高中物理 第1章 电磁感应与现代社会 学案1 电磁感应——划时代的发现同步备课学案 沪科版选修32

电磁感应第1节《划时代的发现》 ◆三维目标（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。

◆教学重点难点重点：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。

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。

◆教学用具磁针、导线、线圈、电源、法拉第线圈等◆教学过程新课引入：视频《璀璨你世界——电力广告》，源源不断的电力是经济的命脉，我们的生活因有电而璀璨，那么什么情境下能产生电呢？这一重大的发现又是谁呢？让我们一起领略这划时代的发现。

一、奥斯特梦圆“电生磁”提出问题：电与磁有怎样的关系呢？通过上一章学习我们知道电可生磁，让我们重温那段历史。

◆看似无关1．电学的发展2．磁学的发展问：猜想:电与磁有联系吗?（生：有一定的联系）师：当年包括库仑、安培等著名的物理学家都认为电与磁是互不相关的两回事。

◆转化思想师：摩擦生热表明了机械运动向热运动转化，而蒸汽机则实现了热运动向机械运动的转化，于是，一些独具慧眼的哲学家如康德等提出了各种自然现象之间的相互联系和转化的思想。

由于受康德哲学与谢林等自然哲学家的哲学思想的影响，奥斯特坚信电与磁之间是有联系。

1803年奥斯特指出：“物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中”。

◆孜孜以求公元前6世纪古希腊人发现电 1734年，电荷间相互作用 1745年，发现莱顿瓶 1752年，提出了正负电性 1785年，电力的平方反比定律 公元前一世纪磁石的排斥作用 公元300年中国发明航海罗盘 1600年，磁极成对出现 1750年，磁力的平方反比定律 公元前6世纪发现磁石吸铁为了研究电生磁，奥斯特做了大量的实验，（奥斯特研究的历程）静止的电荷，小磁针不发生偏转，不会产生磁场→运动的电荷（接下来奥斯特使用运动的电荷）→电流（最后奥斯特使用电流），小磁针由于地磁场作用，静止时指示南北方向。

高中物理十年级上册《电磁感应(一)》教
案教学设计
教学目标
- 了解电磁感应的基本概念和原理。

- 学会计算感应电动势和感应电流的大小。

- 理解迈克尔逊-莫雷实验的意义和结果。

教学内容
1. 电磁感应的基本概念
- 电磁感应现象的产生和条件
- 感应电动势的定义和计算公式
- 感应电流的产生和方向
2. 电磁感应的原理
- 法拉第电磁感应定律的表达式和应用
- 楞次定律的内容和应用
3. 迈克尔逊-莫雷实验
- 实验装置和原理
- 实验结果和意义
教学活动
1. 实验演示：通过改变磁场的强弱和方向，演示电磁感应的现象。

