学练考高中物理 第四章 电磁感应课件 新人教版选修32.ppt

1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件3楞次定律 习题课 楞次定律的应用4法拉第电磁感应定律 习题课 法拉第电磁感应定律的应用 一 习题课 法拉第电磁感应定律的应用 二 第四章电磁感应 5电磁感应现象的两类情况 习题课 电磁感应中的能量转化及电荷量问题6互感和自感7涡流 电磁阻尼和电磁驱动本章总结提升 第四章电磁感应 第四章电磁感应 1划时代的发现 1划时代的发现 2探究感应电流的产生条件 2探究感应电流的产生条件 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 三维目标 三维目标 知识与技能 1 知道奥斯特实验 电磁感应现象 2 了解电生磁和磁生电的发现过程 3 理解电磁感应现象的本质 4 会用感应电流产生的条件解释与电磁感应现象有关的问题 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 三维目标 过程与方法 1 通过阅读使学生掌握自然现象之间是相互联系和相互转化的 2 通过学习了解科学家们在探究过程中的失败和贡献 从中学习科学探究的方法和思想 3 在探究 电磁感应现象 的过程中 初步学会 实验 分析 猜想 实验验证 归纳结论 的科学探究方法 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 三维目标 情感 态度与价值观 1 通过学习阅读培养学生正确地探究自然规律的科学态度和科学精神 2 领会科学家对自然现象 自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性 3 了解法拉第发现电磁感应现象的过程 体会科学家探索自然规律的科学态度和科学精神 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 重点难点 重点难点 重点 1 探索电磁感应现象的历史背景 2 电磁感应现象的本质 难点 从实验现象的多样性中抽象出电磁感应现象的本质是教学难点 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 教学建议 教学建议 学生对课外知识很感兴趣 有些同学有一定的知识基础 也能提出一些有建设性的问题 这会激发他们学物理的兴趣 学生对物理学的发展非常感兴趣 在以后的教学中我们应该多介绍一些这样的知识 来丰富学生的知识面 拓宽学生的视野 同时教师应提高职业素养 了解科学史实 如法拉第发现电磁感应现象的具体过程 法拉第同时代的物理学家关于电磁感应的研究情况 读一些科学哲学方面的著作等 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 教学建议 探究感应电流的产生条件 是电磁学的核心内容之一 在整个高中物理中占有相当重要的地位 本节内容揭示了磁和电的内在联系 通过探究实验的方法归纳出了 磁生电 的规律 在教材中起到了承前启后的作用 是学生今后学习法拉第电磁感应定律 楞次定律和交变电流产生的基础 在教材的编排上本节从初中知识点闭合电路的部分导线切割磁感线产生电流入手 再设计学生探究实验 对现象进行分析归纳 最后总结出产生感应电流的条件 这样的编排符合学生的认知规律 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 教学建议 教材中对法拉第坚信磁能生电 并历经十年的不懈努力 最后终于发现电磁感应规律的物理学史料的介绍 是一个很好的德育切入点 同时也体现了教材对学生人文思想和科学精神的熏陶 对闭合电路的部分导线切割磁感线能产生电流 学生在初中已有一定的认识 但在空间想象 问题本质的分析等方面还较为薄弱 因此 在教学中从学生的已有知识出发 通过学生自主学习 探究实验 产生问题 协作交流等学习方法 从而解决问题 得出产生感应电流的条件的结论 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 新课导入 新课导入 导入一 师 在上一册 选修3 1 我们学习了有关电场和磁场的知识 对电现象和磁现象有了较为深刻的理解 我们已经知道电荷能够通过 感应 使附近的导体出现电荷 电流能够在其周围 感应 出磁场 那么在磁场能否 感应 出电流呢 回答是肯定的 这就是电磁感应现象 从这节课开始 我们就来学习这方面的知识 我们首先来了解科学家们的探究历程 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 新课导入 导入二 如果在直导线附近 放置一枚小磁针 则当导线中有电流通过时 磁针将发生偏转 这一现象由丹麦物理学家奥斯特 hanschristianoersted 1777 1851 于1820年通过试验首先发现 奥斯特实验表明 通电导线周围和永磁体周围一样 都存在磁场 奥斯特实验揭示了一个十分重要的本质 电流周围存在磁场 电流是电荷定向运动产生的 所以通电导线周围的磁场实质上是运动电荷产生的 你想知道这是怎么回事吗 我们这节课就一起来学习第一节 划时代的发现 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 新课导入 导入三 科学技术是第一生产力 在漫漫的人类历史长河中 科学技术的进步 一些重大发现和发明的问世 极大地解放了生产力 推动了人类社会的发展 特别是我们刚刚跨过的二十世纪 更是科学技术飞速发展的时期 经济建设离不开能源 人类发明也离不开能源 而最好的能源是电能 可以说人类离不开电 饮水思源 我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家 法拉第 1820年奥斯特发现了电流的磁效应 法拉第由此受到启发 开始了 由磁生电 的探索 经过十年坚持不懈的努力 于1831年8月29日发现了电磁感应现象 开辟了人类的电气化时 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 