物理选修3-2 第一章 电磁感应.doc

第一章 电磁感应 1.1 电磁感应的发现教学目标（一）知识与技能1知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。2知道电磁感应、感应电流的定义。（二）过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。（三）情感、态度与价值观1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。2以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。教学重点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。教学难点领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。教学手段计算机、投影仪、录像片教学过程一、奥斯特梦圆“电生磁”-电流的磁效应引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答：（1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？（2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？（3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？（4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。二、法拉第心系“磁生电”-电磁感应现象教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答：（1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？（3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？（4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？（5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。三、科学的足迹1、科学家的启迪 教材P42、伟大的科学家法拉第 教材四、实例探究【例1】发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（C）A安培 B赫兹 C法拉第 D麦克斯韦【例2】发现电流磁效应现象的科学家是_奥斯特_，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是_安培_，发现电磁感应现象的科学家是_法拉第_，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是_库仑_。【例3】下列现象中属于电磁感应现象的是（B）A磁场对电流产生力的作用 B变化的磁场使闭合电路中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D电流周围产生磁场五、学生的思考：1、我们可以通过哪些实验与现象来说明（证实）磁现象与电现象有联系2、如何让磁生成电？ 1.2探究感应电流的产生条件教学目标（一）知识与技能1知道产生感应电流的条件。2会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。（二）过程与方法学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法（三）情感、态度与价值观渗透物理学方法的教育，通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。教学重点：通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。教学难点：感应电流的产生条件。教学方法实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法教学手段条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干，教学过程一、新课引入复习提问：磁通量的公式、单位、符号、意义是什么？定义：公式：f=BS 单位： 符号：推导：B=f/S，磁感应强度又叫磁通密度，用Wb/ m2表示B的单位；计算：当B与S垂直时，或当B与S不垂直时，f的计算初中知识回顾：当闭合电路的一部分做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。电磁感应现象：由磁产生电的现象（二）新课讲解1、实验一：闭合电路的部分导线在匀强磁场中切割磁感线，教材P6图4.2-1探究导线运动快慢与电流表示数大小的关系.