v是相对磁场的速度.若v为平均速度,则E为平均电动势;若v为瞬时速度,则E为瞬时电动势.3.导体棒在磁场中转动导体棒以端点为轴,在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生的感应电动势E =Blv =__12Bl 2ω__(平均速度等于中点位置线速度12lω). 考点突破例2如图所示,空间有一匀强磁场,始终金属棒与磁感应强度方向垂直,当它以速度v 沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时,棒两端的感应电动势大小为E ,将此棒弯成两段长度相等且相互成1200角的折弯,置于与磁感应强度相垂直的平面内,当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v 运动时,棒两端的感应电动势大小为E′,E′E等于( )A.12B.32 C .1 D.22【解析】设金属棒的长度为L ,左侧的金属棒有效的切割长度为L ,垂直切割磁感线,产生的感应电动势为E =BLv ,右侧的金属棒有效的切割长度为32L ,垂直切割磁感线,产生的感应电动势为E′=B32Lv ,则E ′E =32,故选项B 正确. 【答案】B 针对训练3.如图,匀称磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B 0.使该线框从静止起先绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变更.为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变更率ΔB Δt 的大小应为(A) A.ωB 0π B.2ωB 0π C.4ωB 0π D. ωB 02π【解析】若要电流相等,则产生的电动势相等.设半圆半径为L ,从静止起先绕过圆心O以角速度ω匀速转动时,线框中产生的感应电动势大小为E =12B 0L 2ω;依据法拉第定律得E =ΔΦΔt =ΔB Δt S =ΔB Δt ·12πL 2;联立得ΔB Δt =B 0ωπ,故A 正确.4.(多选)把一块金属板折成U 形的金属槽,截面MNPQ(正视图)如图所示,放置在方向垂直纸面对外、大小为B 的匀强磁场中,并以速率v 1水平向左匀速运动.一带电微粒从槽口左侧以速度v 2射入,恰能做匀速圆周运动,下列说法正确的是(ABD)A .微粒肯定带负电B .微粒的比荷q m =g Bv 1C .微粒做圆周运动的周期为T =2πv 2gD .微粒做圆周运动的半径为r =v 1v 2g【解析】金属槽在匀强磁场中向左匀速运动时,将切割磁感线,上、下两板间产生电势差,由右手定则可推断出上板为正,下板为负,板间电场方向向下.微粒进入槽后做匀速圆周运动,重力与电场力平衡,电场力方向向上,与电场方向相反,所以微粒带负电,故A 正确.板间场强E =U d =BLv 1L=Bv 1;因为微粒做匀速圆周运动,则重力等于电场力,方向相反,故有mg =qE ,得比荷q m =g Bv 1,故B 正确.向心力由洛伦兹力供应,得到qv 2B =m v 22r ,得r =v 1v 2g,周期T =2πv 2=2πv 1g,故C 错误,D 正确. 5.用相同导线绕制的边长为l 或2l 的四个闭合导体线框a 、b 、c 、d ,以相同的水平速度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示.在每个线框进入磁场的过程中,M 、N 两点间的电压分别为U a 、U b 、U c 和U d .下列推断正确的是(B)A .U a <U b <U c <U dB .U a <U b <U d <U cC .U a =U b <U c =U dD .U b <U a <U d <U c【解析】在线框进入磁场的过程中,MN 两端的电压等于线框回路中的路端电压,依据线框长度和电阻的关系依据闭合电路欧姆定律,可知U a =34Blv ,U b =56Blv ,U c =34B·2lv=32Blv ,U d =46B·2lv=43Blv ,所以U a <U b <U d <U c ,故B 对. 考点3► 自感与涡流 【p 185】 夯实基础1.自感(1)由于导体本身的__电流__变更而产生的电磁感应现象称为自感,由于自感而产生的感应电动势叫做__自感电动势__.(2)表达式:E =L ΔI Δt. (3)自感系数L①相关因素:与线圈的__大小__、形态、__匝数__以及是否有铁芯有关.②单位:亨利(H ,1 mH =__10-3__H ,1 μH =__10-6__H).(4)自感电动势的方向:由楞次定律可知,自感电动势总是__阻碍__原来导体中电流的变更.当回路中的电流增加时,自感电动势和原来电流的方向__相反__;当回路中的电流减小时,自感电动势和原来电流的方向__相同__.自感对电路中的电流变更有__阻碍__作用,使电流不能突变.2.涡流把金属块放入变更的磁场中,或金属块进、出磁场的过程中,由于电磁感应,在金属块内部也要产生感应电流,这种电流在金属块内组成闭合回路,像水的旋涡,叫做涡流.3.电磁阻尼当导体在磁场中运动时,产生的感应电流会使导体受到安培力、安培力总是阻碍导体的运动,这种现象叫做电磁阻尼.电磁阻尼的应用:磁电式电流表的线圈用铝框做骨架,运输磁电式仪表时,要用导线把“+”“-”接线柱连接起来.4.电磁驱动磁场相对于导体运动时,在导体中产生感应电流,导体受到安培力作用,会随着磁场运动,这种现象叫电磁驱动.考点突破例3如图所示的电路中,三个灯泡A 、B 、C 完全相同,电感L 自感系数很大,其直流电阻与定值电阻R 相等,D 为志向二极管,下列推断中正确的是( )A .闭合开关S 的瞬间,灯泡A 和C 同时亮B .