2. 讨论和解析：讲解电磁感应的基本概念并引导学生进行讨论，解析感应电动势和感应电流的计算过程。

3. 实验探究：设计实验，通过改变线圈的匝数、磁场的强弱等
因素，探究感应电动势和感应电流的关系。

4. 迈克尔逊-莫雷实验：介绍实验装置和原理，并带领学生进
行相关讨论，解析实验结果和意义。

教学评估
1. 课堂练：布置简答题和计算题，检测学生对电磁感应的理解
和计算能力。

2. 实验报告：要求学生撰写关于感应电动势和感应电流实验的
报告，评估他们的实验设计和数据分析能力。

教学反思
针对学生的反馈和表现，及时调整教学策略和方法，保证教学
进度和效果。

以上是《电磁感应(一)》的教案教学设计，希望能够帮助学生全面理解电磁感应的基本概念和原理，并通过实验和讨论培养他们的实验设计和分析能力。

1.3 探究感应电动势的大小[目标定位] 1.能区分磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ和磁通量的变化率ΔΦΔt.2.理解和掌握法拉第电磁感应定律，并能应用于计算感应电动势的大小.3.能够运用E ＝BLv 或E ＝BLv sin θ计算导体切割磁感线时的感应电动势．一、法拉第电磁感应定律实验探究：感应电动势大小与磁通量变化的关系实验装置如图1所示，根据实验结果完成表格(填“较大”或“较小”)，然后回答下列问题．图1表1同样速度快速插入线圈 不同速度插入线圈一条磁铁 两条磁铁 一条磁铁 两条磁铁 指针摆动角度 相对____ 相对____角度大小和磁铁条数无必然联系表2 一条磁铁缓慢插入线圈 一条磁铁快速插入线圈N 极向下 S 极向下 N 极向下S 极向下 指针摆动角度____ ________ ____ (1)在实验中，为什么可以用电流表指针偏转角度大致判断感应电动势的大小？(2)感应电动势的大小跟磁通量变化的大小有关吗？(3)感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关吗？(4)磁场方向对感应电动势的大小是否有影响？答案 较小 较大 较小 较小 较大 较大(1)穿过闭合电路的Φ变化⇒产生E 感⇒产生I 感．由闭合电路欧姆定律I ＝E R ＋r 知，当电路的总电阻一定时，E 感越大，I 感越大，指针偏转角度越大． (2)感应电动势的大小跟磁通量变化的大小无必然联系． (3)磁通量变化相同时，磁通量变化越快，感应电动势越大．(4)磁场方向对感应电动势的大小没有影响．[要点总结]1．内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．2．公式：E ＝n ΔΦΔt，其中n 为线圈匝数，ΔΦ总是取绝对值． 此公式一般用来表示Δt 时间内感应电动势的平均值．3．对法拉第电磁感应定律的理解(1)磁通量的变化率ΔΦΔt 和磁通量Φ没有(填“有”或“没有”)直接关系．Φ很大时，ΔΦΔt可能很小，也可能很大；Φ＝0时，ΔΦΔt可能不为0. (2)E ＝n ΔΦΔt 有两种常见形式：①线圈面积S 不变，磁感应强度B 均匀变化：E ＝n ΔB ΔtS .②磁感应强度B 不变，线圈面积S 均匀变化：E ＝nB ·ΔS Δt .(其中ΔΦΔt是Φ－t 图像上某点切线的斜率，ΔB Δt为B －t 图像上某点切线的斜率) (3)产生感应电动势的那部分导体相当于电源．如果电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在．例1 关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是 ( )A ．穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就一定最大B ．穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增大C ．穿过线圈的磁通量Φ等于0，所产生的感应电动势就一定为0ΔΦD．穿过线圈的磁通量的变化率Δt越大，所产生的感应电动势就越大答案 D解析 根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率ΔΦΔt 成正比，与磁通量Φ及磁通量的变化量ΔΦ没有必然联系．当磁通量Φ很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量Φ等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也会很大，而ΔΦ增大时，ΔΦΔt 可能减小．如图所示，t 1时刻，Φ最大，但E ＝0；0～t 1时间内ΔΦ增大，但ΔΦΔt减小，E 减小；t 2时刻，Φ＝0，但ΔΦΔt最大，E 最大．故D 正确．例2 如图2甲所示的螺线管，匝数n ＝1 500匝，横截面积S ＝20 cm 2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化．图2(1)2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？(2)磁通量的变化率多大？(3)线圈中感应电动势的大小为多少？答案 (1)8×10－3 Wb (2)4×10－3 Wb/s (3)6 V解析 (1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，则Φ1＝B 1S ，Φ2＝B 2S ，ΔΦ＝Φ2－Φ1，所以ΔΦ＝ΔBS ＝(6－2)×20×10－4 Wb ＝8×10－3 Wb(2)磁通量的变化率为ΔΦΔt ＝8×10－32Wb/s ＝4×10－3 Wb/s (3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小E ＝n ΔΦΔt＝1 500×4×10－3 V ＝6 V.二、导体切割磁感线时的感应电动势如图3所示，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 ，ab 以速度v 匀速垂直切割磁感线，求回路中产生的感应电动势．图3答案 设在Δt 时间内导体由原来的位置运动到a 1b 1，如图所示，这时闭合电路面积的变化量为ΔS ＝Lv Δt穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝B ΔS ＝BLv Δt根据法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt＝BLv . [要点总结] 1．