新课导入 导入四 师 通过上节课的学习 我们知道 1820年奥斯特发现电流的磁效应之后 法拉第坚信 既然 电能生磁 那么 磁也能生电 经过十年艰苦卓绝的努力 终于发现了电磁感应现象 这节课 我们每个人都做一回法拉第 沿着他的足迹 体验一下他当年的探究过程 师板书4 2探究电磁感应的产生条件 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 知识必备 知识必备 知识点一电磁感应的探究历程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 法拉第 奥斯特 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 知识必备 3 法拉第的概括法拉第把引起感应电流的原因概括为五类 1 变化的 2 变化的 3 的恒定电流 4 的磁铁 5 在磁场中运动的 4 电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应 产生的电流叫 电流 磁场 运动 运动 导体 感应电流 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 知识必备 知识点二感应电流产生的条件只要穿过闭合导体回路的磁通量 闭合导体回路中就会产生感应电流 发生变化 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 学习互动 考点一磁通量的理解和计算 想一想 磁通量是矢量还是标量 有没有正 负之分 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 答案 标量有 如某面积内有不同方向的磁场时 规定某个方向的磁通量为正 则反方向的磁通量为负 合磁通为其代数和 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 要点总结 1 b与s垂直时 匀强磁场中 b s b为匀强磁场的 s为线圈的 2 b与s不垂直时 匀强磁场中 b s s 为线圈在垂直于磁场方向上的 在应用时可将s分解到与b垂直的方向上 如图4 2 1所示 面积 磁感应强度 有效面积 bssin 图4 2 1 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 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 4 线圈为多匝时 磁通量的计算不受影响 因为穿过线圈的磁感线的条数不受线圈匝数的影响 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 例1如图4 2 2所示 线框面积为s 处于磁感应强度为b的匀强磁场中 b的方向与线框平面成 角 当线框转过90 到如图所示的虚线位置时 试求 1 初 末位置穿过线框的磁通量的大小 1和 2 2 磁通量的变化量 图4 2 2 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 1 bssin bscos 2 bs cos sin 解析 1 方法一 在初始位置 把面积向垂直于磁场方向进行投影 可得垂直于磁场方向的面积为s ssin 所以 1 bssin 在末位置 把面积向垂直于磁场方向进行投影 可得垂直于磁场方向的面积为s scos 由于磁感线从反面穿入 所以 2 bscos 方法二 如图所示 把磁感应强度b沿垂直于面积s和平行于面积s进行分解 得b上 bsin b左 bcos 所以 1 b上s bssin 2 b左s bscos 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 2 开始时b与线框平面成 角 穿过线框的磁通量 1 bssin 当线框平面按顺时针方向转动时 穿过线框的磁通量减少 当转动 角时 穿过线框的磁通量减少为零 继续转动至90 时 磁通量从另一面穿过 变为 负 值 2 bscos 所以 此过程中磁通量的变化量为 2 1 bscos bssin bs cos sin 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 考点二探究感应电流产生的条件 情景1 如图4 2 3所示 导体棒ab前后平动 左右平动 上下平动 引起电流表指针的摆动方向已记录在下表中 图4 2 3 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 在这个实验中 什么情况下能够产生感应电流 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 答案 当导体棒前后平动切割磁感线时能够产生感应电流 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 要点总结 1 实验中 部分导体切割磁感线 闭合电路 发生变化时 磁场不变化 有电流产生 当导体棒左右 上下平动 闭合电路 没有发生变化时 无电流产生 所围面积 所围面积 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 情景2 如图4 2 4所示 把磁铁的某一个磁极插入线圈 或静止放在线圈中 或从线圈中抽出 电流表指针的摆动方向已记录在下表中 图4 2 4 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 通过分析表格 回答下列问题 1 在这个实验中 什么情况下闭合回路中能够产生感应电流 2 产生感应电流时 发生了什么变化 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 答案 1 磁铁插入和抽出线圈时 闭合回路中能够产生感应电流 2 磁铁插入线圈时 线圈内部的磁场由弱变强 磁铁从线圈中抽出时 线圈内部的磁场由强变弱 也就是当线圈内部的磁场强弱发生变化时 闭合回路会产生感应电流 