2019-2020年《感生电动势和动生电动势》教学设计WORD版

课时：2课时教学目标：1. 理解动生电动势的概念和产生原理。

2. 掌握动生电动势的计算方法。

3. 能够运用动生电动势解决实际问题。

教学重点：1. 动生电动势的概念和产生原理。

2. 动生电动势的计算方法。

教学难点：1. 动生电动势与法拉第电磁感应定律的关系。

2. 动生电动势在实际问题中的应用。

教学准备：1. 多媒体课件2. 电磁感应实验器材3. 学生练习题教学过程：第一课时一、导入1. 回顾法拉第电磁感应定律，引导学生思考动生电动势的概念。

2. 引出本节课主题：动生电动势。

二、新课讲授1. 动生电动势的概念：当导体在磁场中运动时，导体两端会产生电动势，称为动生电动势。

2. 动生电动势的产生原理：导体在磁场中运动时，导体内的自由电荷受到洛伦兹力作用，产生电荷分离，从而在导体两端产生电动势。

3. 动生电动势的计算方法：a. 洛伦兹力公式：F = qvB，其中F为洛伦兹力，q为电荷量，v为电荷速度，B为磁感应强度。

b. 动生电动势公式：E = BLv，其中E为动生电动势，B为磁感应强度，L为导体长度，v为导体速度。

三、课堂练习1. 计算一段导体在磁场中运动时的动生电动势。

2. 分析动生电动势与法拉第电磁感应定律的关系。

四、课堂小结1. 总结动生电动势的概念、产生原理和计算方法。

2. 强调动生电动势与法拉第电磁感应定律的联系。

第二课时一、导入1. 回顾上节课内容，引导学生思考动生电动势在实际问题中的应用。

二、新课讲授1. 动生电动势在实际问题中的应用：a. 发电机：利用导体在磁场中运动产生动生电动势，将机械能转化为电能。

b. 变压器：利用动生电动势原理，实现电压的升降。

c. 电动机：利用动生电动势原理，将电能转化为机械能。

2. 分析动生电动势在实际问题中的应用实例。

三、课堂练习1. 分析一个发电机的工作原理，说明其如何利用动生电动势将机械能转化为电能。

2. 分析一个变压器的工作原理，说明其如何利用动生电动势实现电压的升降。

第五節 感生電動勢和動生電動勢（一）知識與技能1．知道感生電場。

2．知道感生電動勢和動生電動勢及其區別與聯繫。

（二）過程與方法通過同學們之間的討論、研究增強對兩種電動勢的認知深度，同時提高學習物理的興趣。

（三）情感、態度與價值觀通過對相應物理學史的瞭解，培養熱愛科學、尊重知識的良好品德。

教學重點感生電動勢與動生電動勢的概念。

教學難點對感生電動勢與動生電動勢實質的理解。

教學方法討論法，講練結合法教學用具：電腦，投影儀。

教學過程（一）引入新課教師：我們在恒定電流以章中學過電源和電動勢。

大家回顧一下，什麼是電源？什麼是電動勢？學生甲：電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉化為電能的裝置。

學生乙：如果電源移送電荷q 時非靜電力所做的功為W ，那麼W 與q 的比值qW ，叫做電源的電動勢。

用E 表示電動勢，則：qW E教師：同學們回答得很好。

教師：電源有好多種，比如乾電池、手搖發電機等。

請分別說出這些電源中的非靜電力作用和能量轉化情況。

學生：乾電池中的非靜電力是化學作用，把化學能轉化為電能；手搖發電機的非靜電力是電磁作用，把機械能轉化為電能。

教師：不同的電源，非靜電力可能不同，但從能量轉化的角度看，他們所起的作用是相同的，都是把其他形式能轉化為電能。

從這個角度看，電源的電動勢所描述的物理意義是什麼？請舉例說明。

學生：電動勢描述了電源把其他形式能轉化為電能的本領，即表徵非靜電力對自由電荷做功的本領。

不如，乾電池的電動勢是1.5V，表示把1C正電荷從電源負極搬到正極，非靜電力做功1.5 J，而蓄電池電動勢是2.0V，表示把1C正電荷從電源負極搬到正極，非靜電力做功2.0 J，我們說蓄電池把化學能轉化為電能的本領比乾電池大。