实验二：向线圈中插入磁铁,或把磁铁从线圈中抽出,教材P6图4.2-2探究磁铁插入或抽出快慢与电流表示数大小的关系2、模仿法拉第的实验：通电线圈放入大线圈或从大线圈中拔出，或改变线圈中电流的大小（改变滑线变阻器的滑片位置），教材P7图4.2-3探究将小线圈从大线圈中抽出或放入快慢与电流表示数的关系3、分析论证：实验一：磁场强度不发生变化，但闭合线圈的面积发生变化；实验二：磁铁插入线圈时，线圈的面积不变，但磁场由弱变强；磁铁从线圈中抽出时，线圈的面积也不改变，磁场由强变弱；实验三：通电线圈插入大线圈时，大线圈的面积不变，但磁场由弱变强；通电线圈从大线圈中抽出时，大线圈的面积也不改变，但磁场由强变弱；当迅速移动滑线变阻器的滑片，小线圈中的电流迅速变化，电流产生的磁场也随之而变化，而大线圈的面积不发生变化，但穿过线圈的磁场强度发生了变化。4、归纳总结：在几种实验中，有的磁感应强度没有发生变化，面积发生了变化；而又有的线圈的面积没有变化，但穿过线圈的磁感应强度发生了变化。其共同点是穿过线圈的磁通量发生了变化。磁通量变化的快慢与闭合回路中感应电流的大小有关。结论：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。5、课堂总结：1、产生感应电流的条件：电路闭合；穿过闭合电路的磁通量发生改变2、电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象 3、感应电流：由磁场产生的电流叫感应电流6、例题分析例1、右图哪些回路中比会产生感应电流例2、如图，要使电流计G发生偏转可采用的方法是 A、K闭合或断开的瞬间 B、K闭合，P上下滑动 C、在A中插入铁芯 D、在B中插入铁芯1.3 法拉第电磁感应定律【教学目标】1、知识与技能：（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=BLvsin如何推得。（5）、会用解决问题。2、过程与方法（1）、经历学生实验，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。3、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）、通过比较感应电流、感应电动势的特点，引导学生把握主要矛盾。【教学重点】法拉第电磁感应定律。【教学难点】感应电流与感应电动势的产生条件的区别。【教学方法】实验法、归纳法、类比法【教具准备】多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。【教学过程】一、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：穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生感应电流。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，且这个电路中就一定有电源。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？答：由楞次定律或右手定则判断感应电流的方向二、引入新课1、问题1：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？ 答：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、问题2：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,该电路中是否都有电流?为什么?答：有，因磁通量有变化、有感应电流,是谁充当电源?答：由恒定电流中学习可知，对比可知左图中的虚线框部分相当于电源。、上图中若电路是断开的，有无感应电流电流？有无感应电动势？答：电路断开，肯定无电流，但有电动势。3、产生感应电动势的条件是什么？答：回路中的磁通量发生变化4、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？答：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。（情感目标）本节课我们就来一起探究感应电动势三、进行新课（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？（学生猜测）（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：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）教师引导学生分析实验，（课件展示）回答以上问题学生甲：穿过电路的变化产生E感产生I感.学生乙：由全电路欧姆定律知I=，当电路中的总电阻一定时，E感越大，I越大，指针偏转越大。学生丙：磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同。可见，感应电动势的大小跟磁通量变化和所用时间都有关，即与磁通量的变化率有关.把定义为磁通量的变化率。上面的实验，我们可用磁通量的变化率来解释：学生甲：实验中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，大，I感大，E感大。实验结论:电动势的大小与磁通量的变化快慢有关，磁通量的变化越快电动势越大,磁通量的变化越慢电动势越小。（二）、法拉第电磁感应定律从上面的实验我们可以发现，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。