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 要点总结 2 实验中 磁铁相对线圈运动 线圈内 发生变化 变 或者变 线圈面积不变 有电流产生 当磁铁在线圈中静止时 线圈内 不变化 无电流产生 磁场 磁场 弱 强 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 情景3 某同学按照如图4 2 5所示的装置进行实验 得到了下表所示的实验现象 分析实验并回答下列问题 图4 2 5 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 1 在这个实验中 什么情况下能够产生感应电流 2 产生感应电流时 发生了什么变化 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 答案 1 线圈a所在的电路的开关闭合 断开瞬间以及迅速移动滑动变阻器的滑片时 产生感应电流 2 产生感应电流时 线圈a中的电流发生了变化 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 要点总结 3 实验中 通 断电瞬间以及滑动变阻器的滑片迅速移动过程中 线圈a中电流变化 导致线圈b内 发生变化 变 或者变 线圈面积不变 有电流产生 当线圈a中电流恒定时 线圈b内 不变化 无电流产生 由以上探究 可得出结论 只要穿过闭合导体回路的 发生变化 闭合导体回路中就有感应电流 磁通量 大 小 磁通量 磁通量 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 例2如图4 2 6所示 正方形线圈处在电流恒定的长直导线的磁场中 a向右平动 b向下平动 c绕轴转动 ad边向外 d不动 e向上平动 e线圈有个缺口 判断各线圈中有没有感应电流 图4 2 6 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 b c中有感应电流 a d e中无感应电流 解析 在通电长直导线的磁场中 五个线圈所处位置的磁通量都是垂直纸面向里的 对直线电流来说 离电流越远 磁场就越弱 a向右平动 穿过线圈的磁通量没有变化 故a线圈中没有感应电流 b向下平动 穿过线圈的磁通量减少 必产生感应电流 c绕轴转动 穿过线圈的磁通量不断变化 必产生感应电流 d不动 穿过线圈的磁通量不变 故没有感应电流 e向上平动 穿过线圈的磁通量增加 但由于线圈不闭合 因此无感应电流 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 例3在法拉第时代 下列验证 由磁产生电 设想的实验中 能观察到感应电流的是 a 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路 然后观察电流表的变化b 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈 然后观察电流表的变化c 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接 往线圈中插入条形磁铁后 再到相邻房间去观察电流表的变化d 绕在同一铁环上的两个线圈 分别接电源和电流表 在给线圈通电或断电的瞬间 观察电流表的变化 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 学习互动 d 解析 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化 电路中就会产生感应电流 a b选项都不会使电路中的磁通量发生变化 不满足产生感应电流的条件 c选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化 但是当人到相邻房间时 电路已达到稳定状态 电路中的磁通量不再发生变化 故观察不到感应电流 在给线圈通电 断电瞬间 会引起闭合电路磁通量的变化 产生感应电流 d选项正确 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 备用习题 备用习题 1 下列现象中 属于电磁感应现象的是 a 小磁针在通电导线附近发生偏转b 通电线圈在磁场中转动c 因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流d 磁铁吸引小磁针 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 备用习题 c 解析 电磁感应是指 磁生电 的现象 而小磁针和通电线圈在磁场中转动以及磁铁吸引小磁针则是反映了磁场力的性质 所以a b d不是电磁感应现象 c是电磁感应现象 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 备用习题 2 如图所示 半径为r的圆形线圈共有n匝 其中心位置处半径为r的范围内有匀强磁场 磁场方向垂直线圈平面 若磁感应强度为b 则穿过线圈的磁通量为 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 备用习题 a br2b br2c n br2d n br2 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 备用习题 b 解析 由磁通量的定义式知 bs br2 故b正确 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 备用习题 3 图中能产生感应电流的是 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 备用习题 b 解析 根据产生感应电流的条件可知 a中 电路没闭合 无感应电流 b中 面积增大 闭合电路的磁通量增大 有感应电流 c中 穿过线圈的磁感线相互抵消 恒为零 无感应电流 d中 磁通量不发生变化 无感应电流 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 