当导体平动垂直切割磁感线时，即B 、L 、v 两两垂直时(如图4所示)E ＝BLv .图42．公式中L 指有效切割长度，即导体在与v 垂直的方向上的投影长度．图5图5甲中的有效切割长度为：L ＝cd sin θ；图乙中的有效切割长度为：L ＝MN ；图丙中的有效切割长度为：沿v 1的方向运动时，L ＝2R ；沿v 2的方向运动时，L ＝R .[延伸思考] 如图6所示，如果处在匀强磁场(磁感应强度为B )中的长为L 的直导线的运动方向与直导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角θ(θ≠90°)，则此时直导线上产生的感应电动势表达式是什么？图6答案如图所示，可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1＝v sin θ和平行于磁感线的分量v2＝v cos θ.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＝BLv sin θ.例3如图7所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L，当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差大小为( )图7A．BLv B．BLv sin θC．BLv cos θD．BLv(1＋sin θ)答案B解析杆切割磁感线的有效长度为L sin θ，故B正确．例4如图8所示，水平放置的两平行金属导轨相距L＝0.50 m，左端接一电阻R＝0.20 Ω，磁感应强度B＝0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，长度也为0.50 m的导体棒ac垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒接触良好且电阻均可忽略不计．当ac棒以v＝4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：图8(1)ac 棒中感应电动势的大小；(2)回路中感应电流的大小；(3)维持ac 棒做匀速运动的水平外力的大小和方向．答案 见解析解析 (1)ac 棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小为E ＝BLv ＝0.40×0.50×4.0 V＝0.80 V.(2)回路中感应电流大小为I ＝E R ＝0.800.20A ＝4.0 A. (3)ac 棒受到的安培力大小为F 安＝BIL ＝0.40×4.0×0.50 N＝0.80 N ，由右手定则知，ac 棒中感应电流由c 流向a .由左手定则知，安培力方向水平向左．由于导体棒匀速运动，水平方向受力平衡，则F 外＝F 安＝0.80 N ，方向水平向右．1．(对法拉第电磁感应定律的理解)如图9所示，半径为R 的n 匝线圈套在边长为l 的正方形abcd 之外，匀强磁场垂直穿过该正方形，当磁场以ΔB Δt的变化率变化时，线圈产生的感应电动势的大小为( )图9A ．πR 2ΔB ΔtB ．l 2ΔB ΔtC ．n πR 2ΔB ΔtD ．nl 2ΔB Δt答案 D解析 由题意可知，线圈中磁场的面积为l 2，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势大小为E ＝n ΔΦΔt ＝nl 2ΔB Δt，故只有选项D 正确．2．(公式E ＝n ΔΦΔt的应用)(多选)如图10甲所示，线圈的匝数n ＝100匝，横截面积S ＝50 cm 2，线圈总电阻r ＝10 Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间做如图乙所示规律变化，则在开始的0.1 s 内( )图10A ．磁通量的变化量为0.25 WbB ．磁通量的变化率为2.5×10－2 Wb/sC ．a 、b 间电压为0D ．在a 、b 间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A答案 BD 解析 通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，由于0时刻和0.1 s 时刻的磁场方向相反，则磁通量穿入的方向不同，则ΔΦ＝(0.1＋0.4)×50×10－4 Wb ＝2.5×10－3 Wb ，A 项错误；磁通量的变化率ΔΦΔt ＝2.5×10－30.1Wb/s ＝2.5×10－2 Wb/s ，B 项正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a 、b 间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E ＝n ΔΦΔt＝2.5 V 且恒定，C 项错误；在a 、b 间接一个理想电流表时相当于a 、b 间接通而形成回路，回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小I ＝E r ＝2.510A ＝0.25 A ，D 项正确． 3．(公式E ＝BLv 的应用)如图11所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v 沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E ，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相互垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v 运动时，棒两端的感应电动势大小为E ′.则E ′E等于( )图11A.12B.22C ．1 D.2 答案 B解析 设折弯前金属棒切割磁感线的长度为L ，E ＝BLv ；折弯后，金属棒切割磁感线的有效长度为l ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫L 22＋⎝ ⎛⎭⎪⎫L 22＝22L ，故产生的感应电动势为E ′＝Blv ＝B ·22Lv ＝22E ，所以E ′E ＝22，B 正确．如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。

