高中物理 1.1+2 电磁感应的发现 感应电流产生的条件同步备课课件 教科版选修32.ppt

教师用书独具演示 课标要求1 了解电磁感应现象发现的曲折历程 2 知道与电流磁效应和电磁感应现象相关的物理学史 体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神 3 通过实验探究来理解感应电流的产生条件 4 能够运用感应电流的产生条件判断是否有感应电流产生 1电磁感应的发现 2感应电流产生的条件 课标解读1 通过观察电磁感应现象 理解产生感应电流的条件 2 能够运用感应电流的产生条件判断是否有感应电流的产生 3 经历感应电流产生条件的探究活动 提高学生分析 观察 论证能力 教学地位本节知识在高考中尽管很少直接命题 但它是物理的最基本知识 是以后学习的基础 新课导入建议进入电气化时代 人们的生活越来越离不开电 可是你们知道电是怎样产生的吗 今天我们学习新的一章 电磁感应 来探究电的产生过程 我们学习了磁场 通过奥斯特的实验 发现通电导线周围可以产生磁场 即电能生磁 建立了电和磁之间的联系 既然电能生磁 那么磁能生电吗 如果磁能生电必须满足什么条件才能产生 教学流程设计 课前预习安排 1 看教材2 填写 课前自主导学 同学之间可进行讨论 步骤1 导入新课 本节教学地位分析 步骤2 老师提问 检查预习效果 可多提问几个学生 步骤3 师生互动完成 探究1 互动方式 除例1外可再变换命题角度 补充一个例题以拓展学生思路 步骤4 教师通过例题讲解总结磁通量的计算方法 步骤5 让学生完成 迁移应用 检查完成情况并点评 步骤6 师生互动完成 探究2 方式同完成 探究1 相同 步骤7 完成 探究3 重在讲解规律方法技巧 步骤8 指导学生完成 当堂双基达标 验证学习情况 步骤9 先由学生自己总结本节的主要知识 教师点评 安排学生课下完成 演示结束 1 基本知识 1 电生磁 的发现1820年 丹麦物理学家发现了电流的磁效应 2 磁生电 的发现1831年 英国物理学家发现了电磁感应现象 电磁感应的发现 奥斯特 法拉第 3 法拉第的概括法拉第把引起感应电流的原因概括为以下五类 它们都与相联系 变化中的 变化中的 中的恒定电流 中的磁铁 在磁场中运动中的这些现象叫电磁感应 产生的电流叫 变化和运动 电流 磁场 运动 运动 导体 感应电流 4 电磁感应现象利用变化或运动的磁场获得的现象 5 感应电流在现象中产生的电流 电流 电磁感应 2 思考判断 1 白炽灯泡就是根据电磁感应现象发明的 2 磁生电 是一种在变化 运动的过程中才能出现的现象 3 麦克斯韦建立了电磁场理论 并预言了电磁波的存在 3 探究交流很多科学家为什么在磁生电的研究中没有成功 提示 很多科学家没有注意磁场的变化和导体与磁场之间的相对运动 只想把导体放入磁场中来获得电流 这实际上违反了能量转化和守恒定律 1 基本知识 1 探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流 感应电流产生的条件 图1 1 1 无 无 有 闭合 一部分 切割磁感线 2 探究通过闭合回路的磁场变化时是否产生感应电流 图1 1 2 变化 不变 有 有 无 有 3 产生感应电流的条件 大量实验证实 穿过电路的发生变化时 这个电路中就有感应电流产生 闭合 磁通量 闭合 2 思考判断 1 导体相对磁场运动 导体内就一定产生感应电流 2 穿过闭合电路的磁通量发生变化 电路中一定会产生感应电流 3 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时 电路中有感应电流产生 3 探究交流只要闭合电路中的导体切割磁感线 就一定会产生感应电流 这种说法对吗 提示 不对 如图所示 在匀强磁场中 闭合导线框在磁场中切割磁感线时 穿过回路的磁通量没有变 没有感应电流产生 问题导思 1 穿过某个线圈的磁通量的大小与哪些因素有关 2 磁通量为零 磁感应强度一定也为零吗 3 如何计算磁通量及磁通量的变化量 磁通量的分析与计算 1 匀强磁场中磁通量的计算 1 b与s垂直时 bs b指匀强磁场的磁感应强度 s为线圈的面积 2 b与s不垂直时 bs s 为线圈在垂直磁场方向上的投影面积 在应用时可将s投影到与b垂直的方向上或者s不动 将b分解为垂直于s和平行于s两个分量 则 b s 如图1 1 3所示 bssin 图1 1 3 3 某面积内有不同方向的磁场时分别计算不同方向的磁场的磁通量 然后规定某个方向的磁通量为正 反方向的磁通量为负 求其代数和 2 非匀强磁场中磁通量的分析条形磁铁 