备用习题 4 如图所示 线圈 与电源 开关 滑动变阻器相连 线圈 与电流计相连 线圈 与线圈 绕在同一个铁芯上 在下列情况下 电流计中是否有示数 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 备用习题 1 开关闭合瞬间 2 开关闭合稳定后 3 开关闭合稳定后 来回移动滑动变阻器滑片 4 开关断开瞬间 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 备用习题 1 有 2 无 3 有 4 有 解析 本题主要考查闭合电路中电流变化导致磁场变化从而产生感应电流的情况 1 开关闭合时 线圈 中电流从无到有 电流的磁场也从无到有 穿过线圈 的磁通量也从无到有 线圈 中产生感应电流 电流计有示数 2 开关闭合稳定后 线圈 中电流稳定不变 电流的磁场不变 此时线圈 中虽有磁通量但磁通量稳定不变 线圈 中无感应电流产生 电流计无示数 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 备用习题 3 开关闭合稳定后 来回移动滑动变阻器滑片 电阻变化 线圈 中的电流变化 电流形成的磁场也发生变化 穿过线圈 的磁通量也发生变化 线圈 中有感应电流产生 电流计有示数 4 开关断开瞬间 线圈 中电流从有到无 电流的磁场也从有到无 穿过线圈 的磁通量也从有到无 线圈 中有感应电流产生 电流计有示数 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 自我检测 自我检测 1 磁通量 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 磁通量发生变化 一定是磁场发生变化引起的 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 自我检测 c 解析 穿过闭合回路的磁通量的大小取决于磁感应强度 回路所围面积以及两者夹角三个因素 所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况 a b项错误 同样由磁通量的变化情况 也无法判断其中一个因素的变化情况 c项正确 d项错误 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 自我检测 2 磁通量 如图4 2 7所示 a b c三个闭合线圈放在同一平面内 当线圈a中有电流i通过时 通过线圈a b c的磁通量分别为 a b c 下列说法中正确的是 图4 2 7 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 自我检测 a a b cc a c b 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 自我检测 b 解析 当a中有电流通过时 穿过a b c三个闭合线圈向里的磁感线条数一样多 穿过c向外的磁感线条数最多 a中无向外的磁感线 因此 合磁通量的关系 应该是 a b c 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 自我检测 3如图4 2 8所示 开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直 且一半在磁场内 一半在磁场外 若要使线框中产生感应电流 下列办法中不可行的是 图4 2 8 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 自我检测 a 将线框向左拉出磁场b 以ab边为轴转动 小于90 c 以ad边为轴转动 小于60 d 以bc边为轴转动 小于60 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 自我检测 d 解析 将线框向左拉出磁场的过程中 线框的bc部分切割磁感线 或者说穿过线框的磁通量减少 所以线框中将产生感应电流 当线框以ab边为轴转动 小于90 时 线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动 或者说穿过线框的磁通量在发生变化 所以线框中将产生感应电流 当线框以ad边为轴转动 小于60 时 穿过线框的磁通量在减小 所以在这个过程中线框内会产生感应电流 如果转过的角度超过60 60 300 bc边将进入无磁场区 那么线框中将不产生感应电流 当线框以bc边为轴转动时 如果转动的角度小于60 则穿过线框的磁通量始终保持不变 其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积 线框中无感应电流产生 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 自我检测 4 产生感应电流的条件 多选 如图4 2 9所示的各种情况中能产生感应电流的是 丙 图4 2 9 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 自我检测 a 如图甲所示 导体棒ab顺着磁感线运动b 如图乙所示 条形磁铁插入或拔出线圈时c 如图丙所示 小螺线管a插入大螺线管b中不动 开关s一直接通时d 如图丙所示 小螺线管a插入大螺线管b中不动 开关s一直接通 当改变滑动变阻器的阻值时 1划时代的发现2探究感应电流的产生条件 自我检测 bd 解析 a中导体棒顺着磁感线运动 穿过闭合电路的磁通量没有发生变化 无感应电流 故a错误 b中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加 拔出线圈时线圈中的磁通量减少 线圈中都有感应电流 故b正确 c中开关s一直接通 回路中为恒定电流 螺线管a产生的磁场稳定 螺线管b中的磁通量无变化 线圈中无感应电流 故c错误 d中开关s接通 滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化 