闭合开关S 的瞬间,只有灯泡C 亮C .闭合开关S 稳定后,灯泡A 、C 一样亮,B 不亮D .在电路稳定后,断开开关S 的瞬间,灯泡B 、C 均要闪亮一下再熄灭【解析】闭合开关的瞬间,由于二极管具有单向导电性,所以无电流通过B ,由于线圈中自感电动势的阻碍,A 灯渐渐变亮,所以闭合开关S 的瞬间,只有灯泡C 亮,A 错误,B 正确;由于二极管具有单向导电性,电路稳定后也无电流通过B ,B 不亮,电感L 的直流电阻与定值电阻R 相等,因此电路稳定后A 、C 一样亮,C 正确;电感L 的自感系数很大,其直流电阻与定值电阻R 相等,所以A 、C 两个支路的电流是相等的,在电路稳定后,断开开关S 的瞬间,L 由于产生自感电动势,相当于电源,灯泡B 、C 并联,所以B 要亮一下再熄灭,同时由于B与C并联,流过C的电流肯定比电路稳定时的电流小,所以C不能闪亮一下,而是渐渐熄灭,D错误.【答案】BC【小结】1.自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变更.(2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变更.(3)电流稳定时,自感线圈就相当于一般导体.(4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向.2.断电自感中,灯泡是否闪亮问题(1)通过灯炮的自感电流大于原电流时,灯泡闪亮.(2)通过灯泡的自感电流小于或等于原电流时,灯泡不会闪亮.3.解决自感问题的关键(1)正确理解通电自感和断电自感现象中自感电动势对“原电流的变更”的阻碍作用,即延缓原电流的变更.(2)弄清电路的串、并联关系.(3)电感线圈在通电瞬间相当于一个阻值由很大渐渐变小的电阻,在断电瞬间相当于一个电源.在电流稳定时纯电感线圈相当于一根导线,非纯电感线圈相当于肯定值电阻.针对训练6.(多选)如图所示的电路中,开关S闭合且电路达到稳定时,流过灯泡A和线圈L的电流分别为I1和I2,在开关S断开的瞬间,为使小灯泡能比原来更亮一些,然后渐渐熄灭,下列说法正确的是(AD)A.必需使I2>I1B.与I1、I2大小无关,但必需使线圈自感系数L足够大C.自感系数L越大,切断时间越短,则I2也越大D.不论自感系数L多大,开关S断开后I2只能减小,不会增大【解析】当断开开关,因为线圈阻碍作用,A这一支路电流马上消逝,因为线圈阻碍电流的减小,所以通过L的电流不会马上消逝,会从原来的大小渐渐减小,而且A和L构成回路,通过L的电流也流过A,且为使小灯泡能比原来更亮一些,必需使I1<I2,B、C错误,A、D正确.7.焊接无缝钢管须要先用感应加热的方法对焊口两侧进行预热.如图所示,将被加热管道置于感应线圈中,当感应线圈中通以电流时管道发热,则下列说法中正确的是(B)A.感应线圈电阻越大,加热效果越好B.感应线圈中电流应当采纳高频沟通电C.塑料管道用这种感应加热焊接的方式更简单实现D.感应线圈加热管道产生热量不符合焦耳定律【解析】当增大感应线圈电阻,相当于减小了沟通电的电流,电流的峰值变小,在频率不变的状况下,单位时间电流的变更量变小,即电流的变更率变小,则磁场的变更率变小,磁通量的变更率变小,加热效果减弱,故A错误;高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场,在焊接的金属工件中就产生感应电流,依据法拉第电磁感应定律分析可知,电流变更的频率越高,磁通量变更频率越高,产生的感应电动势越大,感应电流越大,焊缝处的温度上升的越快,故B正确;采纳塑料管不行能在焊缝中产生电流,故C错误;感应加热是利用电磁感应现象,产生涡流而发热,不是利用线圈电阻产生的焦耳热干脆焊接的,仍旧符合焦耳定律,故D错误.考点集训【p334】A组1.(多选)如图所示电路中,电源电动势为E(内阻不行忽视),线圈L的电阻不计.以下推断正确的是(BC)A.闭合S稳定后,电容器两端电压为EB.闭合S稳定后,电容器的a极板带负电C.断开S的瞬间,通过R1的电流方向向右D.断开S的瞬间,通过R2的电流方向向右【解析】闭合S稳定后,L相当于一段导线,R1被短路,所以C两端的电压等于R2两端的电压,故A错误;由图知b板带正电,故B正确;断开S的瞬间,L相当于电源,与R1组成回路,R1中电流方向自左向右,故C正确;断开S的瞬间,电容器放电,R2中电流向左;故D错误.2.(多选)将一铜圆盘置入如图所示的不同磁场中,磁感线和盘面垂直,若给盘一初始角速度使其绕过圆心垂直于纸面的轴转动,不计摩擦和空气阻力,圆盘能停下来的是(ABD)【解析】将圆盘看成过圆心的若干个导体棒,当圆盘转动时,等效成切割磁感应线,从而产生感应电流,受到安培力作用.因磁场的不匀称,导致等效棒产生的感应电动势不能相互抵消,从而出现感应电流,受到安培力作用,则圆盘最终会停止,故A正确;因磁场的不匀称,且只有一半,从而出现感应电流,受到安培力作用,则圆盘最终会停止,故B 正确;因磁场匀称,那么圆盘中没有感应电流,不会受到安培力的作用,则圆盘不会停止,故C 错误;虽磁场匀称,但只有一半,因此圆盘中出现感应电流,受到安培力作用,则圆盘最终会停止,故D 正确.3.(多选)如图甲所示,水平面上的平行导轨MN 、PQ 上放着两根光滑的导体棒ab 、cd ,两棒间用绝缘丝线系住.已知平行导轨MN 、PQ 间距为L 1,导体棒ab 、cd 间距为L 2,导轨电阻可忽视,每根导体棒在导轨之间的电阻为R.起先时匀强磁场垂直纸面对里,磁感强度B 随时间t 的变更如图乙所示.则以下说法正确的是(CD)A .在0~t 0时间内回路电流方向是abdcaB .在t 0时刻回路中产生的感应电动势E =B 0L 1t 0C .在0~t 0时间内导体棒中电流为B 0L 1L 22Rt 0D .