1.1 电磁感应——划时代的发现[先填空]1.1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导线能使小磁针偏转，说明电流产生磁场，这种作用称为电流的磁效应.2.1831年，19世纪伟大的物理学家法拉第发现了电磁感应现象.3.由磁得到电的现象叫做电磁感应现象.在电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流.[再判断]1.首先发现电磁感应现象的科学家是奥斯特.(×)2.电磁感应现象是把电转变为磁的过程.(×)3.穿过闭合线圈的磁通量发生变化，一定能产生感应电流.(√)[后思考]研究磁生电的科学家很多，为什么没有成功？【提示】很多科学家在实验中没有注意到磁场的变化、导体与磁场之间的相对运动等环节，只想把导体放入磁场中来获得电流，这实际上违背了能量转化与守恒定律.[合作探讨]1821年，英国科学家法拉第评价奥斯特的发现：“他突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明.”1822年，法拉第在一篇日记中写下了要“由磁生电”的豪言壮语.探讨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？【提示】奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：既然电流能够引发磁针的运动，那么磁铁也会使导线产生电流.法拉第坚信：磁与电之间也应该有类似的“感应”.探讨2：法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，法拉第由此领悟到了什么？【提示】多次失败后，1831年8月29日，法拉第终于发现了电磁感应现象.他立即领悟到：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应.[核心点击]1.从“电生磁”到“磁生电”(1)自1820年奥斯特发现了电流的磁效应后，许多科学家就想到了利用磁场来获得电流，并为之做了很多的努力，但都未获得成功.(2)很多科学家在利用磁场来获得电流的过程中经历了很多次失败，其主要原因是思想意识问题，即没有从“稳态”的猜想转变到“暂态”的考虑上来.2.电磁感应现象和电流磁效应的关系1.首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是( )A.安培和法拉第B.法拉第和楞次C.奥斯特和安培D.奥斯特和法拉第【解析】1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，选项D正确.【答案】 D2.法拉第发现了“磁生电”的现象，不仅推动了电磁理论的发现，而且推动了电磁技术的发展，引领人类进入了电气时代.下列哪些器件工作时用到了法拉第的“磁生电”的现象( )A.电视机的显像管B.磁流体发电机C.指南针D.电磁炉【解析】电视机的显像管利用了电子在电场中的偏转，故A错；磁流体发电机利用了带电粒子在磁场力作用下的偏转，故B错；指南针利用了地磁场对磁极的作用，故C错；电磁炉利用了变化的磁场使被加热物体(铁锅)中产生感应电流而发热，即利用了“磁生电”，故D对.【答案】 D3.下列现象中属于电磁感应现象的是( )【导学号：72000000】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【解析】选项A是通电导体在磁场中受到安培力作用，不属于电磁感应现象；选项B 是利用磁场产生电流，是电磁感应现象；选项C是铁磁性物质在磁场中被磁化，内部的分子电流方向在外磁场的作用下趋于一致，但不属于利用磁场产生电流，所以它也不属于电磁感应现象；选项D是电流的磁效应，是电磁感应的逆效应.【答案】 B电磁感应现象是磁生电现象.电生磁的现象不属于电磁感应现象.[先填空]1.能够产生感应电流的三个典型的实验是(1)条形磁铁和线圈发生相对运动.(2)闭合电路中导体切割磁感线.(3)改变原线圈中电流，在副线圈中产生感应电流.2.法拉第把可以产生电磁感应的情况概括为(1)变化的电流.(2)变化的磁场.(3)运动的磁铁.(4)在磁场中运动的导体等.3.实验结论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.[再判断]1.只要闭合线圈做切割磁感线运动，就一定能产生感应电流.(×)2.当导体棒切割磁感线时，就一定会发生电磁感应现象.(√)3.闭合线圈和磁场发生相对运动时，一定能产生感应电流.(×)[后思考]如图1­1­1所示，把一条大约10 m长的电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路.两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗？简述你的理由.你认为两个同学沿哪个方向站立时，发电的可能性比较大？图1­1­1【提示】闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，闭合电路中有感应电流产生.当两个同学迅速摇动电线时，相当于闭合电路的部分导体切割地磁场的磁感线，因此可以发电.当摇动电线的方向与地磁场平行时无感应电流，而当摇动电线的方向与地磁场垂直时产生的感应电流最大.地磁场是沿南北方向的，故当摇动电线的两个同学东西方向站立时，发电的可能性最大.[合作探讨]通过如图1­1­2所示的实验，得到产生感应电流的方法.图1­1­2(1)线圈不动，条形磁铁上下、左右(小幅度)运动.(2)条形磁铁不动，线圈上下、左右(小幅度)运动.探讨1：以上操作中，线圈的磁通量是否变化？【提示】变化探讨2：能引起线圈的磁通量变化的因素有哪些？【提示】引起磁通量变化的原因有：①磁感应强度B发生变化；②闭合电路的面积发生变化；③磁感应强度B和线圈平面的夹角θ发生变化.探讨3：磁通量有正负吗？它是矢量吗？【提示】磁通量有正负，但它是标量.计算时用多数的磁感线的方向作为线圈所包围的磁场的方向.即一般最终结果取正值.[核心点击]1.明确基本规律(1)不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生，这种现象叫电磁感应现象.(2)感应电流产生的条件：①电路为闭合回路；②穿过闭合回路的磁通量要发生变化，两个条件必须同时具备.2.判断有无感应电流的一般方法分析是否产生感应电流，关键是要分析穿过闭合线圈的磁通量是否发生变化，而分析磁通量是否有变化，关键要知道磁感线是如何分布的.所以在做这类题时应注意：(1)熟记条形磁铁和蹄形磁铁内、外磁感线分布的立体形状，它是解决问题的基础.(2)学会找特殊位置并分析其变化.利用磁感线判断磁通量的变化：若线圈所包围的磁感线穿过线圈平面的方向相同时，条数增加，磁通量增加；若穿过线圈平面的磁感线方向相反时，某一个方向是多数的磁感线条数增加，则磁通量增加，某一个方向是少数的磁感线条数增加，则磁通量减少.总之，要用穿过线圈磁感线的净条数的增、减判断磁通量的变化，要用多数的磁感线的方向作为线圈所包围的磁场的方向.3.