河北省人教版高中物理选修3-2学案：4.1 划时代的发现 缺答案

高中物理 4.1 划时代的发现导学案新人教版选修3-2【学习目标】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。

3、知道产生感应电流的条件。

【重点难点】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。

知道产生感应电流的条件。

【学习内容】课前自学1、定义：的现象称为电磁感应现象。

在电磁感应现象中所产生的电流称为。

2、到了18世纪末，人们开始思考不同自然现象之间的联系，一些科学家相信电与磁之间存在着某种联系，经过艰苦细致地分析、试验，发现了电生磁，即电流的磁效应；发现了磁生电，即电磁感应现象。

3、在电磁感应现象中产生的电动势称为，产生感应电动势的那段导体相当于；4、产生感应电流的条件是：。

5、判断感应电流的方向利用或，但前者应用于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，后者可应用于一切情况。

核心知识探究探究一 :电流的磁效应和电磁感应现象的区别是什么？电流的磁效应是指电流周围产生磁场即“电生磁”，而电磁感应现象是利用磁场产生感应电流即“磁生电”，是两种因果关系相反的现象．搞清现象的因果关系是“电生磁”还是“磁生电”，是正确区分以上两种现象的关键．探究二: 磁通量问题探究1.磁通量的计算方法(1) B与S垂直Φ＝字母含义：，(2) B与S不垂直Φ＝字母含义：，（3）某面积内有相反方向的磁场Φ＝（4）N匝线圈2.需要注意的问题(1)如果线圈平面翻转，即转过180°，穿过线圈的磁通量不是不变，而是变化了 .(2)磁通量虽然有正负，但是没有方向，是．(3)线圈匝数虽然对磁通量没有影响，但是对产生的感应电流的大小有影响．探究三:如图4－(1、2)－5所示，简单介绍下面几个实验装置，叙述几种装置中是通过什么方式改变了磁通量从而产生了感应电流．解题方法探究一、如何产生感应电流【例1】一个处于匀强磁场中的闭合线圈有一定的磁通量，能够使该回路产生感应电流的是( )A．改变磁感应强度B．改变回路平面与磁场方向的夹角C．改变闭合线圈所围的面积D．线圈在磁场中平移E．改变线圈的匝数多少F．把闭合线圈翻转变式训练:如图所示，开始时矩形线框与匀强磁场方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是( )A．将线框向左拉出磁场B．以ab边为轴转动(小于90。

第四章电磁感应第1节划时代的发现【学习目标】1．知道奥斯特实验、电磁感应现象，了解电生磁和磁生电的发现过程；2．知道电磁感应和感应电流的定义。

【重点、难点】重点：体会人类探究自然科学的科学态度和科学精神难点：感悟科学发展的历程，体验科学家的科学探究方法和研究思路【自主学习】1.奥斯特实验要有明显的效果，通电导线必须____________放置。

2.1831年8月29日，____________发现了电磁现象；把两个线圈绕在同一个铁环上，一个绕圈接到____________，另一个线圈接入____________，在给一个线圈____________或____________的瞬间，发现了另一个线圈中也出现了____________.3.发现电流磁效应现象的科学家是，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是，发现电磁感应现象的科学家是，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是。

【学始于疑】探究案【合作探究一】奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应问题1：奥斯特寻找电与磁的联系之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？问题2：奥斯特在什么思想的启发下，发现了电流的磁效应。

问题3：1820年4月，奥斯特意外发现了什么？问题4：电流磁效应的发现有何意义？归纳总结【合作探究二】法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象法拉第发现电磁感应现象的实验示意图如图4-1-1。

问题1：奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的思考？法拉第持怎样的观点？问题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？问题3：法拉第在1822年12月、1825年11月、1828年4月作过三次集中的实验研究均以失败告终，失败的原因是什么？问题4：科拉顿没能发现电磁感应现象，他的实验示意图见图4-1-2请你分析一下原因问题5：奥斯特的实验证实了电流的周围存在磁场，法拉第经过10年的努力终于发现了利用磁场产生电流的途径，法拉第认识到必须在变化、运动的过程中才能利用磁场产生电流。

第一节划时代的发现第二节探究感应电流的产生条件素养目标定位※知道电磁感应现象的发展过程※理解探究感应电流产生条件的实验过程※※掌握感应电流的产生条件,素养思维脉络知识点1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．法拉第的概括法拉第把引起感应电流的原因概括为五类，它们都与__变化和运动__相联系⎣⎢⎢⎡(1)变化的__电流__；(2)变化的__磁场__；(3)__运动__的恒定电流；(4)__运动__的磁铁；(5)在磁场中运动的__导体__。