在t 02时刻绝缘丝线所受拉力为B 20L 21L 24Rt 0【解析】0~t 0时间内磁感应强度减小,依据楞次定律,回路内产生的感应电流方向为顺时针方向,即电流方向是acdba ,故A 错误;由图乙可知,磁感应强度的变更率:⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔB Δt =B 0t 0,回路面积S =L 1L 2,在t 0时刻回路中产生的感应电动势:E =⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔB Δt S =B 0t 0L 1L 2,故B 错误;0~t 0时间内回路中产生的感应电流大小:I =E 2R =B 0L 1L 22Rt 0,故C 正确;在t 02时刻绝缘丝线所受拉力为B 02IL 1=B 20L 21L 24Rt 0,故D 正确. 4.(多选)图甲为磁控健身车,图乙为其车轮处结构示意图,在金属飞轮的外侧有磁铁与飞轮不接触,人用力蹬车带动飞轮旋转时,须要克服磁铁对飞轮产生的阻碍,通过调整旋钮拉线可以实现不同强度的健身需求(当拉紧旋钮拉线时可以减小磁铁与飞轮间的距离),下列说法正确的是(AD)A .飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力B .人蹬车频率肯定时,拉紧旋钮拉线,飞轮受到的阻力越小C .限制旋钮拉线不动时,飞轮转速越大,受到的阻力越小D .限制旋钮拉线不动时,飞轮转速越大,内部的涡流越强【解析】飞轮在磁场中做切割磁感线的运动,会产生感应电动势和感应电流,依据楞次定律可知,磁场会对运动的飞轮产生阻力,以阻碍飞轮与磁场之间的相对运动,所以飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力,故A正确;拉紧旋钮拉线,磁铁越靠近飞轮,飞轮所在处的磁感应强度越强,所以在飞轮转速肯定时,磁铁越靠近飞轮,飞轮上产生的感应电动势和感应电流越大;飞轮受到的阻力越大,故B错误;限制旋钮拉线不动时,则有磁铁和飞轮间的距离肯定,飞轮转速越大,依据法拉第电磁感应定律可知,飞轮上产生的感应电动势和感应电流越大,飞轮受到的阻力越大,内部的涡流越强,故D正确,C错误.5.图中L是绕在铁芯上的线圈,它与电阻R、R0、开关和电池E可构成闭合回路.线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向,当电流的流向与箭头所示的方向相同时电流为正.开关S1和S2都处于断开状态.设在t=0时刻,接通开关S1,经过一段时间,在t=t1时刻,再接通开关S2,则能较正确地表示L中的电流I随时间t的变更的图线是(A)【解析】在t=0时刻,接通开关S1,通过线圈的电流从无到有增大,线圈中产生自感电动势,阻碍电流增大,使得线圈中电流只能渐渐增大,而方向不变,仍为正方向.当电流稳定后,线圈中不产生自感电动势,电流肯定.在t=t1时刻,再接通开关S2,线圈和R被短路,线圈中电流将要减小,由于自感电动势的阻碍,使得线圈中电流只能渐渐减小到零,依据楞次定律,电流方向与原来方向相同,仍为正方向.故选A.6.(多选)如图所示,在垂直纸面对里,磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个匀称导线制成的单匝直角三角形线框.现用外力使线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动,运动中线框的AB边始终与磁场右边界平行.已知AB=BC=l,线框导线的总电阻为R.则线框离开磁场的过程中(AB)A.线框中的电动势随时间匀称增大B.通过线框截面的电荷量为Bl2 2RC.线框所受外力的最大值为2B2l2v RD .线框中的热功率与时间成正比【解析】三角形线框向外匀速运动的过程中,由于有效切割磁感线的长度l′=vt ,所以线框中感应电动势的大小E =Bl′v=Bv 2t ,故选项A 正确;线框离开磁场的运动过程中,通过线圈的电荷量Q =It =ΔΦΔtR ×Δt =Bl 22R,选项B 正确;当线框恰好刚要完全离开磁场时,线框有效切割磁感线的长度最大,则F =BIl =B 2l 2v R,选项C 错误;线框的热功率为P =Fv =BIvt×v=B 2v 4t 2R,选项D 错误. 7.如图所示,铜线圈水平固定在铁架台上,铜线圈的两端连接在电流传感器上,传感器与数据采集器相连,采集的数据可通过计算机处理,从而得到铜线圈中的电流随时间变更的图线.利用该装置探究条形磁铁从距铜线圈上端某一高度处由静止释放后,沿铜线圈轴线竖直向下穿过铜线圈的过程中产生的电磁感应现象.两次试验中分别得到了如图甲、乙所示的电流-时间图线.条形磁铁在竖直下落过程中始终保持直立姿态,且所受空气阻力可忽视不计.则下列说法中正确的是(C)A .若两次试验条形磁铁距铜线圈上端的高度不同,其他试验条件均相同,则甲图条形磁铁距铜线圈上端的高度大于乙图条形磁铁距铜线圈上端的高度B .若两次试验条形磁铁的磁性强弱不同,其他试验条件均相同,则甲图条形磁铁的磁性比乙图条形磁铁的磁性强C .甲图条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能小于乙图条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能D .两次试验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是先向上后向下【解析】对比图甲和图乙可知,甲中的感应电流小于乙中的,则可知甲图中条形磁铁到达线圈的速度比乙图中的小,则下落的高度比乙中的小,故A 错;假如高度相同,故到达的速度相同,则甲中的磁性较弱,故B 错;由于两个过程中都有感应电流,要产生焦耳热,则必定有机械能的损耗,感应电流大些,则损耗的机械能相应就大,故C 正确;由楞次定律可得,两个过程中所受的安培力均是向上的,则D 错.B 组8.