磁通量变化的几种情况根据磁通量的计算公式Φ＝BS sin θ(其中θ为闭合电路所围成的平面与磁感线之间的夹角)，因此决定磁通量的因素有三个方面，B、S、θ的变化都会导致磁通量的变化，从而使闭合电路产生感应电流.(1)由于磁场变化而引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，即S不变B变化.当条形磁铁的N极向下插入(离开)线圈时(如图1­1­3所示)，由于离N极近处的磁感应强度B较强，使得线圈内部空间的磁感应强度变大(小)，而线圈所包围的面积不变，导致线圈中的磁通量增大(减少)，从而在闭合线圈内产生感应电流.图1­1­3(2)由于闭合回路的面积S发生变化而引起磁通量变化，即B不变S变化.如图1­1­4所示，金属导体框架处在匀强磁场中，当导体棒ab左右滑动时，由于ab 左右滑动使闭合回路的面积变化，引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路产生感应电流.图1­1­4(3)当线圈平面与磁场方向的夹角θ发生变化时，即线圈在垂直于磁场方向的投影面积S⊥＝S sin θ发生变化，从而引起穿过线圈平面的磁通量发生变化，即B、S不变，θ变化.如图1­1­5所示，在匀强磁场中，有闭合矩形线圈abcd，可绕垂直于磁感线的固定轴OO′转动.在转动中，由于线圈平面与磁感线方向的夹角θ不断地变化，所以穿过线圈平面的磁通量也在不断变化，从而在线圈中产生感应电流.图1­1­54.有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动.图中能产生感应电流的是( )【导学号：72000001】图【解析】A中线圈不切割磁感线，所以A中线圈没有感应电流产生，故A错.B、C、D中线圈均在切割磁感线，即使切割了磁感线，也不能保证就能产生感应电流，比如B和C中的线圈竖直边切割了磁感线，但闭合线圈的磁通量没有发生变化，故B、C中的线圈也没有感应电流产生.故B、C错，D对.【答案】 D5.如图1­1­6所示，a、b、c三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈a中有电流I通过时，它们的磁通量分别为Φa、Φb、Φc，下列说法中正确的是( )【导学号：72000002】图1­1­6A.Φa<Φb<ΦcB.Φa>Φb>ΦcC.Φa<Φc<ΦbD.Φa>Φc>Φb【解析】当a中有电流通过时，穿过a、b、c三个闭合线圈的向里的磁感线条数一样多，向外的磁感线的条数c最多，其次是b，a中没有向外的磁感线，因此，根据合磁通量的计算，应该是：Φa>Φb>Φc.【答案】 B6.如图1­1­7所示为法拉第研究“磁生电”现象的实验装置原理图.两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流计，下列哪种情况不可能使线圈B中产生感应电流( )图1­1­7A.开关S接通或断开瞬间B.开关S接通一段时间之后C.开关S接通后，改变滑动变阻器滑片的位置时D.拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间【解析】根据法拉第对产生感应电流的概括，A，C，D中符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的现象；B中开关S接通一段时间之后，线圈A中是恒定电流，而“磁生电”是一种在变化、运动过程才能出现的效应，故不能使线圈B中产生感应电流.【答案】 B感应电流产生条件的两点理解(1)在闭合回路中是否产生感应电流，取决于穿过回路的磁通量是否发生变化，而不是取决于回路中有无磁通量.(2)闭合回路的部分导体做切割磁感线运动是引起回路磁通量变化的具体形式之一.但闭合回路的部分导体做切割磁感线运动时，不一定总会引起闭合回路的磁通量变化.如图，矩形线框abcd在范围足够大的匀强磁场中在垂直磁场的平面内向右平动，虽然ad、bc边都切割磁感线，但磁场穿过回路abcd的磁通量没有变化，因而没有产生感应电流.学业分层测评(一)(建议用时：45分钟)[学业达标]1.(2015·江苏高考)静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸”之说，但下列不属于静电现象的是( )A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B.带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引C.小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流D.从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉【解析】用塑料梳子梳头发时相互摩擦，塑料梳子会带上电荷吸引纸屑，选项A属于静电现象；带电小球移至不带电金属球附近，由于静电感应，金属小球在靠近带电小球一端会感应出与带电小球异号的电荷，两者相互吸引，选项B属于静电现象；小线圈接近通电线圈过程中，由于电磁感应现象，小线圈中产生感应电流，选项C不属于静电现象；从干燥的地毯上走过，由于摩擦生电，当手碰到金属把手时瞬时产生较大电流，人有被电击的感觉，选项D属于静电现象.【答案】 C2.下列说法正确的是( )A.磁感应强度B增强，磁通量一定变大B.线圈面积S增大，磁通量一定变大C.只要穿过电路的磁通量不为零，电路中一定产生感应电流D.穿过闭合电路的磁通量增加，电路中产生感应电流【解析】磁通量为磁感应强度B与垂直磁场方向的线圈面积S的乘积，磁通量发生变化可能是磁感应强度发生变化，也可能是线圈面积发生变化，还可能是磁场与线圈的夹角发生变化引起的，若磁感应强度和线圈面积同时变化，则磁通量不一定变化，故A，B均错；电路中有无感应电流产生取决于穿过回路的磁通量是否发生变化，而不是回路中有无磁通量，故选项C错，D正确.【答案】 D3.如图1­1­8所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为( )【导学号：72000003】图1­1­8A.πBR2B.πBr2C.nπBR2D.nπBr2【解析】由磁通量的定义式知Φ＝BS＝πBr2；磁通量与线圈的匝数无关.故B正确.【答案】 B4.(多选)在匀强磁场中有两根平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两根可沿导轨平动的导体棒ab、cd，两根导体棒匀速移动的速度分别为v1和v2，如图1­1­9所示，则下列情况可以使回路中产生感应电流的是( )【导学号：72000004】图1­1­9A.ab、cd均向右运动，且v1＝v2B.ab、cd均向右运动，且v1＞v2C.ab、cd均向左运动，且v1＞v2D.ab向右运动，cd向左运动，且v1＝v2【解析】ab、cd均向右运动，当v1＝v2时，闭合回路的磁通量不变，故无感应电流产生，A项错误；B、D两项所述情况，闭合回路的磁通量增加，C项所述情况，闭合回路的磁通量减少，均有感应电流产生.【答案】BCD5.如图1­1­10所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef.