选修32第四章教学设计.doc

第四章 电磁感应物理名言：“法拉第先生，它（电磁感应）到底有什么用处呢？”“啊，阁下，也许不要了多久你就可以对它收税了。”美国财政大臣格拉斯与法拉第的对话 三峡电厂共安装了26台巨型发电机，总装机容量1820万千瓦。4.1划时代的发现三维教学目标1、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。2、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。3、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：第1节 划时代的发现1、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。2、法拉第心系“磁生电”-电磁感应现象 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。3、科学的足迹1、科学家的启迪 教材P3 2、伟大的科学家法拉第 教材P44、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4.2探究电磁感应的产生条件三维教学目标1、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。2、过程与方法：领会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法。3、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：第2节 探究电磁感应的产生条件（一）基本知识1、磁通量（1）定义： 公式：f=BS 单位：特斯拉 符号：T（2）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。2、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，叫做电磁感应现象。（二）新课讲解1、实验1： 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2：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7、练习与作业1、关于电磁感应，下列说法中正确的是（ ）A.导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流B.导体做切割磁感线的运动，导体内一定会产生感应电流C.闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动，电路中一定会产生感应电流D.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2、恒定的匀强磁场中有一圆形闭合圆形线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流（ ）A.线圈沿自身所在的平面做匀速运动B.线圈沿自身所在的平面做加速直线运动C.线圈绕任意一条直径做匀速转动D.线圈绕任意一条直径做变速转动3、如图，开始时距形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场外，另一半在匀强磁场内，若要使线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是（ ）A.以ab为轴转动 B.以oo/为轴转动C.以ad为轴转动（转过的角度小于600） D.以bc为轴转动（转过的角度小于600）4、如图，距形线圈abcd绕oo/轴在匀强磁场中匀速转动，下列说法中正确的是（ ）A.线圈从图示位置转过90的过程中，穿过线圈的磁通量不断减小B.线圈从图示位置转过90的过程中，穿过线圈的磁通量不断增大C.线圈从图示位置转过180的过程中，穿过线圈的磁通量没有发生变化D.线圈从图示位置转过360的过程中，穿过线圈的磁通量没有发生变化6、在无限长直线电流的磁场中，有一闭合的金属线框abcd，线框平面与直导线ef在同一平面内（如图），当线框做下列哪种运动时，线框中能产生感应电流（ ）A.水平向左运动 B.竖直向下平动C.垂直纸面向外平动 D.绕bc边转动课后练习（1）关于感应电流，下列说法中正确的是()A.只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生B.穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生C.线框不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流D.只要电路的一部分作切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流（2）如图所示，一水平放置的矩形线圈在条形磁铁S极附近下落，在下落过程中，线圈平面保持水平，位置1和3都靠近位置2，则线圈从位置1到位置2的过程中，线圈内_感应电流，线圈从位置2到位置3的过程中，线圈内_应电流。第（2）题 第（3）题（3）如图所示，裸导线框abcd放在光滑金属导轨上向右运动，匀强磁场力方向如图所示，则() A.表的指针发生偏转B.表的指针发生偏转C.表的指针不发生偏转D.表的指针不发生偏转（4）带负电的圆环绕圆心旋转，在环的圆心处有一闭合小线圈，小线圈和圆环在同一平面， 则()A.只要圆环在转动，小线圈内就一定有感应电流B.不管环怎样转动，小线圈内都没有感应电流C.圆环在作变速转动时，小线圈内一定有感应电流D.圆环作匀速转动时，小线圈内没有感应电流（5）如图所示，矩形线框abed的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，下列说法中正的是()A.