螺线管a产生的磁场变化 螺线管b中的磁通量变化 线圈中有感应电流 故d正确 3楞次定律 3楞次定律 3楞次定律 三维目标 三维目标 知识与技能 1 经历实验探究过程 理解楞次定律 2 能初步应用楞次定律判定感应电流的方向 3楞次定律 三维目标 过程与方法 通过实验教学 感受楞次定律的实验发现过程 培养学生探究 观察实验 分析 归纳 总结物理规律的能力 3楞次定律 三维目标 情感 态度与价值观 引导学生通过科学探索的切身经历 树立坚定的科学信念 培养勇于探索的科学精神 养成善于质疑和分析比较的思维习惯 3楞次定律 重点难点 重点难点 重点 楞次定律的实验探究过程 难点 楞次定律的理解 3楞次定律 教学建议 教学建议 楞次定律是高中物理中的重点内容 由于此定律牵涉的物理量和物理规律较多 只有对原磁场方向 原磁通量变化情况 感应电流的磁场方向进行正确判定以及正确使用安培定则和右手定则 才能得到正确的感应电流的方向 所以这部分内容也是电学部分的一个难点 为了突破此难点 可以通过教学软件 用计算机进行形象化演示 将变化过程逐步分解 通过设疑 突破疑点 理解深化 由浅入深地进行教学 3楞次定律 教学建议 充分运用学生实验和媒体资源分析相结合的教学方法 帮助学生自己发现规律 了解规律 所设计的软件紧密联系实验过程 将动态演示和定格演示相结合 做到动中有静 静中有动 以达到传统教学方法所不能达到的效果 另外 在得到规律之后 为了突破难点 首先利用软件演示和教师讲解相结合的方法帮助学生理解 阻碍 和 变化 的含义 然后重现刚才学生实验的动态过程 让学生自己总结出利用楞次定律判断感应电流方向的步骤 并提供典型例题 通过形成性练习 使学生会应用新知识解决问题 3楞次定律 教学建议 在对定律的深化部分 将演示实验 学生讨论 软件演示有机地结合起来 使学生从力学和能量守恒的角度加深对楞次定律的理解 建议本节课将计算机与传统的教学方法进行有机地结合 以实现教学过程和效果的优化为宗旨 采用计算机模拟动态演示 学生实验讨论 教师讲解的方式达到预定的教学目标 设计的软件紧扣教学目标 为完成教学任务服务 充分突出现代化教学手段的优势 3楞次定律 新课导入 新课导入 导入一 情境导入16岁以优异成绩考入家乡的道帕特大学的物理学家楞次 1883年在圣彼得堡科学院宣读了他的题为 关于用电动力学方法决定感生电流方向 的论文 提出了楞次定律 而 楞次定律 所涉及的是变化的磁场与感应电流的磁场之间的相互关系 是一种 动态场 从静到动是电磁学史上一个大的飞跃 让我们沿着伟大的物理学家的思路去了解他们走过的是何等艰辛的研究历程吧 3楞次定律 新课导入 导入二 1 复习旧课师 在电磁感应现象中 产生感应电流的条件是什么 生 闭合电路中磁通量发生变化 师 在电磁感应现象中 磁通量发生变化的方式有哪些情况 举例说明 生 可以是b s或bs变化 2 引入新课由前节可知 感应电流的方向与原磁场的方向以及磁通量的变化有关 那么 感应电流的大小又与什么有关系呢 我们知道 感应电流的大小与电动势有关系 让我们来研究感应电动势的产生吧 3楞次定律 知识必备 知识必备 知识点一楞次定律感应电流具有这样的方向 即感应电流的磁场总要 阻碍引起感应电流的磁通量的变化 3楞次定律 知识必备 知识点二右手定则伸开右手 使拇指与其余四个手指垂直 并且都与手掌在同一个平面内 让磁感线从掌心进入 并使拇指指向导线 的方向 这时四指所指的方向就是 的方向 运动 感应电流 3楞次定律 学习互动 学习互动 考点一楞次定律 想一想 某同学在做磁铁相对闭合线圈运动产生感应电流的实验时 得到了如下表所示的结论 图4 3 1 3楞次定律 学习互动 3楞次定律 学习互动 分析表中内容 回答下列问题 1 感应电流的方向与原来磁场的方向或与原磁场的磁通量的大小有直接关系吗 2 哪两者之间有明显规律可循 3 感应电流与磁铁之间有作用力吗 若有作用力 作用力有什么规律 3楞次定律 学习互动 答案 1 感应电流的方向与原来磁场的方向或与原磁场的磁场量的大小无直接关系 2 感应磁场方向与原磁场的磁通量变化有关系 即当原磁场的磁通量增加时 感应磁场方向与原磁场方向相反 当原磁场的磁通量减少时 感应磁场方向与原磁场方向相同 3 有力的作用 当磁铁靠近闭合线圈时 两者之间产生斥力 当远离时 两者之间产生引力 3楞次定律 学习互动 要点总结 1 楞次定律 感应电流具有这样的方向 即感应电流的磁场总要 2 阻碍的表现 1 当引起感应电流的磁通量增加时 感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向 即阻碍磁通量的 2 当引起感应电流的磁通量减少时 感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向 即阻碍磁通量的 阻碍引起感应电流的磁通量的变化 相反 增加 相同 减少 3楞次定律 学习互动 3 注意 阻碍并不是阻止 原磁场变化是主动的 感应电流的磁场是被动的 原磁场仍要发生变化 感应电流的磁场只是起阻碍变化的作用而已 3楞次定律 学习互动 4 楞次定律应用四步曲 1 确定 方向 2 判定 如何变化 增大还是减小 3 确定感应电流的磁场方向 增反减同 4 根据 判定感应电流的方向 该步骤也可以简单地描述为 一原二感三螺旋 一原 确定原磁场的方向 二感 判断感应电流的磁场方向 三螺旋 用右手螺旋定则判断感应电流的方向 原磁场 原磁场的磁通量 安培定则 3楞次定律 学习互动 例1图4 3 2为两同心金属圆环 外环a中通有顺时针方向的电流 现使电流增大 则在内环b中产生的感应电流方向如何 若减小电流呢 图4 3 2 3楞次定律 学习互动 逆时针顺时针 解析 由安培定则知环a中电流产生的磁场方向向里 环a中的电流增大 穿过b环的磁通量增大 由楞次定律可知感应电流的磁场向外 再由安培定则得外环b中感应电流的方向为逆时针 同理 当环a中的电流减小时 环b中感应电流的方向为顺时针 3楞次定律 学习互动 例2 多选 如图4 3 3所示 a是用毛皮摩擦过的橡胶圆环 由于它的转动 使得金属环b中产生了如图所示方向的感应电流 则a环的转动情况为 图4 3 3 3楞次定律 学习互动 a 顺时针匀速转动b 逆时针加速转动c 