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）（课件展示）E=k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，（同学们可以课下自己证明），则上式可写成E=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=N1.内容:电动势的大小与磁通量的变化率成正比2.公式:=N3.定律的理解:磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别、t感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比感应电动势的方向由楞次定律来判断感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定：当cos则tcos当cos则tcos当(cos)则（cos）t4、特例导线切割磁感线时的感应电动势用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？（课件展示） 解析：设在t时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的变化量为S=Lvt穿过闭合电路磁通量的变化量为=BS=BLvt据法拉第电磁感应定律，得E=BLv这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式，需要理解（1）B,L,V两两垂直（2）导线的长度L应为有效长度（3）导线运动方向和磁感线平行时，E=0（4）速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角，感应电动势可用上面的公式计算吗？用课件展示如图所示电路，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v1=vsin和平行于磁感线的分量v2=vcos。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=BLvsin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），指v与B的夹角。5、公式比较与功率的两个公式比较得出E=/t：求平均电动势E=BLV ： v为瞬时值时求瞬时电动势，v为平均值时求平均电动势课堂练习：例题1：下列说法正确的是（ D ）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。求线圈中的感应电动势。解：由电磁感应定律可得E=n/t 由 联立可得E=n /t代如数值可得例题3、如图所示，在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD，框电阻不计，上面接一个长0.1m的可滑动的金属丝ab，已知金属丝质量为0.2g，电阻R0.2，不计阻力，求金属丝ab匀速下落时的速度。(4ms)问1：将上题的框架竖直倒放，使框平面放成与水平成30角，不计阻力，B垂直于框平面，求v？答案：(2ms)问2：上题中若ab框间有摩擦阻力，且0.2，求v？答案：(1.3ms)问3：若不计摩擦，而将B方向改为竖直向上，求v？答案：(2.67ms)问4：若此时再加摩擦0.2，求v？答案：(1.6ms)问5：如图所示在问2中的BC中间加0.3v、r0.8的电池，求v？答案：(20ms)问6：上题中若有摩擦，0.2，求v？问7：B改为竖直向上，求v？问8：将电池反接时的各种情况下，求v？【课堂小结】1、让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。2、认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。3、让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。【板书设计】第四节：法拉第电磁感应定律一、感应电动势二、电磁感应定律1内容2表达式E=n/t：求平均电动势E=BLV ： V为瞬时值时求瞬时电动势，V为平均值求平均电动势3.定律的理解:磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别、t感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比感应电动势的方向由楞次定律来判断感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定：当cos则tcos当cos则tcos当(cos)则（cos）t【布置作业】选修3-2课本第16页“思考与讨论”课后作业：第17页1、2、3、4、5题【课后反思】让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。 1.4 楞次定律教学目标（一）知识与技能1掌握楞次定律的内容，能运用楞次定律判断感应电流方向。2培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。