电磁感应现象及应用—【新教材】人教版高中物理

1《电磁感应现象及应用》教学设计一、教材分析本节课选自人教版高中物理教材必修三第十三章第3节，教材的编排从初中学过的知识点闭合电路的部分导体切割磁感线会产生感应电流入手，再设计学生探究实验，最后归纳总结出产生感应电流的条件，编排符合学生的认知规律。

本节内容主要包括小组合作自主探究实验，以及总结归纳感应电流的产生条件，本节课是在学生学习了电流的磁效应以及磁通量等知识的基础上，通过实验探究自主得到感应电流的产生条件，是对前面学习的深化，同时也为后续楞次定律、法拉第电磁感应定律的学习奠定基础，因此本节课在物理学知识体系中起到了承上启下的重要作用。

《课程标准》对本节的要求是“能通过实验，理解感应电流的产生条件。

可见《课程标准》对本节的要求是让学生经历通过实验获得知识的探究过程，学习科学探究的方法。

本节注重培养学生通过观察、记录和分析得出结论的能力、实验能力和合作能力。

以此提升学生物理核心素养。

二、学情分析学生已经学习了永磁体的磁场、电流的磁场，磁感线和磁通量的有关知识，但对磁通量的理解还不是很深刻。

高二年级学生的实验操作技能都有了较大的提高，并有过多次科学探究的经历，为本节顺利完成探究实验提供了能力保证。

但学生在大量实验结果基础上，抽象出产生感应电流的本质，跨度大，对学生抽象思维能力有较高的要求，同时由于学生对磁通量概念的理解还不是很深刻，所以教学中要注意新旧知识的衔接与过渡，在教学过程中要为学生提供足够的感性材料，多让学生自行探索，亲自动手设计实验，激发学生的物理学习兴趣。

三、教学目标关于《电磁感应现象及应用》这节内容的教学设计，要体现新课标提出的核心素养，应包括以下四部分：1、物理观念:理解感应电流的产生条件。

2、科学思维:会用感应电流的产生条件解释与电磁感应现象有关的问题。

3、科学探究:通过归纳概括得出结论的学习，让学生学习抽象概括的思维方法；通过科学探究，培养学生自主学习和合作学习的能力。

4、科学态度与责任:培养学生勤观察、多动手的学习习惯，培养学生持之以恒，追求真理的科学态度。

电磁感应现象及应用合格考达标练1.(2021山东潍坊期中)假设宇航员登月后,想探测一下月球表面是否有磁场,他手边有一个灵敏电流表和一个小线圈,则下列推断正确的是()A.直接将电流表放于月球表面,根据电流表有无示数来判断磁场的有无B.将电流表与线圈连成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,若电流表无示数,则可以判断月球表面无磁场C.将电流表与线圈连成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,若电流表有示数,则可以判断月球表面有磁场D.将电流表与线圈连成闭合回路,使线圈在某一平面内沿各个方向运动,若电流表无示数,则可以判断月球表面无磁场项中无闭合回路,由感应电流产生的条件可知,电流表无示数,A项错误;B项中,若线圈平面与磁场方向平行,线圈沿某一方向运动时月球上即使有磁场,线圈中的磁通量也始终不变化,不会产生感应电流,B项错误,同理D项错误;C项中,若线圈沿某一方向运动,电流表有示数,则可知发生了电磁感应,可判断月球表面有磁场,C项正确。

2.关于产生感应电流的条件,下列说法正确的是()A.位于磁场中的闭合线圈,一定能产生感应电流B.闭合线圈和磁场发生相对运动,一定能产生感应电流C.闭合线圈做切割磁感线运动,一定能产生感应电流D.穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化,一定能产生感应电流,线圈位于磁场中,如果磁通量不发生变化,则一定没有感应电流产生,故A错误;线圈中是否有感应电流产生与线圈是否运动无关,要看其磁通量是否变化,故B错误;若回路中部分导体切割磁感线,有感应电流产生,若整个闭合线圈切割磁感线运动,其磁通量不发生变化,则无感应电流产生,故C错误;穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化,即磁通量发生变化,一定有感应电流产生,故D正确。