教師：同學們說得很好。

教師：在電磁感應現象中，要產生電流，必須有感應電動勢。

這種情況下，哪一種作用扮演了非靜電力的角色呢？下面我們就來學習相關的知識。

（二）進行新課1、感應電場與感生電動勢教師：投影教材圖4.5-1，穿過閉會回路的磁場增強，在回路中產生感應電流。

知识导学在本节的学习中，要注重对概念的理解，因为本节的概念比较抽象，只有把基础知识吃透，才能学好本节知识.本节所学的动生电动势和感生电动势具有相对性，所以应当用比较法去学习.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，所以要具体情况具体对待，不能混为一谈.但是不管哪一种电动势，法拉第电磁感应定律、楞次定律都成立.疑难导析1.如图4-5-1所示，一根无限长的载流直导线，它的附近放置着一个矩形线圈，其匝数为N，矩形线圈的长为l，宽为a，线圈一边与导线相距为d.在导线中通以随时间变化的电流，这时导线所产生的磁场是变化的磁场，从而使通过线圈所包围面积的磁通量发生变化，在线圈上产生了感应电动势.显然，这种感应电动势就是我们所说的感生电动势.图4-5-12.由感应电场产生的感应电动势为感生电动势，此时非静电力是感生电场对自由电荷的作用，而动生电动势是由于导体运动而产生的感应电动势.当一段导体在做切割磁感线的运动时相当于一个电源，这时的非静电力，则与洛伦兹力有关.问题导思洛伦兹力总是与电荷的运动方向垂直.因此，洛伦兹力对电荷不做功，但是动生电动势又等于洛伦兹力搬运单位正电荷所做的功，这就是说两者有矛盾？其实并不矛盾，运动导体中的自由电子，不仅随导体以速度v运动，而且还沿导体以速度u做定向移动，正是这个定向移动才产生感应电流，如图4-5-3所示.因此，导体中的电子的速度V等于v和u的合速度，所以电子受到的洛伦兹力为F V=eVB，F V与合速度V垂直，它对电子不做功，F V的一个分量是F1=evB，这个分力做功，产生动生电动势.F V的另一个分量是F2=euB，阻碍导体运动，做负功.可以证明两个分力F1和F2所做功的代数和为零.结果仍然是洛伦兹力并不提供能量，而只是起传递能量的作用，即外力克服洛伦兹力的一个分力F2所做的功通过另一个分力F1转化为感应电流的能量.图4-5-3典题导考本类问题中的恒量与变量必须分清楚，导体不动，磁场发生变化，产生感生电动势，由于变化率是定值，则E、I均为恒量.但ab杆受到的安培力随磁场的增强而增大，以后就是一个纯力学问题了.【典题变式】如图4-5-5所示，匀强磁场方向垂直于线圈平面，先后两次将线圈从同一位置匀速地拉出有界磁场，第一次拉出时的速度为v，第二次拉出时的速度为2v.这两次拉出线圈的过程中，下列说法错误的是（）图4-5-5A.线圈中的感应电流之比为1∶2B.线圈中产生的电热之比为1∶2C.施力的方向与速度方向相同，外力的功率之比为1∶2D.流过线圈任一截面的电荷量之比为1∶1答案：C。

第5节感生电动势和动生电动势
现行教材所没有的
两种感应电动势有区别（引自《物理学名词》）
感应电动势induction electromotive force
感生电动势induced electromotive force
动生电动势motional electromotive force
产生原因：与感应电场有关、与洛伦兹力有关
P22例题电子感应加速器，目的是在真实情境中练习楞次定律，不是增加一个知识点。

产生动生电动势时，非静电力与洛伦兹力有关系。

P23，问题的引入借用图4.5-3的实例
1. 自由电荷大致沿什么方向运动？
2. 电荷是否会永远运动下去？
3. 导体棒的哪端电势比较高？
4. 如果用导线把C、D两端连到磁场外的……
仍是为了：科学探究精神的体现、学习方式的改变。

感生电动势和动生电动势一、学习目标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二、预习案（一）、电磁感应现象中的感生电场1．感生电场：英国物理学家麦克斯韦认为，磁场时会在空间激发一种电场——感生电场．2．感生电动势：由产生的电动势叫做感生电动势。