(多选)如图所示,在半径为R 的半圆形区域内,有磁感应强度为B 的垂直纸面对里的有界匀强磁场,PQM 为圆内接三角形,且PM 为圆的直径,三角形的各边由材料相同的细软弹性导线组成(不考虑导线中电流间的相互作用).设线圈的总电阻为r 且不随形态变更,此时∠PMQ=37°(取sin 37°=0.6),下列说法正确的是(AD)A .穿过线圈PQM 中的磁通量大小为Φ=0.96BR 2B .若磁场方向不变,只变更磁感应强度B 的大小,且B =B 0+kt ,则此时线圈中产生的感应电流大小为I =0.48kR 2rC .保持P 、M 两点位置不变,将Q 点沿圆弧顺时针移动到接近M 点的过程中,线圈中有感应电流且电流方向不变D .保持P 、M 两点位置不变,将Q 点沿圆弧顺时针移动到接近M 点的过程中,线圈中会产生焦耳热【解析】穿过线圈PQM 中的磁通量大小为Φ=B·S=B×12×2Rcos 37°×2Rsin 37°=0.96BR 2,故A 正确.由B =B 0+kt 得,ΔB Δt=k ,依据法拉第电磁感应定律得:感应电动势E =ΔB Δt S =0.96kR 2,线圈中产生的感应电流大小为I =E r =0.96kR 2r,故B 错误.保持P 、M 两点位置不变,将Q 点沿圆弧顺时针移动到接近M 点的过程中,△PQM 的面积先增大后减小,将产生感应电流,依据楞次定律可知,感应电流方向先沿逆时针方向后沿顺时针方向,而且产生焦耳热,故C 错误,D 正确.9.(多选)在如下甲、乙、丙三图中,除导体棒ab 可动外,其余部分均固定不动,甲图中的电容器C 原来不带电,丙图中的直流电源电动势为E ,除电阻R 外,导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽视,导体棒和导轨间的摩擦也不计.图中装置均在水平面内,且都处于方向垂直水平面(即纸面)向下的匀强磁场中,导轨足够长.今给导体棒ab 一个向右相同的初速度v 0,以下说法正确的是(CD)A .在导体棒刚起先运动时,甲、乙、丙三种状况中通过电阻R 的电流相同B .三种情形下导体棒ab 最终都将静止C .最终只有乙中导体棒ab 静止,甲、丙中导体棒ab 都将做匀速直线运动D .在导体棒ab 运动的全部过程中,三个电阻R 产生的热量大小是Q 甲<Q 乙<Q 丙【解析】导体棒刚起先运动时,导体棒产生的感应电动势为E′=BLv 0,乙中,感应电流为I =E′R =BLv 0R ;丙图中,感应电动势与电池的电动势方向相同,感应电流为I =E +E′R =E +BLv 0R,故A 错误.图甲中,导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电,当电容器C 极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时,电路中没有电流,ab 棒不受安培力,向右做匀速运动;图乙中,导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流,通过电阻R 转化为内能,ab 棒速度减小,当ab 棒的动能全部转化为内能时,ab 棒静止;图丙中,导体棒先受到向左的安培力作用向右做减速运动,速度减为零后再在安培力作用下向左做加速运动,当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时,电路中没有电流,ab 棒向左做匀速运动,故B 错误,C 正确.甲中棒的部分动能转化为内能,乙图过程中,棒的动能全部转化为内能;丙图中,从起先到ab 棒速度为0的过程中电源的电能和棒的动能转化为内能之后,向左加速的过程中还要产生一部分内能,故有Q 甲<Q 乙<Q 丙,故选C 、D.。
第4节法拉第电磁感应定律(教学设计)一、内容及其解析:(一)内容:法拉第电磁感应定律(4课时)(二)解析:法拉第电磁感应定律是电磁学的核心内容。
从知识发展来看,它既与电场、磁场和稳恒电流有紧密联系,又是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础。
它既是本章的教学重点,也是教学难点。
在学习本节内容之前,学生已经掌握了恒定电流、电磁感应现象和磁通量的相关知识,并且也知道了变化量和变化率的概念。
学生已经具备了很强的实验操作能力,而且本节课的实验也是上节课所演示过的,只不过研究的侧重点不同。
因此,有条件的学校可将本节课的演示实验改为学生分组实验。
另外,学生对物理学的研究方法已有较为深刻的认识,在自主学习、合作探究等方面的能力有了较高的水平。
二、目标及其解析1、教学目标∆Φ的物理意义。
①知道感应电动势的概念,会区分Φ、ΔΦ、t∆②理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式,并能应用解答有关问题。
③知道公式θE=的推导过程及适用条件,并能应用解答sinBLv有关问题。
2、目标解析∆Φ的物理①知道电磁感应现象中产生的电动势,区分Φ、ΔΦ、t∆意义②理解磁通量的变化率③公式θBLvE=中各物理量表示什么,并能应用公式解答有关sin问题三、问题诊断分析在本节课的教学中,学生可能遇到的问题主要是对电磁感应定律的理解,产生这一问题的原因是对磁通量变化率的理解。
采取措施:1、利用动画引入;2、把分析论证讲透。
四、教学支持条件分析在本节内容涉及实验,采用多媒体演示实验。
五、教学过程设计教师活动复习提问:解决的题目有小组共同解决。