逆时针减速转动d 顺时针减速转动 3楞次定律 学习互动 bd 解析 b环中感应电流的方向为逆时针 根据安培定则可知 感应电流的磁场为垂直纸面向外 根据楞次定律可知 能产生这样的磁场 是由于a环旋转时 a环上负电荷定向运动产生一个垂直纸面向外减弱的磁场或者产生一个垂直纸面向里增强的磁场的结果 负电荷的运动方向与电流方向相反 根据安培定则可得出 a环逆时针加速转动时产生方向垂直纸面向里的增强的磁场 a环顺时针减速转动时产生方向垂直纸面向外的减弱的磁场 故正确答案为b d 3楞次定律 学习互动 考点二右手定则 想一想 如图4 3 4所示 当闭合回路的部分导体切割磁感线时 会引起磁通量的变化 从而使回路中产生感应电流 图4 3 4 3楞次定律 学习互动 1 请用楞次定律判断感应电流的方向 2 用楞次定律判断感应电流方向的过程很复杂 能否找到一种很简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢 提示 仔细研究电流i的方向 原磁场b的方向和导体棒运动的速度v的方向三者之间的关系 3楞次定律 学习互动 答案 1 感应电流的方向a d c b a 2 可以用右手定则来判断 3楞次定律 学习互动 要点总结 1 右手定则的内容 伸开 手 使拇指与其余四个手指 并且都与手掌在 内 让磁感线 并使 指向导线运动的方向 这时 所指的方向就是感应电流的方向 2 适用条件 导线 的情况 右 垂直 同一个平面 从掌心进入 拇指 四指 切割磁感线 3楞次定律 学习互动 例3下列选项表示的是闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景 导体ab上的感应电流方向为a b的是 图4 3 5 3楞次定律 学习互动 a 解析 应用右手定则判断可得 a中电流方向为a b b中电流方向为b a c中电流方向为b a d中电流方向为b a 故选a 3楞次定律 备用习题 备用习题 1 如图所示 aoc是光滑的金属轨道 ao沿竖直方向 oc沿水平方向 pq是一根金属直杆且立在轨道上 直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动 运动过程中q端始终在oc上 空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场 在pq杆滑动的过程中 下列判断正确的是 3楞次定律 备用习题 a 感应电流的方向始终是由p qb 感应电流的方向先是由p q 后是由q pc pq受磁场力的方向垂直于杆向左d pq受磁场力的方向先垂直于杆向右 后垂直于杆向左 3楞次定律 备用习题 b 解析 在pq杆滑动的过程中 杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小 三角形poq内的磁通量先增大后减小 由楞次定律可判断b正确 a错误 由pq中电流方向及左手定则可判断c d错误 3楞次定律 备用习题 2 多选 如图所示 小圆圈表示处于匀强磁场中的闭合电路一部分导线的横截面 速度v在纸面内 关于感应电流的有无及方向的判断正确的是 3楞次定律 备用习题 a 甲图中有感应电流 方向向纸里b 乙图中有感应电流 方向向纸外c 丙图中无感应电流d 丁图中a b c d四个位置均无感应电流 3楞次定律 备用习题 ac 解析 甲图中导线切割磁感线 根据右手定则 可知感应电流方向向纸里 a正确 乙 丙图中导线不切割磁感线 无感应电流 b错误 c正确 丁图中导线在b d位置时切割磁感线 有感应电流 在a c位置时速度的方向与磁感线方向平行 不切割磁感线 无感应电流 d错误 3楞次定律 自我检测 自我检测 1 楞次定律 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方向相反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 3楞次定律 自我检测 c 解析 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 3楞次定律 自我检测 2 楞次定律 如图4 3 6所示 闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中 将它从匀强磁场中匀速拉出 以下各种说法中正确的是 图4 3 6 3楞次定律 自我检测 a 向左拉出和向右拉出时 环中感应电流方向相反b 向左或向右拉出时 环中感应电流方向都是沿顺时针方向c 向左或向右拉出时 环中感应电流方向都是沿逆时针方向d 将圆环拉出磁场的过程中 当圆环全部处在磁场中运动时 也有感应电流产生 3楞次定律 自我检测 b 解析 圆环中感应电流的方向取决于圆环中磁通量的变化情况 向左或向右将圆环拉出磁场的过程中 圆环中垂直纸面向里的磁感线的条数都要减少 根据楞次定律可知 感应电流产生的磁场的方向与原磁场方向相同 即垂直纸面向里 应用安培定则可以判断出感应电流的方向沿顺时针方向 圆环全部处在磁场中运动时 虽然导线做切割磁感线运动 但环中磁通量不变 所以没有感应电流 只有圆环离开磁场 环的一部分在磁场中 另一部分在磁场外时 环中磁通量才发生变化 环中才有感应电流 b选项正确 3楞次定律 自我检测 3 右手定则 如图4 3 7所示 当导体棒mn在外力作用下沿导轨向右运动时 流过电阻r的电流方向是 图4 3 7 3楞次定律 自我检测 a a bb b ac 无感应电流d 无法确定 3楞次定律 自我检测 a 解析 由右手定则判断导体棒mn切割磁感线产生感应电流的方向为n到m 所以流过电阻r的电流方向为a b a正确 习题课 楞次定律的应用 习题课 楞次定律的应用 习题课 楞次定律的应用 知识必备 知识必备 1 在应用楞次定律解决一些具体问题时 可以把楞次定律中 阻碍 的含义推广为两种表达形式 一种是阻碍原磁通量的变化 原磁通量增加时阻碍 减弱时阻碍 可以概括为 增反减同 另一种是阻碍导体的 针对由磁场与导体相对运动而引起感应电流的情况 可以概括为 来拒去留 2 左手定则 伸开左手 使拇指与其余四个手指 并且都与手掌在同一个平面内 让磁感线从 并使 