穿过线框的磁通量不变化.MN间无感应电动势B.MN这段导体作切割磁感线运动，MN间有电势差C.MN间有电势差，所以电压表有示数D.因为无电流通过电压表，所以电压表无示数第（5）题 第（6）题（6）如图所不，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外，符要线圈产生感应电流，下列方法中可行的是( )A.将线圈向左平移一小段距离B.将线圈向上平移C.以ab为轴转动(小于90)D.以bc为轴转动(小于90)（7）按如图所示装置进行操作时，发现放在光滑金属导轨上的ab导体棒发生移动，其可能的原因是(). A.闭合S的瞬间B.断开S的瞬间C.闭合S后，减少电阻R时 D.闭合S后，增大电阻时第（8）题 第（9）题（8）如图所示，导体棒ab放在光滑的金属导轨上，导轨足够长，除了电阻R外，其他电阻不计.导体棒ab的质量为m，长为L，给ab棒一个水平向右的初速度v0，因感应电流作用，ab棒将减速运动，则电阻R消耗的最大电能为多少? 1、C 2、有，有 3、AB 4、CD 5、BD 6、AC 7、ABCD 9、mv02/2 4.3楞次定律三维教学目标1、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。2、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。3、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：楞次定律的获得及理解；应用楞次定律判断感应电流的方向；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：第3节 楞次定律（一）基本知识1、实验（1）选旧干电池用试触的方法查明电流方向与电流表指针偏转方向的关系。明确：对电流表而言，电流从哪个接线柱流入，指针向哪边偏转。（2）闭合电路的一部分导体做切割磁感线的情况。磁场方向不变，两次改变导体运动方向，如导体向右和向左运动；导体切割磁感线的运动方向不变，改变磁场方向。根据电流表指针偏转情况，分别确定出闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生的感应电流方向。感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向都有关系，感应电流的方向可以用右手定则加以判定。右手定则：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，拇指指向导体运动方向，其余四指指的就是感应电流的方向。（3）闭合电路的磁通量发生变化的情况： 实线箭头表示原磁场方向，虚线箭头表示感应电流磁场方向。分析：(甲)图：当把条形磁铁N极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反。(乙)图：当把条形磁铁N极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同。(丙)图：当把条形磁铁S极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反。(丁)图：当条形磁铁S极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同。通过上述实验，引导学生认识到：凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加；凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少在两种情况中，感应电流的磁场都阻碍了原磁通量的变化。2、实验结论:楞次定律-感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化说明：对“阻碍”二字应正确理解“阻碍”不是“阻止”，而只是延缓了原磁通的变化，电路中的磁通量还是在变化的例如：当原磁通量增加时，虽有感应电流的磁场的阻碍，磁通量还是在增加，只是增加的慢一点而已实质上，楞次定律中的“阻碍”二字，指的是“反抗着产生感应电流的那个原因。”3、应用楞次定律判定感应电流的步骤(四步走)(1)明确原磁场的方向；(2)明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少；(3)根据楞次定律，判定感应电流的磁场方向(4)利用安培定则判定感应电流的方向。4、推论：当导线切割磁感线时可用右手定则来判定，即大拇指与四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导线的运动方向，则四指的指向为感应电流的方向。5、例题分析例1、在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图，导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面。欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是A.匀速向右运动 B.加速向右运动C.减速向右运动 D.加速向左运动例2、如图，水平地面上方有正交的匀强磁场和匀强电场，电场竖直向下，磁场垂直纸面向里，半圆形铝框从直径出于水平位置时开始下落，不计阻力，a、b两端落到地面的次序是（ ）A.a先于b B.b先于aC.a、b同时落地 D.无法判定例3、如图，电容器PQ的电容为10mF，垂直于回路的磁场的磁感应强度以510-3T/s的变化率均匀增加，回路面积为10-2m2。则PQ两极电势差的绝对值为 V。P极所带电荷的种类为 ，带电量为 C。6、练习与作业1、一根沿东西方向的水平导线，在赤道上空自由落下的过程中，导线上各点的电势（ ）A.东端最高 B.西端最高 C.中点最高 D.