已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，ef中的电流I产生的磁场穿过圆面积的磁通量将( )图1­1­10A.逐渐增大B.逐渐减小C.始终为零D.不为零，但保持不变【解析】利用安培定则判断直线电流产生的磁场，考虑到磁场具有对称性，可以知道，穿过线圈的磁感线的条数与穿出线圈的磁感线条数是相等的，故选C.【答案】 C6.如图1­1­11为研究电磁感应现象的实验装置.下列哪种情况下电流表指针不会偏转( )【导学号：72000005】图1­1­11A.闭合开关的瞬间B.闭合开关后，电路中电流稳定时C.闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片时D.闭合开关后，把线圈A 从线圈B 中拉出时【解析】 电流表指针不偏转，说明电流表与B 线圈组成的电路中无电流，根据感应电流产生的条件，只需要检查B 线圈中磁通量是否变化即可.闭合开关时，电路中的电流从无到有，A 中的磁场从无到有，故穿过B 的磁通量发生变化，电流表中有电流流过；当电路中电流稳定时，穿过B 的磁通量不再发生变化，电流表中无电流流过；移动滑动变阻器的滑片时，会造成A 中电流大小变化，能引起B 的磁通量变化，电流表中有电流流过；把线圈A 从线圈B 中拉出时，穿过B 的磁通量减少，电流表中有电流流过.故只有选项B 符合要求.【答案】 B7.如图1­1­12所示，一有限范围的匀强磁场宽度为d ，若将一个边长为L 的正方形导线框以速度v 匀速地通过磁场区域，已知d ＞L ，则导线框从开始进入到完全离开磁场的过程中无感应电流的时间等于( )【导学号：72000006】图1­1­12A.d vB.L vC.d －L vD.d －2L v【解析】 只有导线框完全在磁场里面运动时，导线框中才无感应电流.【答案】 C8.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的直导线MN 与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框由位置1绕cd 边翻转到位置2，设前后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2则( )图1­1­13A.ΔΦ1＞ΔΦ2B.ΔΦ1＝ΔΦ2C.ΔΦ1＜ΔΦ2D.无法确定【解析】 第一次将线框由位置1平移到位置2，磁感线从线框的同一侧穿入，ΔΦ1为前后两位置磁通量的绝对值之差.第二次将线框由位置1绕cd 边翻转到位置2，磁感线从线框的不同侧穿入，ΔΦ2为前后两位置磁通量的绝对值之和，故ΔΦ1＜ΔΦ2.选项C 正确.【答案】 C[能力提升]9.如图1­1­14所示，匀强磁场的磁感应强度为B ，B 的方向与水平方向的夹角为30°，图中实线位置有一面积为S 的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置(图中虚线位置).在此过程中磁通量的改变量大小为( )【导学号：72000007】图1­1­14A.3－12BS B.BS C.3＋12BS D.2BS【解析】 取线圈在水平位置穿过线圈的磁通量为正，则Φ1＝BS sin 30°＝12BS .线圈处于竖直位置，磁感线从线圈另一面穿过， 磁通量Φ2＝－BS cos 30°＝－32BS . 故线圈中的磁通量的改变量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－3＋12BS，即改变量大小为|ΔΦ|＝3＋12BS.【答案】 C10.如图1­1­15所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb( )【导学号：72000008】图1­1­15A.Φa＞ΦbB.Φa＜ΦbC.Φa＝ΦbD.无法比较【解析】条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内外磁感线的条数相同.② 磁铁内外磁感线的方向相反.③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏.两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中的磁感线的俯视图如图所示，穿过圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积S a＜S b，两圆环的Φ进相同，而Φ出a＜Φ出b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa＞Φb，故A正确.【答案】 A11.如图1­1­16所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1 cm.现在纸面内先后放上与磁场垂直的圆线圈，圆心均在O处，A 线圈半径为1 cm，10匝；B线圈半径为2 cm,1匝；C线圈半径为0.5 cm,1匝.问：图1­1­16(1)在磁感应强度减为0.4 T 的过程中，A 和B 中磁通量改变了多少？ (2)在磁场转过30°角的过程中，C 中磁通量改变了多少？ 【解析】 (1)对A 线圈：Φ1＝B 1πR 2Φ2＝B 2πR 2磁通量改变量为ΔΦA ＝|Φ2－Φ1|≈(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2Wb ＝1.256×10－4Wb对B 线圈：ΔΦB ＝|Φ2－Φ1|≈(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2Wb ＝1.256×10－4Wb (2)对C 线圈：ΦC ＝B πr 2，磁场转过30°时，ΦC ′＝B πr 2·cos 30°磁通量改变量：ΔΦC ＝|ΦC ′－ΦC |＝B πr 2(1－cos 30°)≈0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb≈8.4×10－6Wb.【答案】 (1)1.256×10－4Wb 1.256×10－4Wb (2)8.4×10－6 Wb12.如图1­1­17所示，磁感应强度大小为B 的匀强磁场仅存在于边长为2L 的正方形范围内，左右各一半面积的范围内，磁场方向相反，有一个电阻为R 、边长为L 的正方形导线框abcd ，沿垂直磁感线方向以速度v 匀速通过磁场，从ab 边进入磁场算起.画出穿过线框的磁通量随时间的变化图像.【导学号：72000009】图1­1­17【解析】 线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab 边在磁场中)，在磁场中运动阶段(ab 、cd 两边都在磁场中)，离开磁场阶段(只有cd 边在磁场中).(1)线框进入磁场阶段：t 为0→L v，线框进入磁场中的面积线性增加，S ＝L ·v ·t ，最后为Φ＝B ·S ＝BL 2.(2)线框在磁场中运动阶段：t 为L v →3L2v，线框磁通量逐渐减少为零.(3)线框在磁场中运动阶段：t 为3L 2v →2L v ，线框磁通量反向增加，最后为BL 2.(4)线框穿出磁场阶段：t 为2L v →3Lv，线框磁通量减少，最后为零.Φ­t 图像如图所示.【答案】 见解析。