的方向与所产生的方向相同，可根据楞次定律和右手螺旋定则来判断，感生电动势中的“非静电力”是对自由电荷的作用．（二）、电磁感应现象中的洛伦兹力1．动生电动势：由于而产生的感应电动势．2．动生电动势中的“非静电力”：自由电荷因随导体棒运动而受到，非静电力与.有关．3．动生电动势中的功能关系：闭合电路中，导体棒做切割磁感线运动时，克服做功，其他形式的能转化为.三、课上探究（一）、理论探究感生电动势的产生1、在图中画出感应电流的方向。

2、是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动？3、感生电场的存在与闭合回路的存在有无关系？感生电场的方向如何？（二）、实际应用----电子感应加速器1、说出穿过真空室内磁场的方向？2、由图知电子沿什么方向运动？3、要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何？4、由感生电场引起的磁场方向如何？线圈中电流怎样变化？（三）、理论探究动生电动势的产生思考与讨论1、动生电动势是怎样产生的？2、什么力充当非静电力？提示1、导体中的自由电荷受到什么力的作用？它将沿导体棒向哪个方向运动？2、导体棒的哪端电势比较高？3、非静电力与洛伦兹力有关吗？4、如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中的电流沿什么方向？讨论1、洛伦兹力做功吗？2、能量是怎样转化的？3、推导动生电动势的表达例题：光滑导轨上架一个直导体棒MN，设MN向右匀速运动的速度为V，MN长为L,不计其他电阻求：（1）导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向？（2）导体MN受到的外力的大小和方向？（3）MN向右运动S位移，外力克服安培力做功的表达式是什么？（4）在MN向右运动S位移过程中感应电流做功是多少？练习：1、一个带正电粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图所示，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的（）A.动能不变B.动能增大C.动能减小D.以上情况都可能2、如图所示，一正方形闭合金属线框，从距离匀强磁场上边界h高处，由静止开始沿竖直平面自由下落，线圈平面始终垂直于匀强磁场的方向，且磁场区域高度大于线框的边长．对线框进入磁场的过程，以下描述正确的是（BD）A．线框有可能做匀变速运动B．若线框做变速运动，加速度一定减小C．若h足够大，线框可能反弹向上运动D．h越大，线框的机械能损失越多四、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（）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 Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2 Wb ，则（ ）A ．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2 VB ．线圈中的感应电动势一定是2 VC ．线圈中的感应电流一定是每秒减少2 AD ．线圈中的感应电流一定是2 A3．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（ ）A ．v1＝v2，方向都向右B ．v1＝v2，方向都向左C ．v1>v2，v1向右，v2向左D ．v1>v2，v1向左，v2向右4．如图所示，面积为0.2 m2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=6Ω，线圈电阻R2=4Ω，求：（1）磁通量变化率，回路的感应电动势；（2）a 、b 两点间电压Uab5．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=__________6、如图所示，A 、B 为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A 、B 管上端的管口无初速释放，穿过A 管的小球比穿过B 管的小球先落到地面．下面对于两管的描述中可能正确的是（ ）A ．A 管是用塑料制成的，B 管是用铜制成的B ．A 管是用铝制成的，B 管是用胶木制成的C ．A 管是用胶木制成的，B 管是用塑料制成的D ．A 管是用胶木制成的，B 管是用铝制成的 7、如图所示，光滑导轨宽0.4m ，均匀变化的磁场垂直穿过其面，方向如图，磁场的变化如图所示，金属棒ab 的电阻为1Ω，导轨电阻不计，自t=0时，ab 棒从导轨最左端，以v=1m/s 的速度向右匀速运动，则（ ）A ．1s 末回路中的电动势为1.6VB ．1s 末棒ab 受安培力大小为0.64NC ．1s 末回路中的电动势为0.8VD ．1s 末棒ab 受安培力大小为1.28参考答案1、B2、BD3、C4、（1）4V （2）2.4A5、nS qR2 6、：AD 7、AD。

年月日中小学课堂教学教案（一）引入新课什么是电源？什么是电动势?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，叫做电q源的电动势。

用E表示电动势，则：E =Wq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i、感应电场与感生电动势投影教材图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。