指向电流的方向 这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 增加 减弱 相对运动 垂直 掌心进入 四指 拇指 习题课 楞次定律的应用 学习互动 学习互动 考点一 增反减同 法感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量 原磁通量 的变化 1 当原磁通量增加时 感应电流的磁场与原磁场方向相反 2 当原磁通量减少时 感应电流的磁场方向就与原磁场方向相同 习题课 楞次定律的应用 学习互动 例1如图x 1 1所示 一水平放置的矩形闭合线圈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 由图中位置 经过位置 到位置 位置 和位置 都很接近位置 在位置 n极附近的磁感线正好与线圈平面平行 这个过程中线圈的感应电流 图x 1 1 习题课 楞次定律的应用 学习互动 a 沿a b c d流动b 沿d c b a流动c 先沿a b c d流动 后沿d c b a流动d 先沿d c b a流动 后沿a b c d流动 习题课 楞次定律的应用 学习互动 a 解析 由条形磁铁的磁场可知 线圈在位置 时穿过线圈的磁通量为零 线圈从位置 到位置 从下向上穿过线圈的磁通量在减少 线圈从位置 到位置 从上向下穿过线圈的磁通量在增加 根据楞次定律可知感应电流沿a b c d流动 习题课 楞次定律的应用 学习互动 考点二 增缩减扩 法当闭合电路中有感应电流产生时 电路的各部分导线就会受到安培力作用 会使电路的面积有变化 或有变化趋势 1 若原磁通量增加 则通过减小有效面积起到阻碍的作用 2 若原磁通量减少 则通过增大有效面积起到阻碍的作用 习题课 楞次定律的应用 学习互动 例2如图x 1 2所示 在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨a b 导轨与直导线平行且在同一水平面内 在导轨上有两个可自由滑动的导体ab和cd 当载流直导线中的电流逐渐增强时 导体ab和cd的运动情况是 图x 1 2 习题课 楞次定律的应用 学习互动 a 一起向左运动b 一起向右运动c ab和cd相向运动 相互靠近d ab和cd相背运动 相互远离 习题课 楞次定律的应用 学习互动 c 解析 由于ab和cd中感应电流方向相反 所以两导体运动方向一定相反 排除a b 当载流直导线中的电流逐渐增强时 穿过闭合回路的磁通量增大 根据楞次定律 感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化 所以两导体相互靠近 减小面积 达到阻碍磁通量增加的目的 故选c 习题课 楞次定律的应用 学习互动 考点三 来拒去留 法由于磁场与导体的相对运动而产生电磁感应现象时 产生的感应电流与磁场间有力的作用 这种力的作用会 阻碍 相对运动 习题课 楞次定律的应用 学习互动 例3如图x 1 3所示 当磁铁突然向铜环运动时 铜环的运动情况是 图x 1 3 习题课 楞次定律的应用 学习互动 a 向右摆动b 向左摆动c 静止d 无法判定 习题课 楞次定律的应用 学习互动 a 解析 本题可由两种方法来解决 方法1 画出磁铁的磁感线分布 如图甲所示 当磁铁向铜环运动时 穿过铜环的磁通量增加 由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图甲所示 分析铜环受安培力作用而运动时 可把铜环中的电流等效为多段直线电流元 取上 下两小段电流元作为研究对象 由左手定则确定两段电流元的受力 由此可推断出整个铜环所受合力向右 则a正确 方法2 等效法 磁铁向右运动 使铜环产生的感应电流可等效为如图乙所示的条形磁铁 两磁铁有排斥作用 故a正确 习题课 楞次定律的应用 学习互动 习题课 楞次定律的应用 学习互动 考点四 增离减靠 法发生电磁感应现象时 通过什么方式来 阻碍 原磁通量的变化要根据具体情况而定 可能是阻碍导体的相对运动 也可能是改变线圈的有效面积 还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化 1 若原磁通量增加 则通过远离磁场源起到阻碍的作用 2 若原磁通量减少 则通过靠近磁场源起到阻碍的作用 习题课 楞次定律的应用 学习互动 例4如图x 1 4所示 一长直铁芯上绕有一固定线圈m 铁芯右端与一木质圆柱密接 木质圆柱上套有一闭合金属环n n可在木质圆柱上无摩擦移动 m连接在如图所示的电路中 其中r为滑动变阻器 e1和e2为直流电源 s为单刀双掷开关 下列情况中 可观测到n向左运动的是 图x 1 4 习题课 楞次定律的应用 学习互动 a 在s断开的情况下 s向a闭合的瞬间b 在s断开的情况下 s向b闭合的瞬间c 在s已向a闭合的情况下 将r的滑片向c端移动时d 在s已向a闭合的情况下 将r的滑片向d端移动时 习题课 楞次定律的应用 学习互动 c 解析 金属环n向左运动 说明穿过n的磁通量在减小 说明线圈m中的电流在减小 只有选项c符合 习题课 楞次定律的应用 学习互动 考点五安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律的综合运用安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律的适用范围及因果关系如下表 习题课 楞次定律的应用 学习互动 习题课 楞次定律的应用 学习互动 综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用场合 不能混淆 习题课 楞次定律的应用 学习互动 例5 多选 如图x 1 5所示的装置中 cd杆原来静止 当ab杆做下列哪些运动时 cd杆将向右移动 说明 杆切割速度越大 感应电流越大 杆匀速切割磁感线时 感应电流恒定 图x 1 5 习题课 楞次定律的应用 学习互动 a 向右匀速运动b 向右加速运动c 向左加速运动d 向左减速运动 习题课 楞次定律的应用 学习互动 bd 解析 ab杆匀速运动时 ab杆中感应电流恒定 l1中磁通量不变 穿过l2的磁通量不变 l2中无感应电流产生 