高中物理 第四章 第四节 法拉第电磁感应定律导学案 新人教版选修32.doc

第四节：法拉第电磁感应定律导学案学习目标：（1）、知道感应电动势及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，并能区别、。（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如何推得。（5）、会用 和e=blv sin解决问题。（6）、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。学习重点：法拉第电磁感应定律探究过程。学习难点： 和e=blv sin的应用学习过程 一、知识回顾 1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？2、恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？3、在发生电磁感应的情况下，用什么方法可以判定感应电流的方向？4、既然会判定感应电流的方向，那么，怎样确定感应电流的强弱呢？ 5、如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,该电路中是否有电流?为什么?、有感应电流,是谁充当电源?、图中若电路是断开的，有无感应电流？有无感应电动势？6、产生感应电动势的条件是什么？7、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现？二、自主学习： （一）、探究影响感应电动势大小的因素（1）探究目的：感应电动势大小跟什么因素有关？（猜测）（2）探究要求：、将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。 、迅速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。、迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片，迅速和缓慢的插入拔出螺线管，分别记录表针的最大摆幅；（3）、探究问题：问题1、在实验中，电流表发生偏转说明什？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：在实验中，快速和慢速效果有什么相同和不同？（4）、探究过程： 安排学生实验。（能力培养）上面的实验，我们可用磁通量的变化率来解释：实验中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，大，i感 e感 实验结论:电动势的大小与磁通量的变化 有关，磁通量的变化越 电动势越大,磁通量的变化越 电动势越小。（二）、法拉第电磁感应定律内容：表达式：思考：如图所示。线圈l由导线绕制成n匝，当穿过l的磁通量变化率为/t时，则线圈l中产生的感应电动势为多少？比较：磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率比较项目磁通量磁通量的变化量磁通量的变化率物理意义表达式与感应电动势的关系单位（三）特例导线切割磁感线时的感应电动势思考：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？ 问题讨论： 1.上图的电路中，哪部分导体相当于电源 ？ab导体的运动v与磁感线方向b有何关系？2.若导体运动方向与导体本身垂直，但与磁感方向不垂直，设v与b夹角为（如右图），又如何计算感应电动势的大小呢？比较：公式e=n与e=blv sin的区别与联系比较项目研究对象物理意义范围联系e=ne=blvsin（四）反电动势思考与讨论：如右图所示，电动机线圈中的电流方向以及ab、cd两个边受力的方向都表明。既然线圈在磁场中运动，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？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？典型例题：例题1：下列说法正确的是（ ）a、线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大b、线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大c、线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大d、线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大例题2：一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1t增加到9t。求（1）穿过线圈的磁通量变化量？（2）磁通量的变化率？（3）线圈中感应电动势的大小例题3：如下图所示，是一个水平放置的导体框架，宽度l=1.50m，接有电阻r=0.20,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度b=0.40t,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框滑动，框架及导体ab电阻均不计，当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：（1）导体ab上的感应电动势的大小和方向？（2）回路上感应电流的大小（3）ab两端的电压是多少？【同类变式】如下图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为b。一根长度大于2r的导线mn以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路的固定电阻为r，其余电阻忽略不计。试求mn从圆环的左端滑到右端的过程中电阻r上的电流强度的平均值和最大值以及通过的电量。例4:如图所示，一个电阻值为r、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻r1连接成闭合回路线圈的半径为r1, 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度b随时间t变化的关系图线如图所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和b0. 导线的电阻不计求0至t1时间内： (1)通过电阻r1上的电流大小和方向；(2)通过电阻r1上的电荷量q及电阻r1上产生的热量巩固练习：1当线圈中的磁通量发生变化时，则（ ）a线圈中一定有感应电流 b线圈中一定有感应电动势c，感应电动势的大小与线圈电阻无关 d如有感应电流，其大小与线圈的电阻有关2闭合电路中产生感应电动势的大小，跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比？（ ）a磁通量 b磁感应强度c磁通量的变化率 d磁通量的变化量3一个n匝的圆形线圈，放在磁感应强度为b的匀强磁场中，线圈平面跟磁场平面成30角，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法可使线圈中感应电流增加一倍的是（ ）a将线圈匝数增加一倍 b将线圈面积增加一倍c将线圈半径增加一倍 d适当改变线圈的取向4在竖直向下的匀强磁场中，一根水平放置的金属棒沿水平方向抛出，初速度方向和棒垂直，若棒在运动过程中始终保持水平，则棒两端产生的感应电动势将（ ）a.随时间增大 b.随时间减小c.不随时间变化 d.难以确定5如图所示，电阻为r的金属棒，从图示位置分别以速率v1，v2沿电阻不计的光滑轨道从ab匀速滑到a/b/处，若v1v2=12，则在两次移动过程中（ ）a回路中感应电流强度i1i2=12b回路中产生热量q1q2=12c回路中通过截面的总电量q1q2=12d金属棒产生的感应电动势e1：e2=126. 如图7所示，长为l的金属导线上端悬于c点，下端系一小球a，在竖直向下的匀强磁场中做圆锥摆运动，转动方向如图所示，导线与竖直方向的夹角为，摆球的角速度为，磁感应强度为b，则金属导线中产生感应电动势的高电势端及大小为()ac点bl2 bc点bl2sin2 ca点bl2 da点bl2sin27、用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图甲所示.当磁场以10 t/s的变化率增强时，线框中点a、b两点间的电势差是（ ）a.uab=0.1 v b.uab=-0.1 v c.uab=0.2 v d.uab=-0.2 v 8如图所示，在一个匀强磁场中，有两个用粗细相同的同种金属导线制成的闭合圆环a和b，它们半径之比为2：1，线圈平面与磁场方向垂直如果匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增大，则a、b环中感应电流之比为多少？感应电流电功率之比为多少？参考答案例1、d 例2、（1） （2） （3