鲁科版选修32 感应电动势与电磁感应定律 第1课时 教案.doc

1,2感应电动势与电磁感应定律教学目的：1.理解感应电动势的概念，明确感应电动势的作用2.理解感应电动势的大小与磁通量变化率的关系，掌握法拉第电磁感应定律及应用3.通过法拉第电磁感应定律的建立,进一步揭示电与磁的关系，培养学生空间思维能力和通过观察、实验寻找物理规律的能力教学过程：应用分析、类比和迁移等思维方法，在实验中让学生理解法拉第电磁感应定律的实质，得出定律的表达公式，进而掌握其应用教学重点：法拉第电磁感应定律的建立和应用教学难点：1.磁通量的变化与变化率的区别，及与感应电动势的关系2.决定磁通量大小的因素，及其变化特点教学关键：做好演示实验，观察并分析好实验教具演示用电流计、线圈（螺线管）、磁铁、导线等一、回顾旧知识（方法：按知识系统性向学生提问）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bs或bs,或(b+b)(s+s)-bs.也可以是b的大小，s的大小不变，b和s的方向变化概括为2-1（以上两问，多数学生能正确回答，但第2问，学生通常只能回答出一两种情况，需要教师启发诱导和作图，才能归纳出磁通量变化的各种情形在指导学生回答此问时，重在培养学生想象和概括能力，不宜过多纠缠于知识细节，以免冲淡教学重点）二、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：电流的大小与电动势有关系，让我们首先来研究感应电动势的产生三、进行新课感应电动势概念：在电磁感应现象中所产生的电动势，在中学里统称感应电动势感应电动势的方向：感应电动势的方向与感应电流的方向一致，由楞次定律或右手定则决定：在外电路中，从正极负极在内电路中，从负极正极师：在图的（）、（）两图中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？生：电路断开，肯定无电流，但可能有电动势师：电动势大，电流强度是否一定大？生：电流的大小由电动势和阻值共同决定，遵从i=/r（教学方法：复习，类比）师：闭合电路中要产生持续电流的条件是什么？生：必有电源电动势师：在电磁感应中，有感应电流，说明有感应电势存在现在我们来类比图中（）、（）两图（）图中，哪部分相当于（）图中的电源？生：ab两点右部的线圈.师:（）图中，哪部分电阻相当于（）图中内阻？生：线圈自身的电阻师：比较两图中的电流方向，判断（）图中电源的正负，以及ab两端电势的高低.生：a点电势较高，见图中箭头方向法拉第电磁感应定律实验一装置如图（方法：教师演示，学生观察并回答）师：将磁铁迅速插入与慢慢插入螺线管时，观察电流计指针偏转角度有何不同？反映电流大小有何不同？电动势大小如何？生：迅速插入时，指针偏转大，反映电流大，感应电动势大；慢慢插入时，电流小，感应电动势小师：迅速插入与慢慢插入，穿过螺线管磁通量的变化是否相同？生：磁通量变化()相同.师：换用强磁铁，迅速插入，观察到指针的偏转如何？说明什么？生：指针偏转更大，反映电流更大，电动势更大师：以上现象说明感应电动势的大小由什么因素决定？生：由磁通量变化量的大小和变化的时间t决定,即由磁通量变化的快慢决定教师小结（）磁通量变化越快，感应电动势越大，在同一电路中，感应电流越大；反之，越小（）磁通量变化快慢的意义：(1)在磁通量变化相同时，所用的时间t越少，即变化越快；反之，则变化越慢(2)在变化时间t一样时，变化量越大，表明磁通量变化越快；反之，则变化越慢(3)磁通量变化的快慢，可用单位时间内的磁通量的变化,即磁通量的变化率来表示可见，感应电动势的大小由磁通量的变化率来决定实验二装置见图磁通量的变化率也可以用导体切割磁力线的快慢（速度）来反映（即速度大，单位时间扫过的面积大）图中，导体与电流计形成一闭合电路迅速切割时，指针偏转角大，反映感应电流大，电动势大；导体慢慢切割时，指针偏角小，反映电流小，感应电动势小讲述由实验一和实验二得知：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，电路中的感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率在正比，即t这就是法拉第电磁感应定律其函数表达式为：=kt在国际单位制中，=2-1，单位为韦伯；t=t2-t1，单位为秒时，k=1这时，的单位为伏特讨论：(1)伏韦秒；(2)若线圈为匝连绕，则=nt（即相当于个单匝电源相串联）；(3)公式=t所计算的是时间t内的平均电动势（若均匀变化，平均感应电动势等于即时感应电动势）那么，导体切割磁力线时，感应电动势如何计算呢？