cd杆保持静止 a错误 ab杆向右加速运动时 l2中的磁通量向下增大 通过cd杆的电流方向向下 cd杆向右移动 b正确 同理可得d正确 习题课 楞次定律的应用 自我检测 自我检测 1 增反减同 法 如图x 1 6所示 金属环所在区域存在着匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 当磁感应强度逐渐增大时 内 外金属环中感应电流的方向为 图x 1 6 习题课 楞次定律的应用 自我检测 a 外环顺时针 内环逆时针b 外环逆时针 内环顺时针c 内 外环均为逆时针d 内 外环均为顺时针 习题课 楞次定律的应用 自我检测 b 解析 首先明确研究的回路由外环和内环共同组成 回路包围的区域磁场方向垂直纸面向里且在逐渐增强 由楞次定律可知环中感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 垂直于纸面向外 再由安培定则判断出感应电流的方向在外环沿逆时针方向 在内环沿顺时针方向 故选项b正确 习题课 楞次定律的应用 自我检测 2 增缩减扩 法 如图x 1 7甲所示 两个闭合圆形线圈a b的圆心重合 放在同一水平面内 线圈a中通以如图乙所示的电流 t 0时电流方向为顺时针 如图中箭头所示 在t1 t2时间段内 对于线圈b 下列说法中正确的是 图x 1 7 习题课 楞次定律的应用 自我检测 a 线圈b内有顺时针方向的电流 线圈有扩张的趋势b 线圈b内有顺时针方向的电流 线圈有收缩的趋势c 线圈b内有逆时针方向的电流 线圈有扩张的趋势d 线圈b内有逆时针方向的电流 线圈有收缩的趋势 习题课 楞次定律的应用 自我检测 a 解析 在t1 t2时间段内 a线圈中的电流为逆时针方向 b线圈内的磁通量垂直纸面向外且是增加的 由此可判定b线圈中的电流为顺时针方向 线圈的扩张与收缩可用阻碍磁通量变化的观点去判定 在t1 t2时间段内b线圈内的磁通量增加 根据楞次定律 只有b线圈增大面积 才能阻碍磁通量的增加 故选a 习题课 楞次定律的应用 自我检测 3 来拒去留 法 如图x 1 8所示 螺线管cd的导线绕法不明 当磁铁ab插入螺线管时 闭合电路中有图示方向的感应电流产生 下列关于螺线管磁场极性的判断 正确的是 图x 1 8 习题课 楞次定律的应用 自我检测 a c端一定是n极b d端一定是n极c c端的极性一定与磁铁b端的极性相同d 因螺线管的绕法不明 故无法判断极性 习题课 楞次定律的应用 自我检测 c 解析 由 来拒去留 得磁铁与螺线管之间产生相斥的作用 即螺线管的c端一定与磁铁的b端极性相同 与螺线管的绕法无关 但因为磁铁ab的极性不明 所以螺线管cd两端的极性也不能确定 所以a b d错 c对 习题课 楞次定律的应用 自我检测 4 增离减靠 法 多选 图x 1 9是某电磁冲击钻的原理图 若突然发现钻头m向右运动 则可能是 图x 1 9 习题课 楞次定律的应用 自我检测 a 开关s闭合瞬间b 开关s由闭合到断开的瞬间c 开关s已经是闭合的 滑动变阻器的滑片p向左迅速滑动d 开关s已经是闭合的 滑动变阻器的滑片p向右迅速滑动 习题课 楞次定律的应用 自我检测 ac 解析 当开关突然闭合时 左线圈上有了电流 产生磁场 而对于右线圈来说 磁通量增加 产生感应电流 使钻头m向右运动 故a项正确 当开关s已经闭合时 只有左侧线圈电流增大才会导致钻头m向右运动 故c项正确 习题课 楞次定律的应用 自我检测 5 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律的综合运用 多选 如图x 1 10所示 水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒pq mn 当pq在外力的作用下运动时 mn在磁场的作用下向右运动 则pq所做的运动可能是 金属棒运动速度越大 产生的感应电流越大 图x 1 10 习题课 楞次定律的应用 自我检测 a 向右加速运动b 向左加速运动c 向右减速运动d 向左减速运动 习题课 楞次定律的应用 自我检测 bc 解析 当pq向右运动时 用右手定则可判定pq中感应电流的方向是q p 由安培定则可知穿过l1的磁场方向是自下而上的 若pq向右加速运动 则穿过l1的磁通量增加 用楞次定律可以判断流过mn的感应电流方向为n m 用左手定则可判定mn受到向左的安培力 将向左运动 可见选项a错误 若pq向右减速运动 流过mn的感应电流方向为m n mn所受的安培力的方向向右 mn向右运动 所以选项c正确 同理可判断选项b正确 选项d错误 4法拉第电磁感应定律 4法拉第电磁感应定律 4法拉第电磁感应定律 三维目标 三维目标 知识与技能 1 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 和 2 理解法拉第电磁感应定律的内容 数学表达式 3 会用法拉第电磁感应定律解决问题 4法拉第电磁感应定律 三维目标 过程与方法 经历学生实验 培养学生的动手能力和探究能力 4法拉第电磁感应定律 三维目标 情感 态度与价值观 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 4法拉第电磁感应定律 重点难点 重点难点 重点 法拉第电磁感应定律 难点 感应电流与感应电动势的产生条件的区别 4法拉第电磁感应定律 教学建议 教学建议 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 希望教师在教学中注意 1 由 恒定电流 知识知道 闭合电路中要有持续电流 必须有电动势存在 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 4法拉第电磁感应定律 教学建议 2 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作为一个闭合回路来研究 这和直流电路没有分别 3 用能量转化和守恒的观点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 4法拉第电磁感应定律 新课导入 新课导入 导入一