提出问题:对小组不能解决的题目有小组长负责提出大屏幕展示学生存在问题的题目:6、矩形线圈abcd 共有n 匝,总电阻为R ,部分置于有理想边界的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直,磁感应强度大小为B ,让线圈从图示位置开始以ab 边为轴匀速转动,角速度为ω,ab 边长为L1,ad 边长为L2,在磁场部分为52L2,则线圈从图示位置转过45°的过程中感应电动势的大小为多少?提出问题:不知道在转动过程中磁通量的变化如何求解? 学生解析:(学生到黑板画图讲解)本题中线圈在转动到45°的过程中线圈的cd 边还没有进入磁场中也就是说线圈在转动过程中,线圈在垂直磁场方向的有效面积一直都没变53L1L2,因此磁通量没有改变,感应电动势为零点评:思考本题的关键在哪里?思考后回答:判定磁通量是否改变 展示变式训练:将上题中所有条件都不改变,你能求出线圈转动过程中磁通量改变的位置吗?学生合作讨论:小组同学共同努力通过画图等方式确定出磁通量变化的位置 成果展示:学生到讲台,通过画图、借用道具等方式讲解:线圈cd 边进入磁场后,线圈再转动磁通量就会改变,所以磁通量改变的临界位置是:cd边进入磁场边缘大屏幕展示学生存在问题的题目:一个电阻是R,半径为r的单匝线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中,如图,若以线圈的直径为轴旋转180°,则在此过程中,导线横截面积上通过的电荷量提出问题:初末位置的磁通量是相等的,感应电动势为何不为零?学生解析:(学生到黑板讲解)虽然初末位置磁通量的大小都等于Bπr2,但是初末位置磁感线确实从线圈的正反两面穿越的,因此初末位置的磁通量差一个负号,磁通量的变化率为2Bπr2。
法拉第电磁感应定律教案导言:法拉第电磁感应定律(简称法拉第定律)是描述电磁感应现象的一条基本规律,由英国物理学家迈克尔·法拉第在1831年提出。
该定律表明,当磁通量通过一个线圈发生变化时,线圈内会产生感应电动势,从而引发感应电流的产生。
法拉第定律在电磁学和电动力学中具有重要的应用价值,为我们理解电磁现象和应用于实际生活中的电器提供了基本原理。
本教案将通过介绍法拉第定律的基本原理、公式和实际应用,帮助学生深入理解和掌握该定律。
一、法拉第定律的基本原理1.1 磁通量的概念和表示方法磁通量Φ是描述磁场穿过一个闭合曲面的总磁场线的数量的物理量。
用数学表达式表示为Φ=∫B·dA,其中B为磁感应强度,dA为面积微元。
磁通量的单位是韦伯(Wb)。
1.2 感应电动势的定义和产生原理感应电动势ε是指当磁通量Φ通过一个线圈发生变化时,线圈两端产生的电势差。
根据法拉第定律,感应电动势的大小等于磁通量的变化率对时间的导数,即ε=dΦ/dt。
1.3 法拉第定律的表述法拉第定律可以简要表述为:当一个闭合线圈中的磁通量发生变化时,线圈两端将会产生感应电动势,并且感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
二、法拉第定律的数学表达和应用2.1 数学表达式根据法拉第定律的基本原理,可以得出数学表达式为ε=-dΦ/dt,其中ε为感应电动势,dΦ/dt为磁通量的变化率。
根据这个公式,可以计算出感应电动势的大小。
2.2 应用实例:电磁感应现象电磁感应现象是法拉第定律的重要应用之一,主要表现为当一个磁场相对于一个线圈发生变化时,线圈内会产生感应电流。
这个现象在电磁铁、变压器、发电机等许多电器设备中得到了广泛应用。
2.3 应用实例:感应加热法拉第定律的另一个重要应用是感应加热。
当通过交变磁场的线圈中有导体材料时,导体内会产生感应电流,进而产生焦耳热效应,使导体发热。
感应加热广泛应用于炉具、电炉、感应炉等领域。
三、实验教学设计3.1 实验目的通过本实验,使学生通过实际操作和测量,观察和验证法拉第定律的实验现象,加深对法拉第定律的理解。
法拉第电磁感应定律-优质课教案第一章:引言1.1 教案目标:让学生了解电磁感应现象的背景和意义。
激发学生对法拉第电磁感应定律的兴趣。
1.2 教学内容:回顾电流和磁场的基本概念。
介绍电磁感应现象的发现过程。
引出法拉第电磁感应定律的内容。
1.3 教学方法:通过讲述电流和磁场的基本概念,引导学生回顾相关知识。
通过展示电磁感应实验,引起学生对电磁感应现象的兴趣。
通过提问和讨论,激发学生对法拉第电磁感应定律的好奇心。
1.4 教学资源:电流和磁场的基本概念的PPT或黑板。
电磁感应实验器材:磁铁、线圈、电流表等。
1.5 教学步骤:1.5.1 导入:引导学生回顾电流和磁场的基本概念,如电流的定义、磁场的表示等。
通过提问,了解学生对电磁感应现象的初步了解。
1.5.2 讲述:介绍电磁感应现象的发现过程,如法拉第的实验和观察。
解释法拉第电磁感应定律的内容,包括感应电动势的产生条件和大小关系。
1.5.3 展示实验:进行电磁感应实验,展示磁铁靠近线圈时电流的产生。
引导学生观察实验现象,并解释实验结果与法拉第电磁感应定律的关系。
1.5.4 讨论:提问学生对实验现象的观察和理解。
引导学生探讨法拉第电磁感应定律的应用和意义。
第二章:法拉第电磁感应定律的内容2.1 教案目标:让学生理解法拉第电磁感应定律的内容和表达式。
学会运用法拉第电磁感应定律进行简单的问题计算。
2.2 教学内容:回顾法拉第电磁感应定律的表达式。
解释感应电动势的大小和方向的确定方法。
2.3 教学方法:通过讲解和示例,帮助学生理解法拉第电磁感应定律的表达式。
通过练习题和问题解答,培养学生的计算能力和问题解决能力。
2.4 教学资源:法拉第电磁感应定律的PPT或黑板。
练习题和问题解答的教材或习题集。
2.5 教学步骤:2.5.1 讲述:复习法拉第电磁感应定律的表达式,包括感应电动势的大小和方向的确定方法。
通过示例,解释法拉第电磁感应定律在不同情况下的应用。
2.5.2 练习题:给学生发放练习题,让学生独立解答。