4．电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫电磁感应，产生的电流叫__感应电流__。

5．发现电磁感应现象的意义(1)使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了__电磁学__作为一门统一学科的诞生。

(2)使人们找到了磁生电的条件，开辟了人类的电气化时代。

知识点2探究感应电流的产生条件1．导体棒在磁场中运动是否产生电流如图所示，将可移动导体AB放置在磁场中，并和电流表组成闭合回路。

实验过程及现象如下：实验操作实验现象(有无电流)分析论证导体棒静止无闭合电路包围的面积__变化__时，电路中有电流产生；包围的面积__不变__时，电路中无电流产生导体棒平行磁感线运动__无__导体棒切割磁感线运动__有__2．磁铁在螺线管中运动是否产生电流如图所示，将螺线管与电流表组成闭合回路，把条形磁铁插入或拔出螺线管。

实验现象如下：实验操作实验现象(有无电流)分析论证N极插入线圈有线圈中的磁场__变化__时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场__不变__时，线圈中无感应电流N极停在线圈中__无__N极从线圈中抽出有S极插入线圈__有__S极停在线圈中__无__S极从线圈中抽出有3．模拟法拉第的实验如图所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。

4.1 划时代的发现一、学习目标1．关注电磁感应现象的发现过程，了解相关的物理学史。

2．知道电磁感应、感应电流的定义。

3．学习法拉第的科学精神，感悟科学、技术、社会的相互关系。

4．了解信念和机遇在科学发现中的作用，辩证认识传统观念对科学发展的利与弊。

二、自学指导1．是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？1803年奥斯特总结了一句话内容是什么？2．奥斯特发现了电流的磁效应是偶然还是必然？电流磁效应的发现有何意义？3．奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的思考？法拉第持怎样的观点？4．其他很多科学家例如安培，科拉顿等物理学家也做过磁生电的试验，可他们都没有成功，他们问题出现在那里？5．法拉第经过无数次试验，经历10年的时间，终于领悟到了什么？6．什么是电磁感应？什么是感应电流？三、问题探究1．通过学习你从奥斯特、法拉第等科学家身上学到了什么？2．科学家对自然现象和自然规律的某些信念在科学发现中起着重要的作用。

结合具体例子说说这种作用。

练习检测1．发现电流磁效应现象的科学家是，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是，发现电磁感应现象的科学家是，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是。

2．1831年8月29日，____________发现了电磁现象；把两个线圈绕在同一个铁环上，一个绕圈接到____ ________，另一个线圈接入____________，在给一个线圈__________或_________的瞬间，发现了另一个线圈中也出现了。

3．下列现象中属于电磁感应现象的是（）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．如图4-1-1所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大小两环的磁通量，则有（）A.Φ1>Φ2B.Φ1<Φ2C.Φ1=Φ2D.无法确定5．恒定的匀强磁场中有一个圆形闭合线圈，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，穿过线圈的磁通量发生了变化（）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运动C．线圈绕任一直径做匀速转动 D．线圈绕任一直径做变速转动6．如图4-1-2所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图所示，另在导线环所在的平面画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外.则B圆内的磁通量（）A．为零 B．是进去的 C．是出来的 D．条件不足，无法判别7．两个圆环A、B，如图4-1-3所示放置，且R A>R B.一条形磁铁轴线过两个圆环的圆心处且与圆环平面垂直，则穿过A、B环的磁通量ΦA和ΦB的关系是……（）A．ΦA>ΦB B．ΦA=ΦB C．ΦA<ΦB D．无法确定8．磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图4-1-4所示，通过恒定电流的导线MN 与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（）A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1=ΔΦ2 C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．无法确定1-1-4图3-1-4图2-1-4图4-1-4图。