电磁感应（一）电磁感应现象及其应用、电磁感应定律1.英国物理学家_法拉第_经过10年的艰苦探索，终于在1831年发现了_电磁感应_现象，进一步揭示了电现象与磁现象之间的密切联系，奏响了电气化时代的序曲.2.闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，_导体_中就产生电流，这类现象就叫做_电磁感应_.由电磁感应产生的电流叫做_感应电流_.3.电磁感应的产生条件（1）磁通量：穿过一个_闭合电路_的磁感线的多少.（2）条件：只要穿过_闭合电路_的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生.4.感应电动势：电磁感应现象中产生的电动势.5.法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的_变化率_成正比. 表达式：_t E ∆∆=φ_ ，多匝线圈的电动势：__tn E ∆∆=φ_ . 二、交变电流 变压器 高压输电1.交变电流（简称交流（AC ），俗称交流电）：大小和方向都随时间做周期变化的电流.2.交流发电机：由定子和转子组成，转子的转动使穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中激发出感应电动势.3.交流的变化规律：日常使用的电是由电网送来的，电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，叫做正弦式电流.（1）表达式：t E e m ωsin = t I i mωsin = （2）图象：（3）描述物理量：周期（T ）、频率（f ）、有效值（E 、U 、I ）、峰值（E m 、U m 、I m ）其中，2,2,/1mmI I U U f T ===.另外，家用电器铭牌上的额定电压、额定电流都是指有效值.4. 变压器（1）构造：变压器由一个闭合的铁芯、原线圈、副线圈组成.（2）工作原理：变压器利用的是电磁感应现象的互感现象. P=UI ，P 1=P 2， 12212121n n I I ,n n U ==U5.减小输电线路上电能损失的方法：（1）减小输电线电阻R （从ρ、L 、S 三个角度考虑，但效果不佳）.（2）减小输电电流I （因为UP I =，所以采用高压输电既有效又经济）.三、自感现象 涡流 电感器1.导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象.自感现象中产生的电动势叫自感电动势.2.通电自感和断电自感（阻碍电流的变化）（1）A1、A 2是规格完全一样的灯泡。