3能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向4掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。（二）过程与方法1通过实践活动，观察得到的实验现象，再通过分析论证，归纳总结得出结论。2通过应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。（三）情感、态度与价值观在本节课的学习中，同学们直接参与物理规律的发现过程，体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受，并在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。教学重点、难点教学重点：1楞次定律的获得及理解。2应用楞次定律判断感应电流的方向。3利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向。教学难点：楞次定律的理解及实际应用。教学方法发现法，讲练结合法教学手段干电池、灵敏电流表、外标有明确绕向的大线圈、条形磁铁、导线。教学过程（一）实验引入，激发探究的欲望师：在探究电磁感应现象的实验中，也许你已经注意到，在不同的情况下产生的感应电流的方向是不同的。我们再来重复一下上节课的实验。师（演示）：用方形线圈在磁场中来回切割，导致灵敏电流计的指针左右来回摆动。师：大家是否注意到，当我把磁铁插进螺线管和从螺线管拔出时，回路中产生的感应电流的方向是不同的。那么，感应电流的方向由哪些因素决定？遵循什么规律？我们需要通过实验来探究这个问题。（二）学习新知，开始探究过程。1学生实验，自制线圈，弄清线圈导线的绕向使用现成的线圈，由于导线的松动等其它原因，有时导线的绕向不容易弄清。学生自己动手绕线圈，利于学生弄清线圈导线的绕向。师：我们要解决的问题是感应电流的方向问题，我们首先要做的什么呢？生：线圈的绕向和感应电流方向的指示。师：使用现成的线圈，由于导线的松动等其它原因，有时导线的绕向不容易弄清。下面我们同学自己动手绕线圈，这样有利于我们弄清线圈导线的绕向，“纸上谈来终觉浅，绝知此事要躬行”嘛！实验准备：一根长约20厘米的塑料管（两端锯出卡线槽）；一根长约2米的导线学生活动：教师指导下学生自行绕制线圈2教师启发，完成电流方向的指示设计师：线圈绕制完成了，我们还要弄清什么问题？生：感应电流方向的指示。师：如何指示呢？有哪那些实验器材可以被我们所利用？生：学生的回答可能有以下两种情况：A：利用电路改装实验中的表头，没有电流时，指针在表盘的中央，当电流从不同的接线柱流入时，指针的偏转方向不一样，我们可以根据指针的偏转方向判定电流的输入方向。B：利用发光二极管的单向导电性，将二极管串连接入闭合回路，当二极管发光，表明感应电流的方向与二极管的导流方向一致。（学生的知识得到了应用，能力得到了体现，导致学习热情高涨）师：该设计怎样的电路来查明电流方向与电表接线柱，或者是电流方向与二极管发光的关系？学生活动：（同学之间交流，共同完成设计，对不同的结果给予适当的可行性评价）师：（从同学的设计中，找到最佳合理设计）如图所示： 师：按照设计的方案，连接电路，辩明指示的方向并做简要的交代。师：通过发光二极管也可以判断电流的方向，正向导电发光，反向不通电，不发光。3、教师主导，完成实验方案设计和数据收集师：假如让你来研究被污染河水的治理方案，那你第一步要做什么？生：取来样品分析师：我们要研究感应电流的方向，接下来该干什么呢？生：连接闭合回路，让磁通量发生变化，产生感应电流，并用相应的仪器来指示师：可以设计那些方案来实现呢？生：（交流互动，依据电磁感应现象，可能性最大的两种设计如下图所示）师：请大家利用小组内的器材，选择一种电路，连接器材并完成实验结果记录（两种方案，设计两种学案） （在这一环节，需要学生注意磁极的方向和自制线圈的环绕方向）方案甲乙相对运动的变化情况感应电流方向感应磁场对原磁场的作用结论师：（多媒体结果显示）教师启发：根据实验结果，你能直接说出感应电流的方向由那些因素决定吗？我们知道，穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路种形成感应电流，而感应电流本身也能产生磁场，我们能否通过一个“中介”感应电流的磁场，把引起磁通量变化的磁场和感应电流的方向联系起来？生：（对不同的实验方案，续填实验记录）4、师生共同分析，从个性中找出共性，总结规律（先由小组汇报的结果，并给予积极的评价）教师引导：产生感应电流的条件是什么：生：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化。师：请大家总结一下，磁通量的变化存在几种情况？生：两种，增加和减少师：我们来看，当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，“削弱”磁通量的增加；当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场同向，“弥补”磁通量的减少；通俗的讲，磁通量增加不行，磁通量减少也不行，用一句话可以怎样来描述呢？生：“感应电流产生的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化”。