各点一样高2、如右图，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形，设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中（ ）A.线圈中将产生abcd方向的感应电流B.线圈中将产生adcb方向的感应电流C.线圈中将产生感应电流的方向先是abcd，后是adcb D.线圈中无感应电流3、如右图，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与一圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合。为了在磁铁开始运动时在线圈中得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是（ ）A.N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动B.S极向纸内，N极向纸外，使磁铁绕O点转动C.使磁铁在线圈平面内绕O点顺时针转动D.使磁铁在线圈平面内绕O逆时针转动4、如右图，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合距形导线框，E是电源，当滑线变阻器R的滑片P自左向右滑行时，线框ab将（ ）A.保持静止不动 B.沿逆时针方向转动C.沿顺时针方向转动 D.发生转动，但电源极性不明，无法确定转动方向课后练习（1）如图，闭合圆形导线中的磁场逐渐增强，试判定感应电流方向是 BadbcVNba 第1题 第2题 第3题（2）如图，虚线所围成的区域内为匀强磁场，闭合线圈abcd由静止开始运动时，磁场对ad边的作用力方向向上，则线圈所作的运动可能是：（ ）A.以ab为轴向里转动 B.以bc为轴向里转动C.整个线圈向右平动 D.整个线圈向左平动（3）如图，两闭合金属圆环套在水平光滑棒上，当条形磁铁先靠近圆环a的过程中（未穿出），两环的运动情况正确的是：（ ）A.同时向左运动，距离增大 B.同时向左运动，距离不变C.同时向左运动，距离减小 D.同时向右运动，距离增大（4）如图所示，闭合导体圆环P位于通电螺线管Q的中垂面处，二者的轴线重合，当Q中的电流I减少时（ ） A.P内的感应电流方向与Q内的电流方向相同，P环有缩小的趋势B.P内的感应电流方向与Q内的电流方向相同，P环扩张的趋势C.P内的感应电流方向与Q内的电流方向相反，P环有缩小的趋势D.P内的感应电流方向与Q内的电流方向相反，P环扩张的趋势KP 第4题 第5题 第6题（5）在图中，a，b为两个相互垂直放置的圆环形导体，环中通有图示方向电流I，欲使a环中产生图示方向的感应电流I1，可采用的方法是（ ）A.增大电流I B.改变I的方向C.从右向左看，沿顺时针方向转动a环 D.从右向左看，沿逆时针方向转动b环（6）如图，在螺线管附近，悬挂一个闭合金属圆环，螺线管的轴线与圆环的轴线重合，你能采用哪些方法可以使圆环向左运动？V12（7）如图，通有电流的螺线管竖直放置，铜环A沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中环面始终保持水平，铜环先后经过轴线上P、Q、R位置时加速度分别为aP、aQ、aR,位置Q处于螺线管的中心、P、R与位置Q等距，则加速度的大小关系 AQPR第7题 第8题（8）如图所示，让正方形线圈匀速通过匀强磁场，由1位置运动到2位置。规定顺时针方向电流为正，试画出线圈中感应电流与时间的关系。（速度大小为V，线圈的边长为L，磁场宽度为3L，磁感应强度为B，电阻为R） （9）（2005年辽宁）如图所示，两相距为L的平行直导轨ab、cd，b、d间边有一固定的电阻R，导轨电阻可忽略不计，MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R，整个装置处于匀强磁场中，磁感应度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面指向图中纸面内。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v向右做匀速运动，令U表示MN两端电压的大小，则：（ ）A.U=vBL/2，流过固定电阻R的感应电流由b到cB.U=vBL/2，流过固定电阻R的感应电流由c到bC.U=vBL，流过固定电阻R的感应电流由b到CD.U=vBL，流过固定电阻R的感应电流由C到b（10）（2005年江苏二月试题）如图4所示，当电键S从位置1拨到位置2的过程中，电流计中的电流方向为：（ ）AABBBAC先AB，再BAX X X X X X XX X X X X X XX X X X X X XabcdvRD先BA，再AB第10题 第9题（11）（2004年上海）两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环，当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流。则（ ）A.A可能带正电且转速减小；B.A可能带正电且转速增大；C.A可能带负电且转速减小；D.A可能带负电且转速增大。1. 逆时针 2.ABC 3.C 4.A 5.CD 6.P向右移动；K突然断开；线圈向左移动 7.aQ aP aR ItOBLv/R-BLv/RL/v2L/v4L/v3L/v8.9.A 10.D 11.BC4.4法拉第电磁感应定律三维教学目标1、知识与技能（1）知道什么叫感应电动势；（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、E=/t；（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E=n/t和E=BLvsin解决问题。