学案1划时代的发觉探究感应电流的产生条件[目标定位] 1.知道奥斯特发觉了电流的磁效应、法拉第发觉了电磁感应现象.2.知道磁通量和磁通量变化量的含义.3.知道感应电流的产生条件．一、划时代的发觉[问题设计]哲学家康德说过，各种自然现象之间是相互联系和相互转化并且是和谐统一的．你能举出一些例子吗？这对奥斯特有什么启发？答案摩擦生热表明白机械运动向热运动的转化，而蒸汽机则实现了热运动向机械运动的转化．深受其影响的奥斯特认为电与磁之间可能存在着某种联系，并最终发觉了电流的磁效应．[要点提炼]1．奥斯特梦圆“电生磁”1820年，丹麦物理学家奥斯特发觉载流导体能使小磁针转动，这种效应称为电流的磁效应．2．法拉第心系“磁生电”1831年，英国物理学家法拉第发觉了电磁感应现象，即“磁生电”现象．产生的电流叫做感应电流．他把引起电流的缘由概括为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体．二、磁通量及其变化[问题设计]如图1所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.试求：图1(1)框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？(2)若框架绕OO′转过60°，则穿过框架平面的磁通量为多少？(3)若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？(4)若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量变化量为多少？答案(1)BS(2)12BS(3)－BS(4)－2BS[要点提炼]1．磁通量(1)定义：闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁场的磁感应强度的乘积叫磁通量，符号为Φ.在数值上等于穿过投影面的磁感线的条数．(2)公式：Φ＝BS.其中S为回路平面在垂直磁场方向上的投影面积，也称为有效面积．所以当回路平面与磁场方向之间的夹角为θ时，磁通量Φ＝BS sin_θ，如图2所示．图2(3)单位：韦伯，简称韦，符号Wb.(4)留意：①磁通量是标量，但有正、负之分．一般来说，假如磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“＋”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“－”．②磁通量与平面的匝数无关(填“有关”或“无关”)．2．磁通量的变化量ΔΦ(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS.(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S.(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.特殊提示计算穿过某面的磁通量变化量时，要留意前、后磁通量的正、负值，如原磁通量Φ1＝BS，当平面转过180°后，磁通量Φ2＝－BS，磁通量的变化量ΔΦ＝－2BS.三、感应电流的产生条件[问题设计]1．试验1：如图3所示，导体AB 做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生(填“有”或“无”)．图32．试验2：如图4所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．(填“有”或“无”)图43．试验3：如图5所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S始终闭合，当转变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关始终闭合，滑动变阻器滑动触头不动时，电流表中无电流产生(填“有”或“无”)．图54．上述三个试验产生感应电流的状况不同，但其中确定有某种共同的缘由，完成下表并总结产生感应电流的条件.试验1闭合电路中磁感应强度B不变，闭合电路的面积S①变化共同缘由：⑥闭合电路中⑦磁通量发生变化试验2闭合电路中磁感应强度B②变化，闭合电路的面积S③不变试验3闭合电路中磁感应强度B④变化，闭合电路的面积S⑤不变总结试验1是通过导体相对磁场运动转变磁通量；试验2是磁体即磁场运动转变磁通量；试验3通过转变电流从而转变磁场强弱，进而转变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”．[要点提炼]1．产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．2．特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．在利用“切割”来争辩和推断有无感应电流时，应当留意：(1)导体是否将磁感线“割断”，假如没有“割断”就不能说切割．如图6所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线．图6(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如图丁．假如由切割不简洁推断，则要回归到磁通量是否变化上去．[延长思考]电路不闭合时，磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象？答案当电路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象．一、磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算例1如图7所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一金属线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化状况是()图7。

划时代的发现【教学目标】1．知识与技能(1)知道奥斯特实验、电磁感应现象．(2)了解电生磁和磁生电的发现过程．(3)知道电磁感应和感应电流的定义．2．过程与方法(1)通过阅读使学生掌握自然现象之间是相互联系和相互转化的．(2)通过学习了解科学家们在探究过程中的失败和贡献，从中学习科学探究的方法和思想．(3)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)通过学习，培养学生正确的探究自然规律的科学态度和科学精神．(2)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．(3)以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己．【教学重难点】(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)领悟科学探究的方法和艰难历程．【课时】1课时【课程类型】新授课【教学准备】小磁针、长直导线、电源，开关、导线若干、闭合铁芯、两个线圈、电流计等。

【导入新课】[事件1]教学任务：作为全章的第1节，首先导入整章概貌。

教师引导：在上一册(选修3—1)我们学习了有关电场和磁场的知识，对电现象和磁现象有了较为深刻的理解。

我们已经知道电荷能够通过“感应”使附近的导体出现电荷，电流能够在其周围“感应”出磁场，那么磁场能否“感应”出电流呢？回答是肯定的，这就是电磁感应现象。

从这节课开始，我们就来学习这方面的知识。

[事件2]教学任务：创设情景，导入本节新课。

情景导入：【演示】电流的磁效应实验：连接通电直导线、电源、开关，并且将直导线南北方向放置，小磁针平行放在直导线下面，然后闭合开关，观察小磁针的运动。

教师引导：大家看到了什么现象？观察并描述：接通电源时，小磁针发生了转动。

讨论与交流：上述现象说明了什么问题？总结与归纳：这就是电流的磁效应现象，是由奥斯特发现的。

这个现象说明了在电流的周围产生了磁场，而通过磁场的作用使得小磁针发生转动。

教师引导：电流的磁效应是在什么样的背景下发现的？它的发现有着怎样的曲折历程？电流能够在其周围“感应”出磁场，那么磁场能否“感应”出电流呢？这节课我们就来了解科学家们的探究历程，领悟其中的科学道理……【讲授新课】[事件3]教学任务：奥斯特梦圆“电生磁”——电流磁效应的发现。