ISO1理牝科学研究中常晏怖和応速电&电F悠恢加速番就足利用感生电场fit电子加速的设备.它的基举原理如图丄笊三所;几I .下为业磁铁的两个班扱.憊极Z间有个环形真空率'电「朴」〔空电中阪恻闕运动Jti整铁线阍电就的人小、h 向可以变化.产生的懋应魁场便电子加速“上图为帽稠・下图为真空巒的俯視图，励果从口可卜朴.堪子沿逆时针方向运动’ 哪么乌电磁铁线團电说的方向与图示庁向致时’电流的大小应”谖忑样变化才能便贬产加速？如果电渡的方向寸图斥方向相反，厂》电子耙*为便电了枷速*业流瓦应怎样哽化？\s\_7y教学活动学生活动2、洛伦兹力与动生电动势（投影）思考与讨论。

4曲4.5-3.导休琴£75在均；｝華祷申运动.X 白由电荷會随看导低铮运劲*并固北爱別浴怆截力：挙体 中自由电背的佥运幼&空间丸致沿什2方为？沟了方便* 丁以认 专导体中的曲由电符址正电荷・盘#俸伴一苣远越下去*自由电荷是否也含洱豪昂体悴一亶 运动下去？为什笨？生导你悴岭畔鳩电势比校禺？屯矗熹用导锲杷匚口两站连列時怜箱的一个用电胖上*旱律 轉中电就是洱什芸方向的？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。

教学活动（一）引入新课什么是电源？什么是电动势？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q W ，叫做电源的电动势。

用E 表示电动势，则：qW E 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投影教材图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。

2、洛伦兹力与动生电动势学 生 活 动（投影）思考与讨论。

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。

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。

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。

（四）实例探究感生电场与感生电动势【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（）磁场变强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．以上说法都不对答案：AC 洛仑兹力与动生电动势【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 ．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解析：如图所示，当导体向右运动时，其内部的自由电子因受向下的洛仑兹力作用向下运动，于是在棒的B 端出现负电荷，而在棒的 A 端显示出正电荷，所以A 端电势比 B端高．棒 AB 就相当于一个电源，正极在A 端。

吴 维 根教学目标1、了解感生电动势产生的原因，会用楞次定律来判断闭合回路中产生的感应电流的方向。

2、了解动生电动势产生的原因，会用右手定则来判断做切割磁感线运动的导体棒中的感应电流方向。

3、了解电子感应加速器的结构和基本工作原理。

教学重点感生电动势和动生电动势的形成原因教学难点对感生电场的理解教学过程感生电场和感生电动势1、感生电场：英国科学家莫克斯韦认为：磁场变化时会在空间激发一种电场，如果此刻空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在这种电场作用下做定向运动，形成电流，这种由变化磁场而产生的电场叫做感应电场。

2、感生电动势：①概念：由感生电场而产生的电动势叫做感生电动势；②计算公式：E=S tB n ∆∆。

3、电磁感应加速器①原理图②分析产生图示电流线圈中电流强度大小应如何变化。

洛伦兹力与动生电动势1、动生电动势产生的原因：是由随棒运动的自由电荷受到洛伦兹力作用的缘故。

2、动生电动势的大小：E=BLV3、安培力作的功等于闭合电路中产生的电能例题例1、1991年，科学家在“阿特兰蒂斯”号航天飞机上进行过一项利用金属缆绳发电的试验，在航天飞机正常飞行时，从机上对准地心发射出一根长20km 的金属缆绳；缆绳的总阻值为800Ω。

设航天飞机的飞行高度为300km，速度为7.7×103m/s，地球半径为6400km，地磁场水平分强度为3.5×10-5T，根据设计实验要求，该金属缆绳中能产生3A电流，然而该试验由于缆绳断裂只取得部分成功，试估算：（1）缆绳能提供的电压。

（2）若按设计要求，航天飞机绕地球飞行一周可获得的电能为多大？例2、如图所示，竖直向上的匀强磁场磁感强度B0=0.5T，并以tB∆∆=0.1T/s在变化。

水平导轨电阻不计，且不计摩擦，其宽度0.5m，在导轨上l=0.8m处搁一导体，导体电阻R=0.1Ω，并用水平细绳通过定滑轮吊着质量M=2kg 的重物，电阻R=0.4Ω，则经多长时间能吊起重物。