3.(2021天津六校期中联考)在下列各选项所示的条件下,线圈中能产生感应电流的是(图示位置线圈与图中磁感线在同一平面内)()A中,由于线圈没有闭合,故线圈中不会产生感应电流,A错误;选项B中,当线圈以OO'为轴转动时,穿过线圈的磁通量发生变化,有感应电流产生,B正确;选项C中,线圈所在位置的磁感线与线圈平行,线圈向下运动时穿过线圈的磁通量不变,故不会产生感应电流,C错误;选项D中,线圈转动过程中,线圈平面始终和磁感线平行,穿过线圈的磁通量不变,故不会产生感应电流,D错误。

第3节电磁感应现象及应用课程内容要求核心素养提炼1．了解电磁感应现象发现的历史过程，体会科学家探索自然规律的科学态度和科学方法．2．通过实验，知道电磁感应现象及其产生的条件．3．了解法拉第发现电磁感应现象的重大意义．1．物理观念：电磁感应、感应电流．2．科学探究：探究感应电流产生的条件．一、划时代的发现1.1822年到1831年，法拉第经过长达10年的探索，发现了“由磁产生电”．2．由磁产生电叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流．[判断](1)只有很强的磁场才能产生感应电流．(×)(2)法拉第发现电磁感应现象是只有在变化、运动的过程中才出现的现象．(√)(3)奥斯特首先发现了电磁感应现象．(×)二、产生感应电流的条件1．实验装置：模拟法拉第的实验(如图)：2．实验过程和现象实验操作实验现象(线圈B 中有无电流)分析论证开关闭合瞬间有磁场变化时，线圈B 中有感应电流；磁场不变时，线圈B 中无感应电流开关断开瞬间有开关保持闭合，滑动变阻器的滑片不动无开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片有3．实验结论：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流．这就是产生感应电流的条件．三、电磁感应现象的应用1．开辟了人类社会的电气化时代．2．生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等也是根据电磁感应制造的．[思考]某一时刻穿过闭合回路的磁通量为0时，回路一定无感应电流吗？提示不一定，如果穿过闭合回路的磁通量正在变化，只是某时刻的磁通量为0，则回路中会产生感应电流．探究点一实验：探究感应电流产生的条件探究产生感应电流条件的实验步骤如图甲、乙、丙所示．甲：AB 棒垂直磁感线左右运动乙：AB 棒沿磁感线上下运动丙：AB 棒垂直磁感线左右运动(1)本实验中，我们通过观察________________________来判断电路中是否有感应电流．(2)通过比较图甲和丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要________；通过比较图________可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动．(3)若图甲中AB 棒不动，磁铁左右水平运动，电路________(选填“有”或“无”)感应电流．(4)在产生感应电流的实验中，将________能转化为电能，生活中的________机就是根据上述原理工作的．解析(1)实验时，通过观察电流表的指针是否偏转，来确定电路中是否产生感应电流．(2)甲电路是闭合电路，电流表的指针发生偏转，说明电路中产生了感应电流．丙电路是断开的，电流表的指针没有偏转，说明电路中没有产生感应电流．由此可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合．要得出产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动，这两次实验导体分别在磁场中做切割磁感线运动和不做切割磁感线运动，由此比较可以确定要选用图甲和图乙．(3)在图甲中，电路是闭合的；若AB 棒不动，磁体运动，利用运动和静止的相对性可以确定，AB棒也做切割磁感线运动．具备了感应电流产生的两个条件，所以电路中有电流产生．(4)电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能．利用电磁感应现象制成了发电机．答案(1)电流表指针是否偏转(2)闭合甲和乙(3)有(4)机械发电[题后总结]产生感应电流的判断方法(1)电路一定是闭合的．(2)导体做切割磁感线的运动．(3)导体不动，磁场运动，造成导体切割磁感线．[训练1]某同学做观察电磁感应现象的实验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路，当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是()A．开关位置接错B．电流表的正、负极接反C．线圈B的接头3、4接反D．蓄电池的正、负极接反A[图中所示连接的开关不能控制含有电源的电路中电流的通断，而本实验的内容之一就是研究在开关通断瞬间，电流的有无导致磁场变化，进而产生感应电流的情况，但图中的接法却达不到目的．][训练2]如图是某兴趣小组研究磁生电现象所需的器材．请你协助该小组完成如下工作，用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程电流表和线圈B连接成副线圈回路，并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________．解析实物连接如图所示．①合上(或断开)开关瞬间；②合上开关后，将原线圈A插入副线圈B中或从副线圈B中抽出；③合上开关，将原线圈A插入副线圈B后，移动滑动变阻器的滑片．答案见解析探究点二感应电流有无的判断如图，图甲中磁铁下方有一个闭合线圈，图乙中通电导线右侧有一个闭合线框．甲乙(1)图甲中，线圈不动，磁铁向下靠近线圈时，线圈中有无感应电流？(2)图乙中，通电导线中的电流减小时，线框中有无感应电流？提示(1)线圈中的磁通量增大，有感应电流．(2)线框中的磁通量减小，有感应电流．判断有无感应电流的基本步骤1．明确所研究的电路是否为闭合电路．2．分析最初状态穿过电路的磁通量情况．3．根据相关量变化的情况分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化．常见的情况有以下几种：(1)磁感应强度B不变，线圈的面积S发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时．(2)线圈的面积S不变，磁感应强度B发生变化，例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生而螺线管中的电流变化时．(3)磁感应强度B和线圈的面积S同时发生变化，此时可由ΔΦ＝Φ1－Φ0计算并判断磁通量是否发生变化．(4)线圈的面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时．如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，初始位置线框与磁感线平行，则在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是()A．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B．线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C．线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D．线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动C[四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为0，按选项A、B、D三种情况线框运动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为0不变，线框中不产生感应电流．选项C中线框转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，选项C正确．] [题后总结]判断产生感应电流的条件应注意的问题(1)磁通量有变化，但回路没闭合，不产生感应电流．(2)闭合回路切割磁感线，但磁通量没变，不产生感应电流．(3)初末位置磁通量相同，但过程中闭合回路磁通量有变化，产生感应电流．(4)线圈有正反两面，磁感线穿过的方向不同，磁通量不同，产生感应电流．[训练3]法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针．实验中可能观察到的现象是()A．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转B．线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转C．线圈A和电池连接瞬间，小磁针会偏转D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不偏转C[根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件，只有线圈B中磁通量变化时才能在线圈B中产生感应电流，因此无论线圈B的匝数多少，无论线圈A中的电池多少，都不能在线圈B中产生感应电流，选项A、B错误；只有在线圈A和电池连接或断开的瞬间，线圈B 中才能产生感应电流，电流产生磁场，使导线下面平行放置的小磁针发生偏转，选项C正确，选项D错误．]。