2、过程与方法：通过推导到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，培养学生个性与共性的辩证唯物主义思想。（2）了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。教学重点：法拉第电磁感应定律。教学难点：平均电动势与瞬时电动势区别。教学方法：演示法、归纳法、类比法。教学手段：多媒体电脑、投影仪、投影片。教学过程：第4节 法拉第电磁感应定律（一）基本知识1、感应电动势（1）电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象。（2）产生感应电流的条件：线路闭合，闭合回路中磁通量发生变化。（3）感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。（4）产生条件：回路中的磁通量发生变化但回路不一定闭合。（5）与什么因素有关：穿过线圈的磁通量的变化快慢（Df/Dt）有关（由前一节的实验分析可得）。注意：磁通量的大小f ；磁通量的变化Df ；磁通量的变化快慢（Df/Dt）的区分。（二）新课教学1、法拉第电磁感应定律（1）内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比。（2）公式：单匝线圈：E=Df/Dt（3）多匝线圈：E=nDf/Dt（4）适用范围：普遍适用2、导线切割磁感线时产生的感应电动势（1）公式：E=BL vsinq。q导线的运动方向与磁感线的夹角。（2）推导方法：（3）条件：导线的运动方向与导线本身垂直（4）适用范围：匀强磁场，导线切割磁感线（5）单位：1V=1T1m1m/s=1Wb/s3、反电动势电动机转动时，线圈中也会产生感应电动势，感应电动势总要削弱电源电动势的作用，我们就把感应电动势称为反电动势；其作用是阻碍线圈的转动。4、例题分析例1：如图，导体平行磁感线运动，试求产生的感应电动势的大小（速度与磁场的夹角q，导线长度为L）例2：如右图,电容器的电容为C,两板的间距为d,两板间静止一个质量为m,电量为+q的微粒,电容器C与一个半径为R的圆形金属环相连, 金属环内部充满垂直纸面向里的匀强磁场。试求: DB/Dt等于多少?例3：如右图, 无限长金属三角形导轨COD上放一根无限长金属导体棒MN,拉动MN使它以速度v向右匀速运动,如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体,电阻率都相同,那么MN运动过程中,闭合回路的（ ）A.感应电动势保持不变 B.感应电动流保持不变C.感应电动势逐渐增大 D.感应电动流逐渐增大6、练习与作业1、如右图，平行放置的金属导轨M、N之间的距离为L；一金属杆长为2L，一端以转轴o/固定在导轨N上，并与M无摩擦接触，杆从垂直于导轨的位置，在导轨平面内以角速度w顺时针匀速转动至另一端o/脱离导轨M。若两导挥间是一磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，不计一切电阻，则在上述整个转动过程中（ ）A.金属杆两端的电压不断增大B.o/端的电势总是高于o端的电势C.两导轨间的最大电压是2BL2wD.两导轨间的平均电压是271/2BL2w/2p2、如右图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，一直角边长度为a，电阻为R的等腰直角三角形导线框以速度v垂直于斜边方向在纸面内运动，磁场与纸面垂直，则导线框的斜边产生的感应电动势为 ，导线框中的感应电流强度为 。3、如左图，一边长为a，电阻为R的正方形导线框，以恒定的速度v向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，磁感应强度为B，MN与线框的边成45角，则在线框进入磁场过程中产生的感应电流的最大值 4、如图，长为L的金属杆在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，沿逆时针方向绕o点在纸面内匀速转动，若角速度为w，则杆两端a、b和o间的电势差U a o= 以及Ubo= 4.5电磁感应定律的应用三维教学目标1、知识与技能（1）知道感生电场；（2）知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。2、过程与方法：通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。3、情感态度与价值观：通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。教学重点：感生电动势与动生电动势的概念。教学难点：对感生电动势与动生电动势实质的理解。教学方法：讨论法，讲练结合法。教学手段：多媒体课件。教学活动：第5节 电磁感应定律的应用（一）引入新课问题1：什么是电源？什么是电动势？答：电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值W/q，叫做电源的电动势。用E表示，则：E=w/q 在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来学习相关的知识。（二）进行新课1、感应电场与感生电动势教材图4.5-1，穿过闭会回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。例题：教材P222、洛伦兹力与动生电动势（1）导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向上的。（2）自由电荷不会一直运动下去。因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。（3）C端电势高。（4）导体棒中电流是由D指向C的。 一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。