通电导线周围的磁场都是非匀强磁场 通常只对穿过线圈的磁通量进行定性分析 分析时应兼顾磁场强弱 线圈面积和磁场与线圈的夹角等因素 并可充分利用磁感线来判断 即磁通量的大小对应穿过线圈的磁感线的条数 穿过线圈的磁感线的条数变化 则说明磁通量变化 2012 泰安高二检测 如图1 1 4所示 有一个垂直于纸面向里的匀强磁场 b 0 8t 磁场有明显的圆形边界 圆心为o 半径为1cm 现在纸面内先后放上与磁场垂直的圆线圈 圆心均在o处 a线圈半径为1cm 10匝 b线圈半径为2cm 1匝 c线圈半径为0 5cm 1匝 问 1 在b减为0 4t的过程中 a和b中磁通量改变多少 2 在磁场转过30 角的过程中 c中磁通量改变多少 图1 1 4 审题指导 审题时应注意以下问题 1 确定线圈与磁场的位置 状态 2 确定初 末状态时的磁通量 3 由 2 1 计算磁通量的改变量 解析 1 对a线圈 a1 b1 r2 a2 b2 r2 磁通量的改变量 a a2 a1 0 8 0 4 3 14 10 4wb 1 256 10 4wb对b线圈 b1 b1 r2 b2 b2 r2 其中r为磁场的半径磁通量的改变量 b b2 b1 0 8 0 4 3 14 10 4wb 1 256 10 4wb 2 对c线圈 c1 b1 r 磁场转过30 线圈仍全部处于磁场中 线圈面积在垂直磁场方向的投影为 rcos30 则 c2 b1 rcos30 磁通量的改变量 c c2 c1 b1 r 1 cos30 0 8 3 14 5 10 3 2 1 0 866 wb 8 4 10 6wb 答案 1 1 256 10 4wb1 256 10 4wb 2 8 4 10 6wb 与磁通量有关的计算题的处理1 线圈为多匝时 磁通量计算不受影响 因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响 2 若某面积内的磁场不是匀强磁场 但将该面积划分为几块后 每一块都是匀强磁场 可用公式 bs 对每一块进行计算 然后求代数和 若每一块都不是匀强磁场 则高中阶段只能根据磁感线的条数对磁通量进行定性判断 3 若线圈面积s1大于磁场区域面积s2 那么 bs中的s应指闭合回路中处于磁场中的那部分的有效面积即s2 1 2013 成都七中高二检测 如图1 1 5所示 ab是水平面上一个圆线圈的直径 在过ab的竖直平面内有一根通电直导线ef 已知ef平行于ab 当ef竖直向上平移时 电流磁场穿过圆线圈面积的磁通量将 a 逐渐增大b 逐渐减小c 始终为零d 不为零 但保持不变 图1 1 5 解析 利用安培定则判断电流产生的磁场 作出如图所示俯视图 考虑到磁场具有对称性 可以知道 穿进圆线圈的磁感线的条数与穿出圆线圈的磁感线条数是相等的 故选c 答案 c 问题导思 1 产生感应电流需要满足什么条件 2 引起磁通量发生变化的因素有哪些 3 导体切割磁感线就一定能产生感应电流吗 对感应电流的产生条件的理解 1 判断回路中是否有感应电流的依据 1 回路是否闭合 2 回路中的磁通量是否变化 这两个条件缺一不可 2 引起穿过闭合回路的磁通量变化的方式 1 磁场不变 闭合电路的面积发生变化 例如课本图1 2 1的实验 2 闭合电路的面积不变 磁场发生变化 例如课本图1 2 2的实验 3 线圈平面和磁场方向的夹角 发生变化 引起穿过线圈的磁通量发生变化 即b s不变 变化 以后学到的交流电的产生即属于该情况 4 磁场 线圈面积都发生变化 引起穿过线圈的磁通量变化 在高中阶段几乎不涉及这种情况 1 是否产生感应电流 关键分析穿过闭合回路的磁通量是否变化 与磁通量的大小无关 2 磁通量的变化 也可以从穿过闭合回路的磁感线的条数是否变化来分析 2012 宜宾高二期中 如图1 1 6所示 竖直放置的长直导线ef中通有恒定电流 有一矩形导体线框abcd与长直导线在同一平面内 在下列情况中线圈产生感应电流的是 a 导线中电流变大b 线框向右平动c 线框向下平动d 线框以ab边为轴转动 图1 1 6 审题指导 审题时应注意以下问题 1 分析通电直导线ef周围的磁场分布特点 2 理解平动 转动的意义 解析 对a选项 因i增大而引起导线周围磁场的磁感应强度增大 故a正确 对b选项 因离开直导线方向越远 磁感线分布越疏 因此线框向右平动时 穿过线框的磁通量变小 故b正确 对c选项 因为线框向下平动时穿过线框的磁通量不变 故c错 对d选项 可用一些特殊位置来分析 当线框在如题图所示位置时 穿过线框的磁通量最大 当线框转过90 时 穿过线框的磁通量最小 