第二章电磁感应第2节法拉第电磁感应定律●教材分析法拉第电磁感应定律是电磁学的核心内容。
从知识发展来看,它既与电场、磁场和稳恒电流有紧密联系,又是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础。
它既是本章的教学重点,也是教学难点。
●教学目标与核心素养物理观念:知道感应电动势的定义.科学思维:通过实验理解法拉第电磁感应定律及数学表达式科学探究:经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程,体会用变化率定义物理量的方法科学态度与责任: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。
●教学重难点1、教学重点:法拉第电磁感应定律的建立和应用2、教学难点:对磁通量,磁通量的变化量和磁通量变化率的理解●教学过程思考引入:让学生思考并回答以下问题问题1:什么叫电磁感应现象?学生回答:利用磁场产生电流的现象问题2:产生感应电流的条件是什么?学生回答:(1)闭合电路(2)磁通量变化问题3:试从本质上比较甲、乙两电路的异同既然闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有电动势。
问题4:穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流。
感应电流的大小跟哪些因素有关?让学生分组讨论,进行大胆的猜想感应电流的大小跟这些因素有关学生回答:1.磁场强弱2.运动速度3.线圈匝数4.磁场方向与导体运动方向5.磁通量大小6.磁通量的变化率课件展示:实验装置如图所示,线圈的两端与电压表相连。
将强磁体从长玻璃管上端由静止下落,穿过线圈。
分别使线圈距离上管口20cm 、30cm 、40cm 和50cm,记录电压表的示数以及发生的现象。
分别改变线圈的匝数、磁体的强度,重复上面的实验,得出定性的结论。
一、电磁感应定律:1. 内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量变化率ΔΦ/Δ t 成正比。
t k E ∆∆Φ=当电动势单位为V,磁通量单位为Wb ,时间单位为s 时,K 的取值为1.当线圈为n 匝时t Φn E ∆∆= 2.法拉第电磁感应定律的理解(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定,而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系(2)磁通量的变化率对应Φt 图线上某点切线的斜率.思考与讨论让学生思考并回答以下问题:问题1:磁通量大,磁通量变化一定大吗?问题2:磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗?教师总结:磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无直接关系:磁通量大(小,零),磁通量的变化率不一定大(小,零);磁通量的变化大(小),磁通量的变化率不一定大(小). (可以类比速度、速度的变化和加速度.)理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt 的意义(课件展示)应用法拉第电磁感应定律的三种情况(1)磁通量的变化是由面积变化引起时,ΔΦ=B ·ΔS ,则(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时,ΔΦ=ΔB ·S ,则(3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时,则根据定义求,ΔΦ=Φ末-Φ初通过以下例题让学生学会运用公式例题1:有一个50匝的线圈,如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s ,求感应电动势。
教案(一)引入新课复习提问:在什么情况下,电路中会有感应电流产生?要求学生回答:①电路要闭合②电路的磁通量要发生变化(二)教学过程设计1.设问既然会判定感应电流的有无,那么,怎样确定感应电流的强弱呢?既然有感应电流,那么就一定存在感应电动势。
只要能确定感应电动势的大小,根据欧姆定律就可以确定感应电流了。
2.导线切割磁感线的情况。
(1)如图所示,矩形闭合金属线框abcd置于有界的匀强磁场B中,现以速度v匀速拉出磁场,我们来看感应电动势的大小。
在水平方向ab边受到安培力Fm=BIl的作用。
因为金属线框是做匀速运动,所以拉线框的外力F的大小等于这个安培力,即F=BIl。
在匀速向外拉金属线框的过程中,拉力做功的功率P=F·v=BIlv。
拉力的功并没有增加线框的动能,而是使线框中产生了感应电流I。
根据能的转化和守恒定律可知,拉力F的功率等于线框中的电功率P'。
闭合电路中的电功率等于电源电动势ε(在这里就是感应电动势)与电流I的乘积。
显然 Fv=εI,即 BIlv=εI。
和学生一起回顾初中曾学过的知识让学生观察实验,得出结论得出感应电动势ε=Blv。
(1)式中的l是垂直切割磁感线的有效长度(ab),v是垂直切割磁感线的有效速度。
(2)当ab边与磁感线成θ角(如图2)做切割磁感线运动时,可以把速度v分解,其有效切割速度v⊥=v·sinθ,那么,公式(1)可改写为:ε=Blvsinθ,这就是导体切割磁感线时感应电动势的公式。
在国际单位制中,它们的单位满足:V=Tm2/s。
3.穿过闭合电路的磁通量变化时。
(1)参看前图,若导体ab在△t时间内移动的位移是△l,那么(3)式中l△l是ab边在△t时间内扫过的面积,l△lsinθ是ab边在△t时间内垂直于磁场方向扫过的有效面积。