问题1：如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况？答：导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能。3、实例探究磁场变强例1：如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（ A C ）A.磁场变化时，会在在空间中激发一种电场B.使电荷定向移动形成电流的力是磁场力C.使电荷定向移动形成电流的力是电场力D.以上说法都不对例2：如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（ A B ）A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B.动生电动势的产生与洛仑兹力有关C.动生电动势的产生与电场力有关D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的例3：如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均为m，电阻均为R，若要使cd静止不动，则ab杆应向 上运动，速度大小为2mgR/B2L2，作用于ab杆上的外力大小为2mg4、巩固练习1、如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（B）A.不变 B.增加 C.减少 D.以上情况都可能2、穿过一个电阻为l的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2Wb，则（BD）A.线圈中的感应电动势一定是每秒减少2VB.线圈中的感应电动势一定是2VC.线圈中的感应电流一定是每秒减少2AD.线圈中的感应电流一定是2A3、在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是（C）A.v1v2，方向都向右 B.v1v2，方向都向左C.v1v2，v1向右，v2向左 D.v1v2，v1向左，v2向右4、如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.2t）T，定值电阻R1=6，线圈电阻R2=4，求：（1）磁通量变化率，回路的感应电动势；（4V）（2）a、b两点间电压Uab（2.4A）5、如图所示，在物理实验中，常用“冲击式电流计”来测定通过某闭合电路的电荷量探测器线圈和冲击电流计串联后，又能测定磁场的磁感应强度已知线圈匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R，把线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈与磁场方向垂直，现将线圈翻转180，冲击式电流计测出通过线圈的电荷量为q，由此可知，被测磁场的磁磁感应强度B= qR/2nS课后练习（1）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，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.难以确定第1题 第2题 第3题（2）如图所示，在正方形线圈的内部有一条形磁铁，磁铁和线圈在同一纸面内，两者有共同中心轴线O1O2。关于线圈中产生感应电流的下列说法正确的是（ ）A.当磁铁向纸面外平移时，线圈中不产生感应电流B.当磁铁向上平移时，线圈中不产生感应电流C.磁铁向下平移时，线圈中产生感应电流D.当磁铁N极向纸外、S极向纸内绕O1O2轴转动时，线圈中产生感应电流（3）如图，在磁感强度为B的身强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，OC之间连一个电阻R，导体框架与导体电阻均不计，使OC能以角速度匀速转动，外力的功率是（ ）A.B22r4/R B.B22r4/2R C.B22r4/4R D.B22r4/8R（4）一个200匝、面积为20cm2在圆形线圈，放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面成300角，磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T。在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量是多大？磁通量的平均变化率是多大？线圈中感应电动势的大小为少？（5）如图所示，已知磁感应强度为B的匀强磁场的宽度为S，矩形导线框ad边的长度为L，整个线框的电阻为R，线框以垂直磁场方向的速度V匀速通过磁场，设abS，求线框通过磁场的全过程中，线框发出的热量。LadcbSv第5题 第6题（6）如图所示，正方形线框ABCD的总电阻R为0.4，质量m为0.1kg，边长为0.4m，两虚线之间是垂直于线框平面向里的匀强磁场，磁场上限（上面一条虚线）正好过AC和BD的中点，磁感应强度从2T开始以5Ts的变化率均匀增大，当磁感应强度为多大时，悬线的拉力为零？（AB边水平）（7）如图所示，上下不等宽的平行金属导轨的EF和GH两部分导轨间的距离为2L，I J和MN两部分导轨间的距离为L，导轨竖直放置，整个装置处于水平向里的匀强磁场中，金属杆ab和cd的质量均为m，都可在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆ab施加一个竖直向上的作用力F，使其匀速向上运动，此时cd处于静止状态，则F的大小为（ ）A.2mg B.3mg C.4mg D.mg甲乙 第7题 第8题（8）现代汽车在制动时，有一种ABS系统，它能阻止制动时车轮抱死变为纯滑动。这种滑动不但制动效果不好，而且易使车辆失去控制。为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置。