如图，把矩形线框放在匀强磁场里，线圈平面与磁力线垂直设长度为l，且以速度v相对于磁场向右运动，在t时间内，由ab移动到ab.应用法拉第电磁感应定律公式=t和=bs=blvt，不难得出：=blv（注意：b,l,v三者是互相垂直的）假若导线运动的方向与导线本身垂直，但与磁力线方向不垂直，如图所示，设b与的夹角为，则vsin=v _对切割有贡献vcos=v _对切割无贡献这时blv=blvsin这就是导体切割磁力线运动时，感应电动势的计算公式公式blv=blvsin的特点是：(1)v为导体与磁场相对运动（即切割）速度(2)v当为某时刻的即时速度时,blv可计算出某时刻的瞬时感应电动势因此,必须充分认识公式=t和blv在计算感应电动势的一致性，以及应用条件上的区别从而正确灵活地选择某一公式，解决不同情况中的物理问题下面，让我们通过练习，来巩固和应用所学的定律和公式课堂练习（课前，教师应将题目写在小黑板或制作在投影片上，课堂上教师分析启发，学生动手练习）题如图，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.02秒，第二次用0.1秒设插入的方式相同试求：(1)两次线圈中平均感应电动势之比？(1/2=t1.t2/=t2/t1=5/1)(2)两次通过线圈中电流之比？(i1/i2=1/r*r/2=1/2=5/1)(3)两次通过线圈的电量之比？(q1/q2=i1t1/i2t2=1/1)(4)两次在中产生热量之比？(q1/q2=i12rt1/i22rt2)=5/1题如图，有一均匀磁场，b=2.0*10-3特斯拉，在垂直磁场的平面内，有一金属棒，ao绕平行于磁场的o轴逆时针转动已知棒长l=0.10米，转速n=50转秒，求： (1)o,a哪一点电势高?(o点电势高.)(2)棒产生的感应电动势为多大?棒转过一周后，所用时间t=1/n秒，oa扫过的面积s=l2，切割的磁通量=bs,故=/t=bs/(1/n)=nbl2=3.14*103（伏）此题也可以选用blv进行计算因为，从oa，各点的线速度是均匀变化的，故可取棒中点的速度代表棒的平均速度由blv中=bl2/2，仍可得到上面的结果学生在练习中，可让他们用不同的公式计算，再加以对比，以了解在某些特定的条件下，平均感应电动势与瞬时感应电动势是一致的故两种公式可以通用题如图，矩形线圈由50匝组成，边长l1=0.4米，边长l2=0.2米，在b=0.1特斯拉的匀强磁场中，以两短边中点的连线为轴转动，=50弧度秒求：(1)线圈从图(a)的位置起，转过1800的平均感应电动势为多大？试定性地画出这一过程中瞬时感应电动势随时刻t变化的示意图；(2)线圈从图(b)的位置起，转过1800的平均感应电动势为多大？试定性地画出这一过程中瞬时感应电动势随时刻t变化的示意图解(1) =n/t n(2-1)/12.7(伏特)；瞬时感应电动势如图9.(2) =n/t n(2-1)/=50*(0-0)/(/50)0(伏特)瞬时感应电动势如图（学生在解答第一问时，很可能会忽视磁通量的正负，把平均感应电动势计算为零需要提醒学生注意这一点学生常会发生疑问：为什么第一种情况下0，而第二种情况下呢？这是因为在第一种情况下，从0这段时间，感应电动势只是大小发生变化，而方向没有发生变化，故平均感应电动势不为零而第二种情况下，从0这段时间，感应电动势的大小和方向均发生了变化，故平均感应电动势为零这两种不同的特点，也可以从瞬时感应电动势的示意图中发现画瞬时感应电动势随t变化的示意图，应当是正弦或余弦图线但在此题不必如此严格要求，只要能画出电动势大小和方向变化的趋势即