13.3 电磁感应现象及应用学习目标1．知道什么是电磁感应现象。

2．通过实验探究感应电流产生的条件。

3．了解电磁感应现象的应用。

重、难点：感应电流产生的条件。

知识点一、划时代的发现1．“电生磁”的发现：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。

2．“磁生电”的发现：1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。

3．电磁感应：法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流。

知识点二、产生感应电流的条件1．磁通量的变化磁通量的变化大致可分为以下几种情况：（1）磁感应强度B不变，有效面积S发生变化，如图（a）所示。

（2）面积S不变，磁感应强度B发生变化，如图（b）所示。

（3）磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化，如图（c）所示。

【题1】如图所示，一环形线圈沿条形磁体的轴线，从磁体N极的左侧A点运动到磁体S极的右侧B 点，A、B两点关于磁体的中心对称，则在此过程中，穿过环形线圈的磁通量将A．先增大，后减小B．先减小，后增大C．先增大，后减小、再增大，再减小D．先减小，后增大、再减小，再增大【答案】A【题2】如图所示，线框ABCD水平向右从有界的匀强磁场区域穿过，匀强磁场方向与线框ABCD垂直，下列说法中正确的是A．磁通量不变B．磁通量先减小再不变后增大C．磁通量先增大再不变后减小D．磁通量一直增大【答案】C【解析】进入匀强磁场区域的过程中，穿过线框ABCD的磁通量增加；在匀强磁场中运动时，穿过线框ABCD的磁通量保持不变；离开匀强磁场区域的过程中，穿过线框ABCD的磁通量减小。

故磁通量先增大再不变后减小，选项C正确，A、B、D错误。

2．实验：探究感应电流产生的条件（1）实验一：如图所示，导体棒AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体棒AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生。

（2）实验二：如图所示，当条形磁体插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁体在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生。