多媒体显示：“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，这就是楞次定律”思考： 1、谁起阻碍作用 ？阻碍什么 ？怎么阻碍？2、“阻碍”的含义?1 磁通量变化的角度看，感应电流总要阻碍引起感应电流的原磁通量的变化 （增反减同）（1）“阻碍”表述了能量的转化关系，正因为存在阻碍作用，才能将其他形式能量转化为电能.（2）“阻碍”不仅可以描述施感磁场和感应磁场的方向关系，还可以描述产生施感磁场的磁体和产生感应现象的闭合导体内的物理量的变化关系.当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍原磁通的增加 当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍原磁通的减少 产生回路磁通量的变化 感应电流（磁场） 阻碍NSNSNSSNNSSNNSNS（2）观察感应电流的磁场和原磁场的方向关系如下图：从相对运动看，感应电流的磁场总是阻碍相对运动。 （来拒去留）（1）“阻碍”表述了能量的转化关系，正因为存在阻碍作用，才能将其他形式能量转化为电能.（2）“阻碍”不仅可以描述施感磁场和感应磁场的方向关系，还可以描述产生施感磁场的磁体和产生感应现象的闭合导体内的物理量的变化关系.楞次定律可以看成是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映。师：在方案甲中，我们是否可以用另外更简洁的方法来判断由于部分导体切割磁感线产生感应电流的方向？学生活动汇报：可以直接用右手判断：如果磁通量的变化是由导体切割磁感线引起的，感应电流的方向可以由右手定则来判断。右手定则的内容：伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向。5、楞次定律标准表述应用步骤 （一原二感三螺旋）（1）确定所研究的闭合电路中施感磁场方向. 并确定闭合电路中的磁场是如何变化的.（2）根据阻碍关系，确定闭合电路中的感应磁场方向（3）根据右手螺旋定则，确定闭合电路中的电流方向6、扩展了的楞次定律表述应用要点：另一种表述：感应电流的效果，总要阻碍引起感应电流的原因.（1）正确地选择能表述题意问题的物理量.（2）确定的物理量在题意中如何变化.（3）利用施感与感应间的阻碍关系，确定感应导体如何作才能实现这种阻碍，从而得出结论.（三）课堂小结，楞次定律的思考师：在人为外界的影响下，导致了穿过闭合回路的磁通量发生了变化，而感应电流的效果是阻止这种变化的产生，一个求变，一个追求不变，所以他们之见是有矛盾的，也从一个角度验证了“矛盾是普遍存在的”这一唯物主义的观点。师：这对矛盾具体体现在哪里呢？生：当穿过闭合回路的磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场相反；当穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场同向。即“增反减同”。师：请学生读楞次定律的内容。1.5电磁感应中的能量转化与守恒【教学目标】1、知识与技能：（1）、了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。（2）、了解感生电动势和动生电动势产生的原因。（3）、能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。2、过程与方法通过探究感生电动势和动生电动势产生的原因，培养学生对知识的理解和逻辑推理能力。3、情感态度与价值观从电磁感应现象中我们找到产生感生电动势和动生电动势的个性与共性问题，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。【教学重点】感生电动势和动生电动势。【教学难点】感生电动势和动生电动势产生的原因。【教学方法】类比法、练习法【教具准备】多媒体课件【教学过程】一、复习提问：1、法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式是什么？答：感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即E=。2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关，表达式是什么，它成立的条件又是什么？答：导体在磁场中切割磁感线产生的电动势的大小与导体棒的有效长度、磁场强弱、导体棒的运动速度有关，表达式是E= BLvsin，该表达式只能适用于匀强磁场中。二、引入新课在电磁感应现象中，由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，本节课我们就一起来学习感应电动势产生的机理。三、进行新课（一）、感生电动势和动生电动势由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种是磁场不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称作动生电动势，另外一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作感生电动势。BE1、感应电场19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场，我们把这种电场叫做感应电场。