电磁感应的发现学情分析学生通过前面《磁场》的学习，已经知道了电流能够产生磁场，通过初中的学习以及预习已经知道了法拉第发现了磁生电，但是对于磁与电之间更深层次的联系知之甚少，对于其中的发现过程更是不了解。

所以本节课让学生认识到探索电磁感应现象的历史背景是关键。

教材分析本节内容是电磁感应的第一节，将法拉第发现电磁感应的这个过程作为单独一节来呈现，目的是为了通过对科学史的学习，培养学生的物理观念、科学思维、科学态度与方法。

教学目标1.关注电磁感应现象的发现过程，了解相关的物理学史，知道电磁感应、感应电流的定义，理解产生感应电流的条件。

2.通过重新经历法拉第和其他科学家对磁生电的探索过程，知道科学探究不是一帆风顺的，必须要有恒心和毅力以及恰当的方法。

3.通过演示实验激发学生对磁生电的兴趣，并初步提出产生感应电流的条件，为后面一节做准备。

教学重难点重点：电磁感应现象的发现过程难点：初步得出感应电流产生的条件教学过程一、引入新课“隔空传声”实验（请一位同学来合作实验）：手机的耳机接A线圈，将A线圈放入B线圈中，与B线圈相连的小蜜蜂能够发出声音，这是为什么呢？引出：要解释这个现象，就要用到我们接下来这一章《电磁感应》所要学习的内容。

那什么是电磁感应呢？二、新课教学1.奥斯特发现电生磁1820年4月，奥斯特在作有关电和磁的演讲时，尝试将磁针放在导线的侧面，在接通电源时，发现磁针轻微地晃动了一下。

从而发现了电能够产生磁。

2.法拉第心系磁生电1821年，英国著名杂志《哲学年鉴》邀请英国皇家学院的戴维撰写文章，综述奥斯特发现电生磁一年以来电磁学实验与理论的进展概况。

戴维是个大教授，他把此事交给了他的助手——法拉第。

这件事促使法拉第开始了电磁学的研究，随着研究的深入，法拉第的思维自然转换到了电生磁的逆效应——磁能否生电。

其实对于法拉第，对于磁生电大家在初中的时候就已经非常熟悉了，磁生电是法拉第首先发出的，但是法拉第到底是怎么发现磁生电的呢？课前大家已经阅读过资料了，下面请大家根据手里边的资料，回答下面几个问题。

《电磁感应——划时代的发现》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够理解电磁感应现象的概念，知道产生感应电流的条件。

（2）学生能够掌握法拉第电磁感应定律的基本内容，并能运用公式计算感应电动势的大小。

（3）学生能够理解楞次定律的含义，能够运用楞次定律判断感应电流的方向。

2、过程与方法目标（1）通过实验探究，培养学生的观察能力、动手能力和分析归纳能力。

（2）通过对电磁感应现象的分析和推理，培养学生的逻辑思维能力和科学探究能力。

3、情感态度与价值观目标（1）让学生体验科学探究的艰辛与乐趣，培养学生的科学态度和创新精神。

（2）激发学生对物理学的兴趣，培养学生的爱国主义情怀和社会责任感。

二、教学重难点1、教学重点（1）电磁感应现象的产生条件。

（2）法拉第电磁感应定律和楞次定律的理解与应用。

2、教学难点（1）对电磁感应现象中磁通量变化的理解。

（2）楞次定律中“阻碍”的含义及应用。

三、教学方法1、实验探究法通过实验让学生亲自观察和体验电磁感应现象，激发学生的学习兴趣和探究欲望。

2、讲授法讲解电磁感应的基本概念、定律和原理，使学生建立起系统的知识框架。

3、讨论法组织学生对实验现象和问题进行讨论，培养学生的合作精神和思维能力。

4、练习法通过练习题让学生巩固所学知识，提高学生的应用能力。

四、教学过程1、导入新课（1）展示生活中常见的电磁感应现象的图片或视频，如发电机、变压器、电磁炉等，引起学生的兴趣。

（2）提问：这些现象是如何产生的？引入电磁感应的课题。

2、新课讲授（1）电磁感应现象的发现历程介绍法拉第等科学家在电磁感应方面的探索和发现，让学生了解科学研究的艰辛和曲折，培养学生的科学精神。

（2）电磁感应现象的概念通过实验演示，如将闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，观察电流表指针的偏转，引出电磁感应现象的概念：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。