如果检测出车辆不再转动，就会自动放松制动机构，让轮子仍保持缓慢转动状态。这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如图甲，B是一根永久磁铁，外面绕有线圈，它的左端靠近一个铁质齿轮，齿轮与转动的车轮是同步的。图乙是车轮转动时输出电流随时间变化的图象。（1）说明为什么有电流输出？（2）若车轮转速减慢了，图象会变成怎样？（画在图乙上）（9）正方形金属线框abcd，每边长=0.1m，总质量m=0.1kg，回路总电阻r=0.02，用细线吊住，线的另一端跨过两个定滑轮，挂着一个质量为M=0.14kg的砝码。线框上方为一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场区，如图，线框abcd在砝码M的牵引下做加速运动，当线框上边ab进入磁场后立即做匀速运动。接着线框全部进入磁场后又做加速运动（g=10m/s2）。问：（1）线框匀速上升的速度多大？此时磁场对线框的作用力多大？（2）线框匀速上升过程中，重物M做功多少？其中有多少转变为电能？ 第10题 第9题（10）（04北京东城区二模）如图，金属杆MN放在完全相同的导体制成的金属框abcd上，并接触良好。沿线框bc边建立x轴，以b为坐标原点。矩形框ad边长2L，ab边长为L，导体单位长度的电阻为R0，磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直。现对MN杆施加沿x轴正方向的拉力，使之从框架左端开始，以速度v向右匀速运动，不计一切摩擦，求：（1）在MN杆运动的过程中，通过杆的电流与坐标x的关系。（2）作用在MN杆上的外力的最大值与最小值之比。（11）（2001年全国高考题）如图所示，虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域，ab=2cd，磁场方向垂直纸面，实线框a/b/c/d/是以正方形导线框，a/b/边于ab边平行,若将导线框匀速的拉离磁场区域，以W1表示沿平行于的方向拉出过程中所做的功；W2表示沿平行于的方向拉出过程中所做的功，则（ ）A.W1 =W2 B.W2=2 W1 C.W1 =2 W2 D.W2=4W1（12）(05江西模拟) 水平面上有两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆（如图），金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场垂直纸面向内。用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如图8所示，取重力加速度g=10m/s2，求：（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？（2）若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5；磁感应强度B为多大？（3）由V-F图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？1.C 2.A、B、D 3.C 4.解：=BSsin300=(0.5-0.4) 2010-40.5=810-4Wb/=810-4/0.05=1.610-2Wb/sE=/=1.610-2 200=3.2V 5.2 B2L2V/R 6.电流I=1A当拉力为零时，重力与安培力平衡，所以F=BIL=mg B10.4=0.110故得磁感应强度B=2.5T. 7.D 8.（1）当齿轮上的齿靠近线圈时，由于磁化使永久磁体磁场增强，产生感应电流，齿轮离开时产生反方向的感应电流。（2）车轮转速减慢，电流变化频率变小，周期变大，电流值变小。如图所示。9.解：（1）当线框上边ab进入磁场，线圈中产生感应电流I，由楞次定律可知产生阻碍运动的安培力为F=BIl由于线框匀速运动，线框受力平衡，F+mg=Mg联立求解，得I=8A 由欧姆定律可得，E=IR=0.16V由公式E=Blv，可求出v=3.2m/s F=BIl=0.4N（2）重物M下降做的功为W=Mgl=0.14J由能量守恒可得产生的电能为J10.解：（1）设导体杆MN的坐标为x，则杆左侧电阻R1和右侧电阻R2分别为R1=(L+2x)R0，R2=L+2(2L)R0，回路总电阻R=杆运动产生的感应电动势杆中电流（2）当时，R有最大值，I有最小值，拉力F也有最小值，当x=0或x=2L时，R有最小值，I有最大值，拉力F也有最大值，所以11.B12.（1）物体在运动的过程中，速度越来越大，电动势也越来越大，所以安培力也越来越大，故加速度越来越小，当外力F等于安培力时，加速度等于0，从此以后开始做匀速运动。答案为变速运动（或变加速运动、加速度减小的加速运动，加速运动）。（2）感应电动势，感应电流 ，安培力 由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用，匀速时合力为零。所以 由图线可以得到直线的斜率k=2，所以：（3）由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力：若金属杆受到的阻力仅为滑动摩擦力，由截距可求得动摩擦因素4.6互感和自感三维教学目标1、知识与技能（1）了解互感和自感现象。（2）了解自感现象产生的原因。（3）知道自感现象中的一个重要概念自感系数，了解它的单位及影响其大小的因素。2、过程与方法：引导学生从事物的共性中发掘新的个性，从发生电磁感应现象的条件和有关电磁感应得规律，提出自感现象，并推出关于自感的规律。会用自感知识分析，解决一些简单的问题，并了解自感现象的利弊以及对它们的防止和利用。3、情感态度与价值观：培养学生的自主学习的能力，通过对已学知识的理解实现知识的自我更新，以适应社会对人才的要求。教学重点：自感现象及自感系数。教学难点：1、自感现象的产生