静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场的电场线是由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是封闭的，如图所示，如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势。感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因，感应电场的方向也可以由楞次定律来判断。感应电流的方向与感应电场的方向相同。2、感生电动势（1）产生：磁场变化时会在空间激发电场，闭合导体中的自由电子在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。（2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为感生电动势。（3）感生电场方向判断：右手螺旋定则。BA例题，在空间出现如图所示的闭合电场，电场线为一簇闭合曲线，这可能是（ ）A沿AB方向磁场在迅速减弱B. 沿AB方向磁场在迅速增强C. 沿BA方向磁场在迅速减弱D. 沿BA方向磁场在迅速增强分析：根据电磁感应，闭合回路中的磁通量变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律来判断，根据麦克斯韦电磁理论，闭合回路中产生感应电流，使因为闭合回路中受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间磁场变化产生的电场方向，仍可用楞次定律来判断，四指环绕方向即感应电场的方向，由此可知AC正确。正确答案：AC点评：已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是：楞次定律右手螺旋定则楞次定律右手螺旋定则感应电场的方向 感应磁场的方向 磁通量的变化情况3、感生电动势的产生由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动势，感生电动势在电路中的作用就是充当电源，其电路是内电路，当它和外电路连接后就会对外电路供电。变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场，导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流，或者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源内部所谓的非静电力，对电荷产生作用。例如磁场变化时产生的感应电动势为E=NScos（二）、洛伦兹力与动生电动势导体切割磁感线时会产生感应电动势，该电动势产生的机理是什么呢？导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关？他是如何将其他形式的能转化为电能的？1、动生电动势（1）产生：导体切割磁感线运动产生动生电动势（2）大小：E=BLv（B的方向与v的方向垂直）（3）动生电动势大小的推导：MNabab棒处于匀强磁场中，磁感应强度为B，垂直纸面向里，棒沿光滑导轨以速度v匀速向右滑动，已知导轨宽度为L，经过时间t由M运动导N，如图所示，由法拉第电磁感应定律可得：E=故动生电动势大小为E=BLv。FF洛DCDCB2、动生电动势原因分析导体在磁场中切割磁感线时，产生动生电动势，它是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的。如图所示，一条直导线CD在云强磁场B中以速度v向右运动，并且导线CD与B、v的方向垂直，由于导体中的自由电子随导体一起以速度v运动，因此每个电子受到的洛伦兹力为：F洛=BevF的方向竖直向下，在力F的作用下，自由电子沿导体向下运动，使导体下端出现过剩的负电荷，导体上端出现过剩的正电荷，结果使导体上端D的电势高于下端C的电势，出现由D指向C的静电场，此电场对电子的静电力F的方向向上，与洛伦兹力F方向相反，随着导体两端正负电荷的积累，电场不断增强，当作用在自由电子上的静电力与电子受到的洛伦兹力相平衡时，DC两端产生一个稳定的电势差如果用另外的导线把CD两端连接起来，由于D段的电势比C段的电势高，自由电子在静电力的作用下将在导线框中沿顺时针流动，形成逆时针方向的电流，如图乙所示，电荷的流动使CD两端积累的电荷不断减少，洛伦兹力又不断使自由电子从D端运动到C端从而在CD两端维持一个稳定的电动势。可见运动的导体CD就是一个电源，D端是电源的正极，C端是电源的负极，自由电子受洛伦兹力的用，从D端搬运到C端，也可以看做是正电荷受洛伦兹力作用从C端搬运到D端，这里洛伦兹力就相当于电源中的非静电力，根据电动势的定义，电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到电源的正极非静电力所做的功，作用在单位电荷上的洛伦兹力为：F=F洛/e=Bv于是动生电动势就是：E=FL=BLv上式与法拉第电磁感应定律得到的结果一致。