因此可以判定线框以ab边为轴转动时磁通量一定变化 故d正确 答案 abd 2 2012 成都高二期末 在一通电长直导线附近放置一个导线圆环 当切断长直导线中的电流时在图1 1 7中导线圆环里能产生感应电流的是 甲长直导线穿过导线环中心 和导线环所在平面垂直 乙长直导线对称地放在导线环的上面 丙长直导线放在导线环旁边 图1 1 7 a 只有甲b 只有乙c 只有丙d 只有甲和丙 解析 甲图中切断电流前后穿过导线圆环的磁通量均为零 磁通量没变 甲中没有感应电流 乙图中由对称性可知 切断电流前后穿过圆环的磁通量也均为零 乙中也没有感应电流 而丙图中 切断电流前 0 切断电流后 0 故丙中有感应电流产生 所以选c 答案 c 2013 成都石室中学高二检测 甲 乙两个完全相同的铜环可绕固定轴oo 旋转 当它们以相同的角速度开始转动后 由于阻力作用 经相同的时间后便停止转动 若将两环置于磁感应强度为b的大小相同的匀强磁场中 甲环转轴与磁场方向垂直 乙环转轴与磁场方向平行 如图1 1 8所示 当甲 乙两环同时以相同的角速度开始旋转后 则下列判断中正确的是 综合解题方略 电磁感应中的能量问题 甲乙图1 1 8a 甲环先停下b 乙环先停下c 两环同时停下d 无法判断两环停止的先后 审题指导 解答本题时可按以下思路分析 规范解答 两环在相同的匀强磁场中旋转 由题图可知甲环在旋转的过程中磁通量是变化的 甲环中产生感应电流 有部分机械能转化为电能 乙环中的磁通量是不变的 所以乙环中无感应电流产生 即无机械能转化为电能 因此甲环先停下 答案 a 备课资源 教师用书独具 与法拉第同时代的其他科学家的探索一 真理从安培眼皮下溜走安培曾于1822年做了许多实验 其中的一个实验装置如图教1 1 1所示 图教1 1 1 将一个铜质线圈a固定在绝缘架上 另一个单匝线圈b用细线悬挂起来 两者在同一平面内 然后在线圈a中通以强电流 另用一个强磁性磁铁接近线圈b 安培认为 线圈b中应该感应出电流 在实验过程中 当线圈a通电的瞬间 线圈b动了一下 由于安培缺乏思想准备 这一瞬间现象所包含着的真理 就从他眼皮下溜走了 二 科拉顿跑失良机1825年 物理学家科拉顿将一个螺线管与电流计相连 为了避免强磁性磁铁的影响 他把电流计用长导线连着 放在另外一个房间 科拉顿没有助手 当他把磁铁投入螺线管中后 立即跑到另一个房间去观察 十分可惜 他未能观察到电流计指针的偏转 后来有位科学家感叹道 可怜的科拉顿 在跑来跑去中丢失了良机 1 自然界的电 热和磁等现象都是相互联系的 很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献 下列说法正确的是 a 奥斯特发现了电流的磁效应 揭示了电现象和磁现象之间的联系b 欧姆发现了欧姆定律 说明了热现象和电现象之间存在联系 c 法拉第发现了电磁感应现象 揭示了磁现象和电现象之间的联系d 焦耳发现了电流的热效应 定量给出了电能和热能之间的转换关系 解析 奥斯特发现的电流的磁效应表明了电能生磁 a正确 欧姆定律描述了电流与电阻 电压或电动势之间的关系 焦耳定律才揭示了热现象与电现象间的联系 b错误 d正确 法拉第发现的电磁感应现象表明了磁能生电 c正确 答案 acd 2 关于磁通量的概念 以下说法中正确的是 a 磁感应强度越大 穿过闭合回路的磁通量也越大b 磁感应强度越大 线圈面积越大 则磁通量也越大c 穿过线圈的磁通量为零 但磁感应强度不一定为零d 穿过线圈的磁通量为零 磁感应强度也一定为零 解析 磁通量的多少是由磁感应强度 线圈的面积以及二者的位置关系共同决定的 仅磁感应强度大或者线圈面积大 不能确定穿过线圈的磁通量就大 故a b错误 当线圈平面与磁场方向平行时 穿过线圈的磁通量为零 但是磁感应强度不为零 故c正确 d错误 答案 c 3 如图有一正方形闭合线圈 在范围足够大的匀强磁场中运动 下列四个图所示情况中能产生感应电流的是 解析 本题中的线圈都是闭合的 只要穿过线圈的磁通量发生变化 线圈中就会产生感应电流 对a和c选项 磁感线始终与线圈平面平行 不论线圈运动到什么位置 穿过线圈的磁通量总是为零 没有发生变化 故不会产生感应电流 对选项b 穿过线圈的磁通量始终为某一定值没有发生变化 因此也不会产生感应电流 对d选项 在图示位置时穿过线圈的磁通量为零 当线圈从图示位置转动后 穿过线圈的磁通量会出现先增加 后减少 再增加 再减少的往复循环变化 所以线圈中会产生感应电流 故选d 答案 d 4 2012 自贡市高二期末 如图1 1 9所示 为两个同心圆环 当一有限匀强磁场垂直穿过a环面时 a环磁通量