Bl△lsinθ是ab边在△t时间内扫过的磁通量(磁感线的条数),对于金属线框abcd来说这个值也就是穿过线框磁通量在△t时间内的变化量△φ。
课题 4.3 法拉第电磁感应定律 第 3时一、教学目标:(一)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、tn E ∆∆Φ=。
3.理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
4.知道E =BLv sin θ如何推得。
5.会用t n E ∆∆Φ=和E =BLv sin θ解决问题。
(二)过程与方法通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E =BLv ,掌握运用理论知识探究问题的方法。
(三)情感、态度与价值观1.从不同物理现象中抽象出个性与共性问题,培养学生对不同事物进行分析,找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
2.了解法拉第探索科学的方法,学习他的执著的科学探究精神。
二、教具准备:多媒体电脑、投影仪、投影片。
三、教学过程:① 复习提问(课堂导入):(一)引入新课在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么? 在电磁感应现象中,磁通量发生变化的方式有哪些情况?恒定电流中学过,电路中存在持续电流的条件是什么?在电磁感应现象中,既然闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有电动势。
在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。
② 出示本堂课教学目标: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、tn E ∆∆Φ=。
3.理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
4.知道E =BLv sin θ如何推得。
5.会用t n E ∆∆Φ=和E =BLv sin θ解决问题。
③ 重点、难点化解(探求新知、质疑导学、课堂反馈): 学生活动内容 老师活动内容实验甲中,将条形磁铁快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)时,t ∆∆Φ大,I 感大,E 感大。
实验乙中,导体棒运动越快,t ∆∆Φ越大,I 感越大,E 感越大。
实验丙中,开关断开或闭合,比开关闭合时移动滑动变阻器的滑片时t ∆∆Φ大,I 感大,E 感大。
从上面的三个、感应电动势在图a 与图b 中,若电路是断开的,有无电流?有无电动势? 电路断开,肯定无电流,但有电动势。
电动势大,电流一定大吗?电流的大小由电动势和电阻共同决定。
图b 中,哪部分相当于a 中的电源?螺线管相当于电源。
图b 中,哪部分相当于a 中电源内阻?线圈自身的电阻。
在电磁感应现象中,不论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就有感应电动势.有感应电动势是电磁感应现象的本质。
2、电磁感应定律实验我们可以发现,t∆∆Φ越大,E 感越大,即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。
精确的实验表明:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比,即E ∝t ∆∆Φ。
这就是法拉第电磁感应定律。
(师生共同活动,推导法拉第电磁感应定律的表达式)设t 1时刻穿过回路的磁通量为Φ1,t 2时刻穿过回路的磁通量为Φ2,在时间Δt =t 2-t 1内磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2-Φ1,磁通量的变化率为t ∆∆Φ,感应电动势为E ,则E =nt∆∆Φ在国际单位制中,电动势单位是伏(V ),磁通量单位是韦伯(Wb ),时间单位是秒(s ),可以证明式中比例系数k =1,(同学们可以课感应电动势跟什么因素有关?现在演示前节课中三个成功实验,用CAI 课件展示出这三个电路图,同时提出三个问题供学生思考:问题1:在实验中,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:第一个成功实验中,将条形磁铁从同一高度插入线圈中,快插入和慢插入有什么相同和不同?穿过电路的Φ变化⇒产生E 感⇒产生I 感.由全电路欧姆定律知I =r R E+,当电路中的总电阻一定时,E 感越大,I 越大,指针偏转越大。
磁通量变化相同,但磁通量变化的快慢不同。
教师:磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来描述,即单位时间内磁通量的变丙甲乙下自己证明),则上式可写成E =t∆∆Φ设闭合电路是一个n 匝线圈,且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同,这时相当于n 个单匝线圈串联而成,因此感应电动势变为E =n t ∆∆Φ化量,用公式表示为t∆∆Φ。