(三)、动生电动势和感生电动势具有相对性动生电动势和感生电动势的划分，在某些情况下只有相对意义，如本章开始的实验中，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对于磁铁静止的参考系观察，磁铁不动，空间各点的磁场也没有发生变化，而线圈在运动，线圈中的电动势是动生的；但是，如果在相对于线圈静止的参考系内观察，则看到磁铁在运动，引起空间磁场发生变化，因而，线圈中的电动势是感生的，在这种情况下，究竟把电动势看作动生的还是感生的，决定于观察者所在的参考系，然而，并不是在任何情况下都能通过转换参考系把一种电动势归结为另一种电动势，不管是哪一种电动势，法拉第电磁感应定律、楞次定律都成立。(四)应用电子感应加速器即使没有导体存在，变化的磁场以在空间激发涡旋状的感应电场，电子感应器就是应用了这个原理，电子加速器是加速电子的装置，他的主要部分如图所示，画斜线的部分为电磁铁两极，在其间隙安放一个环形真空室，电磁铁用频率为每秒数十周的强大交流电流来励磁，使两极间的磁感应强度B往返变化，从而在环形真空室内感应出很强的感应涡旋电场，用电子枪将电子注入唤醒真空室，他们在涡旋电场的作用下被加速，同时在磁场里受到洛伦兹力的作用，沿圆规道运动。如何使电子维持在恒定半径为R的圆规道上加速，这对磁场沿径向分布有一定的要求，设电子轨道出的磁场为B，电子做圆周运动时所受的向心力为洛伦兹力，因此：eBv=mv2/Rmv=ReB也就是说，只要电子动量随磁感应强度成正比例增加，就可以维持电子在一定的轨道上运动。 【课堂小结】本节课我们学习了感生电动势和动生电动势产生的原因，感生电动势是在感应电场作用下，自由电子定向运动形成的感应电流。动生电动势是自由电子在洛伦兹力的作用些下定向运动形成感应电流，感应电场对电荷的作用力和洛伦兹力充当了电源里的非静电力。【板书设计】 第五节：电磁感应定律的应用一、感生电动势（1）产生：磁场变化时会在空间激发电场，闭合导体中的自由电子在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。（2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为感生电动势。（3）感生电场方向判断：右手螺旋定则。二、动生电动势（1）产生：导体切割磁感线运动产生动生电动势，由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的（2）大小：E=BLv（B的方向与v的方向垂直）（3）动生电动势大小的推导【布置作业】选修3-2课本第20页“思考与讨论”课后作业：第20-21页1、2、3、4题【课后反思】让学生知道电磁感应产生的机理，激励学生探求知识的来源和根源。有利于培养学生的学习精神。1.6 自感【教学目的】1、 通过逻辑推理和对实验的观察和分析，使学生在电磁感应知识的基础上理解自感现象的产生的它的规律，明确自感系数的意义和决定条件2、 通过分析理解在自感现象中能量形式的转化情况，为进一步学习电磁振荡打下基础3、 通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能力和分析推理能力4、 日光灯的原理【重点难点】重点：使学生在掌握了自感现象与电磁感应现象统一性的基础上，把握自感现象的特点。难点：断电自感现象中，灯泡突然闪亮一下学生很难理解，是教学中的难点。【教具】电源（6V）、导线、带闭合铁芯的线圈、电键、灯泡等【教学过程】一、复习引入师：上节课提到了几种不同形式的电磁感应现象，你们认为引起电磁感应现象最重要的条件是什么？生：穿过电路的磁通量发生变化师：对！不论采用什么方式，只要能使穿过电路的磁通量发生变化，均能引起电磁感应现象。1、 揭示现象，提出问题实验：（6V电源，A、B为裸露铜线，L为带闭合铁芯的线圈）提出问题：在A、B触点断开瞬间，A、B间的高压从何而来？2、 分析现象，建立概念在上图所示的电路中，当电键K搭接后，线圈中存在稳定的电流I，线圈内部铁心中存在很强的磁场，穿过线圈的磁通量很大；在电键K断开瞬间，在很短的时间内，线圈中的电流迅速减小到零，穿过线圈的磁通量也迅速减小到零，磁通量的变化量虽然不是很大。但由于时间很短，在电键K由接通至断开瞬间，对于线圈来说，在线圈上产生了很高的感生电动势，这就是引起试验学生强烈触电感觉的高压的来源。二、新课教学上述现象属于一种特殊的电磁感应现象，其中穿过电路磁通量的变化是由于通过导体本身的电流发生变化而引起的。这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。（板书）3、 演示现象，强化概念（课本上的实验）总结1：电路接通时，电流由零开始增加，L支路中感应电流方向与原来电流方向相反，阻碍电流的增加，即推迟了电流达到正常值的时间（见上左图）。启发学生说出这时L相当于瞬时电源（将原电流方向及自感电流的方向在力中标出）问：如果不断地用手按动K，会发生什么现象？（灯1始终达不到正常发光亮度）加快按动频率，又有什么现象？（灯1逐渐变得更暗）思考这是什么原因？总结2：K断开，电源切断，但灯不仅不立刻熄灭，反而产生了更强的延时电流，这是为什么？提醒学生，这时一定又出现了新电源，这个电源在哪里？电动势的方向如何？ K断开时，线圈L产生自感电动势，方向与原来电流方向相同，阻碍电流的减小。L相当一瞬时电源，此电源与灯A形成回路（在图中画出电流方向），故灯A还有一段时间的持续电流。灯A比原来更亮地一闪，说明这瞬间电流比原来电流大。显然这是由L产生的。