4.1划时代的发现【学习目标】（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。

【自主学习】想一想：18世纪末19世纪初一些独具慧眼的科学家提出了各种自然现象之相互联系和相互转化的思想，这也为物理学的发展起到了指导作用。

填一填：一次偶然的机会奥斯特发现了电流的磁效应，提示了电现象与磁现象之间的联系。

填一填：法拉第在奥斯特的基础上进行了一系列的实验，但均以失败而告终，其原因是：他认为有了磁场就一定会有电流。

填一填：法拉第经过长期不懈的努力最终发现：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体等都可发生电磁感应现象，产生的电流称为感应电流，即“磁生电”是一种变化或运动过程。

议一议：奥斯特和法拉第等物理学家对物理学的发展作出了重要的贡献，他们成功的要素是什么？我们应该从中学习些什么呢？【典例剖析】例1奥斯特的实验证实了电流的周围存在磁场，法拉第经过10年的努力终于发现了利用磁场产生电流的途径，法拉第认识到必须在变化、运动的过程中才能利用磁场产生电流。

法拉第当时归纳出五种情形，请说出这五种情形各是什么。

解析法拉第把能引起感应电流的实验现象归纳为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。

它们都与变化和运动有关。

拓展法国物理学家安培也曾将恒定电流或磁铁放在导体线圈的附近，希望在线圈中看到被“感应”出来的电流，可是这种努力均无收获。

因为“磁生电”是在变化或运动中产生的物理现象。

例2 自然界的确存在对称美，质点间的万有引力F=Gm1m2/r2和电荷间的库仑力F=kq1q2/r2就是一个对称美的例子。

人教版选修3-2第四章第一节划时代的发现学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、填空题1．发现电流磁效应现象的科学家是___________，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是__________，发现电磁感应现象的科学家是___________，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是___________。

二、多选题2．关于磁通量的说法中，正确的是（）A．穿过一个面的磁通量等于磁感应强度和该面面积的乘积B．在匀强磁场中，穿过某平面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积C．穿过一个面的磁通量就是穿过该面的磁感线条数D．地磁场穿过地球表面的磁通量为零。

三、单选题3．在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便且效果明显，通电直导线应（）A．平行于南北方向，位于小磁针上方B．平行于东西方向，位于小磁针上方C．平行于东南方向，位于小磁针下方D．平行于西南方向，位于小磁针下方4．一根直导线南北放置，当导线中开始通以由北向南的电流时，在直导线上方放置的小磁针的N极将（）A．由北向东偏转B．由北向西偏转C．由南向东偏转D．由南向西偏转5．在闭合的铁芯上绕一组线圈，线圈与滑动变阻器、电池构成闭合电路，如图所示，假设线圈产生磁感线全部集中在铁芯内．a、b、c为三个闭合的金属圆环，位置如图所示．当滑动变阻器的滑动触头左右滑动时，磁通量发生变化的圆环是（）A．a、b、c三环B．a、b两环C．b、c两环D．a、c两环6．如图所示面积为S矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中以轴OO′匀速转动，角速度为ω，若从图示位置开始计时，则穿过线圈的磁通量随时间变化的关系是（）A．Ф=BSsinωt B．Ф=BScosωtC．Ф=BS D．Ф=0四、解答题7．边长为10cm匝数为10的正方形线圈垂直于磁感应强度B的方向置于0.2T的匀强磁场中试求：（1）图示位置时穿过线圈的磁通量为多少？（2）若将线圈以一边为轴转过60°则穿过线圈的磁通量为多少？（3）若将线圈以一边为轴转过180°，则穿过线圈的磁通量变化了多少？8．如图所示，磁感应强度为B的有界匀强磁场垂直穿过边长为a的正三角形线圈（磁场的边界也为正三角形，面积与线圈的面积相等）．试求：在将线圈绕其重心逆时针转过60°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量为多少？参考答案1．奥斯特安培法拉第库仑【解析】发现电流磁效应现象的科学家是奥斯特。