从上面的三个实验,同学们可归纳出什么结论呢?问题:当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ,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v 1=v sin θ和平行于磁感线的分量3、导线切割磁感线时的感应电动势导体切割磁感线时,感应电动势如何计算呢?用CAI 课件展示如图所示电路,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,求产生的感应电动势?解析:设在Δt 时间内导体棒由原来的位置运动到a 1b 1,这时线框面积的变化量为ΔS =Lv Δt穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ=B ΔS =BLv Δt据法拉第电磁感应定律,得E =t∆∆Φ=BLv 问题:当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ,感应电动势可用上面的公式计算吗?[强调]在国际单位制中,上式中B 、L 、v 的单位分别是特斯拉(T )、米(m )、米每秒(m/s ),θ指v 与B 的夹角。
v2=v cosθ。
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=BLv sinθ讨论:如果电动机因机械阻力过大而停止转动,会发生什么情况?这时应采取什么措施?学生讨论,发表见解。
电动机停止转动,这时就没有了反电动势,线圈电阻一般都很小,线圈中电流会很大,电动机可能会烧毁。
这时,应立即切断电源,进行检查。
4、反电动势引导学生讨论教材图4.3-3中,电动机线圈的转动会产生感应电动势。
这个电动势是加强了电源产生的电流,还是削弱了电源的电流?是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动?学生讨论后发表见解。
教师总结点评。
电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流,这个电动势称为反电动势。
反电动势的作用是阻碍线圈的转动。
这样,线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能,电能转化为其它形式的能。
④系统归纳:感应电动势为EE=nt∆∆Φ在国际单位制中,电动势单位是伏(V),磁通量单位是韦伯(Wb),时间单位是秒(s),E=BLv1=BLv sinθ[强调]在国际单位制中,上式中B、L、v的单位分别是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s),θ指v与B的夹角。
⑤ 练习巩固(课堂作业):【例1】如图所示,有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ ,水平放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,有一金属棒MN 与导轨的OQ 边垂直放置,当金属棒从O 点开始以加速度a 向右匀加速运动t 秒时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是多少?解:由于导轨的夹角为θ,开始运动t 秒时,金属棒切割磁感线的有效长度为:L =s tan θ=21at 2tan θ 据运动学公式,这时金属棒切割磁感线的速度为v =at 由题意知B 、L 、v 三者互相垂直,有 E =BLv =B21at 2tan θ·at =21Ba 2t 3tan θ 即金属棒运动t 秒时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是E =21Ba 2t 3tan θ. 【例2】(2001年上海)如图所示,固定于水平面上的金属框cdef ,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab 搁在框架上,可无摩擦滑动.此时abed 构成一个边长l 的正方形,棒电阻r ,其余电阻不计,开始时磁感应强度为B 。
(1)若以t =0时起,磁感应强度均匀增加,每秒增加量k ,同时保持棒静止,求棒中的感应电流。
(2)在上述情况中,棒始终保持静止,当t =t 1时需加垂直于棒水平外力多大?(3)若从t =0时起,磁感应强度逐渐减小,当棒以恒定速度v 向右匀速运动,可使棒中不产生I 感,则磁感应强度应怎样随时间变化?(写出B 与t 的关系式)解析:(1)据法拉第电磁感应定律,回路中产生的感应电动势为E =t ∆∆Φ=kl 2回路中的感应电流为I =rkl r E 2= (2)当t =t 1时,B =B 0+kt 1 金属杆所受的安培力为F 安=BIl =(B 0+kt 1)rkl kt B l r kl 3102)(+=⋅ 据平衡条件,作用于杆上的水平拉力为F =F 安=(B 0+kt 1)rkl 3(3)要使棒中不产生感应电流,则通过闭合回路的磁通量不变,即B 0l 2=Bl (l +v t )解得B =vtl lB 0 ★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的变化量成正比 答案:C点评:熟记法拉第电磁感应定律的内容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E.流过导体横截面的电荷量 答案:DE点评:插到同样位置,磁通量变化量相同,但用时不同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 答案:CD点评:判断磁通量是否变化4.一个矩形线圈,在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动,当线圈处于如图所示 四、作业布置:① 课后作业1、 学习小组课下做一做教材13页上“说一说”栏目中的小实验,思考并回答该栏目中的问题。
2、将“问题与练习”中的第2、3、6、7题做在作业本上,思考并完成其他题目。
:②家庭作业:课课练五、其它资料(除板书设计):。