原来L支路中电流iL比A支路中电流iA大很多（如上右图），K断开时，iA立即减为零，而iL由原原值逐渐减为零，推迟了减到零的时间，可见在一段时间内，流过A的电流还大于原来的电流iA，故而发出更亮的光。板书：自感电动势的方向总是阻碍原来电流的变化。自感现象既然也是一种电磁感应现象，当然仍然遵守楞次定律，即自感电动势的方向总是阻碍原来电流的变化。4、 自感现象中的能量转化电能磁场能5、 自感系数演示“千人震”实验，折掉铁芯，触电感觉消失，说明线圈中产生的自感电动势还与线圈本身有关。1） 自感系数反映了线圈对电流变化阻碍作用的大小，不同线圈，自感系数不同，它由线圈本身决定（S、n、密集、铁心）2） 单位：享利3） 大小：【巩固练习】1、在如图所示的电路（a）、（b）中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小接通K，使电路达到稳定，灯泡S发光（A、D）（A）在电路（a）中，断开K，S将渐渐变暗（B）在电路（a）中，一断开K，S将先变得更亮，然后渐渐变暗（C）在电路（b）中，断开K，S将渐渐变暗（D）在电路（b）中，断开K，S将先变得更亮，然后渐渐变暗2、在如图所示的电路中，S1和S2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻值与R相等在电键S接通和断开时，灯泡S1和S2亮暗的顺序是（A）（A）接通时，S1先达到最亮，断开时，S1后暗（B）接通时，S2先达到最亮，断开时，S2后暗（C）接通时，S1先达到最亮，断开时，S1先暗（D）接通时，S2先达到最亮，断开时，S2先暗分析与解答：从等效的观点看，在S接通时，相当于L表现为很大的电阻，故S1先达到最亮选项A正确3、如图所示，多匝线圈L的电阻和电源内阻都很小，可忽略不计，电路中两个电阻器的电阻均为R，开始时电键S断开此时电路中电流强度为I0，现将电键S闭合、线圈L中有自感电动势产生，下列说法中正确的是（D）（A）由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终由I0减小到零（B）由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终总小于I0（C）由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流将保持I0不变（D）自感电动势有阻碍电流增大的作用，但电路中电流最终还要增大到2 I04、右图中a、b灯分别标有“36V 40W”和“36V 25W”，闭合电键调节，能使a、b都正常发光断开电键后重做实验：电键闭合后看到的现象是什么？稳定后那只灯较亮？再断开电键，又将看到什么现象？分析：闭合瞬间， a将慢慢亮起来，b立即变亮稳定后两灯都正常发光，a的功率大，较亮这时的作用相当于一只普通的电阻（就是该线圈的内阻）；断开瞬间，通过a的电流将逐渐减小，a渐渐变暗到熄灭，而ab组成同一个闭合回路，所以b灯也将逐渐变暗到熄灭，而且开始还会闪亮一下，这时相当于一个电源（二）日光灯的主要组成日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成。分别将灯管、镇流器、启动器的实物模型展示在投影仪上，对其结构及其原理进行讲解。教师出示碎日光灯，如右图，向学生介绍灯管的构造及发光原理。教师讲解：灯管内充有微量的惰性气体（如：氩）和稀薄的汞蒸气，两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光。教师说明：管内所充气体不同、管壁所涂的荧光粉不同，发光的颜色就不同；日光灯开始点燃时，要激发汞蒸气导电需要一个高出电源电压很多的电压，而正常发光时，灯管的电阻变得很小（因为气体导电的电阻小），只允许通过不大的电流，这时要求加在灯管上的电压低于电源电压。教师出示拆开的镇流器，如右图，向学生介绍镇流器的构造是一个带铁芯的线圈，自感系数很大。教师出示拆开的起动器，如右图，要求学生观察并总结启动器的主要构造：启动器主要是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个是静触片，一个是由两个膨胀系数不同的金属制成的U形动触片。教师演示双金属片受热弯曲的实验，同时讲述温度升高时，动触片与静触片接通的原理。平常动触片与静触片之间不接触，有小缝隙，双金属片受热时，两金属片膨胀程度不同，下层的膨胀大一些，使U形动触片稍伸开一点，与静触片接触。教师说明：启动器中与动、静触片并接的电容器只是起一个使动、静触片在分离时不产生火花，以免烧坏触点。即使没有电容器，启动器也能工作。（二）电路连接教师利用投影仪出示日光灯的电路连接图。如右图。（三）日光灯的工作过程引导学生分析并掌握日光灯工作的全过程。1、K闭合，启动器的动、静触片先接通，后分离。K闭合时，电源将电压加在起动器两极间，使氖气放电发出辉光，辉光产生热量使U形动触片膨胀伸长，与静触片接通。于是在镇流器线圈和灯管的灯丝间有电流通过。电路接通后，起动器的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两触片分离，电路自动断开。2、启动器的动、静触片分离的瞬间，镇流器由于自感产生一个瞬时高压并与电源电压一起加在灯管的两灯丝间，使灯管中的汞蒸气导电，气体导电时发出的紫外线，使涂在管壁的荧光粉发出柔和的可见光。3、日光灯启