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第1节 磁生电的探索[知识梳理]一、电磁感应的探索历程1．探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图1-1-1所示)图1-1-1图1-1-2图1-1-3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电流．[基础自测][思考判断]1．如图1-1-4所示：图1-1-4把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，首先观察到这个实验现象的物理学家是安培．(×)2．“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应．(√)3．首先发现电磁感应现象的科学家是奥斯特．(×)4．只要闭合线圈内有磁通量，闭合线圈就有感应电流产生．(×)5．闭合线圈内有磁场，就有感应电流．(×)6．穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定会有感应电流．(√)[合作探究]1．为什么很多科学家在磁生电的探究中没有获得成功？【提示】很多科学家在实验中没有注意磁场的变化、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，这实际上违反了能量转化和守恒定律，磁生电是一种在变化、运动过程中才能出现的效应．2．闭合导体回路在磁场中运动一定产生感应电流吗？【提示】不一定．若闭合导体回路在磁场中运动时，穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，导体回路中就会产生感应电流；若闭合导体回路在磁场中运动时，穿过闭合导体回路的磁通量不变，导体回路中就没有感应电流．[合作探究·攻重难]电磁感应的探索历程1．奥斯特的“电生磁”电流的磁效应显示了载流导体对磁针的作用力，揭示了电现象与磁现象之间存在的某种联系．奥斯特实验中，通电导线南北方向放置，导线下面的小磁针发生偏转．2．法拉第的“磁生电”“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才出现的效应，法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，这就是：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．他把这些现象定名为电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流．如图1-1-5所示，小磁针正上方的直导线与小磁针平行，当导线中通有电流时，小磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家和观察到的现象分别是()图1-1-5A．奥斯特，小磁针的N极转向纸内B．法拉第，小磁针的S极转向纸内C．库仑，小磁针静止不动D．洛伦兹，小磁针的N极转向纸内A[首先发现电流周围存在磁场的科学家是奥斯特，根据安培定则可知该导线下方的磁场方向垂直纸面向里，因此小磁针的N极转向纸内，A正确．]科学探究过程与方法下面的框图可以简要展示法拉第发现电磁感应规律的科学探究过程与方法．[针对训练]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()【导学号：11452019】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D[1820年，丹麦著名物理学家奥斯特发现了电流的磁效应.1831年，英国著名物理学家法拉第发现了电磁感应现象．选项D正确．]2．1825年，瑞士物理学家德拉里夫的助手科拉顿将一个螺线管与电流计相连．为了避免强磁性磁铁影响，他把电流计放在另外一个房间，当他把磁铁插入螺线管中后，立即跑到另一个房间去观察，关于科拉顿进行的实验，下列说法正确的是()A．在科拉顿整个操作过程中，电流计指针不发生偏转B．将磁铁插入螺线管瞬间，电流计指针发生偏转，但科拉顿跑到另一房间观察时，电流计指针已不再偏转C．科拉顿无法观察到电流计指针偏转的原因是当时电流计灵敏度不够D．科拉顿无法观察到电流计指针偏转的原因是导线过长，电流过小B[科拉顿将磁铁放入螺线管时，穿过线圈的磁通量变化，回路中产生感应电流，电流计指针偏转，之后，穿过线圈的磁通量保持不变，回路中无感应电流，电流计指针不偏转，但由于科拉顿放完磁铁后跑到另一室观察，电流计已不再偏转，所以他观察不到偏转．只有B项正确．]科学探究——感应电流产生的条件1．感应电流产生的两个条件(1)电路闭合；(2)穿过电路的磁通量发生变化．2．判断穿过闭合回路的磁通量是否发生变化穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：(1)磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化，如闭合电路的一部分导体切割磁感线时．(2)线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化，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变化．(4)线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间夹角发生变化，如线圈在磁场中转动时．(多选)如图1-1-6所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，一矩形线框abcd与通电导线共面放置，且ad边与通电导线平行．下列情况中能产生感应电流的是()A．导线中电流变大B．线框向右平动C．线框向下平动D．线框以ab边为轴转动E．线框以直导线为轴转动图1-1-6思路点拨：由安培定则判断电流产生的磁场方向―→根据电流的变化或线框的运动情况确定磁通量是否变化―→判断线框中有无感应电流ABD[讨论是否产生感应电流，需分析通电直导线周围的磁场分布情况，通电直导线周围的磁感线是一系列的同心圆，且离导线越远磁感线越稀疏．只要穿过线框的磁通量发生变化，线框中就能产生感应电流．因I增大而引起导线周围磁场的磁感应强度增大，穿过线框的磁通量增大，故A正确．因离直导线越远，磁感线分布越稀疏(如图甲)，因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小，故B正确．由甲图可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变，故C错误．线框以ab边为轴转动时，当线框在如图甲所示位置时，穿过线框的磁通量最大，当线框转过90°时，穿过线框的磁通量最小：Φ＝0，因此可以判定线框以ab边为轴转动时磁通量一定变化，故D正确．对E选项，先画出俯视图(如图乙)，由图可看出线框绕直导线转动时，在任何一个位置穿过线框的磁感线条数不变，因此无感应电流产生，故E错误．]判断是否产生感应电流的方法判断一个回路中是否产生感应电流，可以用以下方法：(1)看回路是否闭合，如果回路不闭合时，无论如何也不会产生感应电流．(2)看磁场方向与回路平面之间的关系，即磁场的方向与回路平面是垂直、平行或成某一夹角．(3)看穿过回路的磁感线的条数是否发生变化，若变化则产生感应电流，否则不产生感应电流．[针对训练]3．在如图所示的条件下，闭合矩形线圈能产生感应电流的是()D[A选项中因为线圈平面平行于磁感线，在以OO′为轴转动的过程中，线圈平面始终与磁感线平行，穿过线圈的磁通量始终为零，所以无感应电流产生；B 选项中，线圈平面也与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，竖直向上运动过程中，线圈平面始终与磁感线平行，磁通量始终为零，故无感应电流产生；C选项中尽管线圈在转动，但B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变，线圈中无感应电流；而D选项，图示状态Φ＝0，当转过90°时Φ＝BS，所以转动过程中穿过线圈的磁通量在不断地变化，因此转动过程中线圈中产生感应电流．] 4．(多选)匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直；导轨上有两条可沿导轨自由移动的导体棒ab、cd，这两个导体棒的运动速度分别为v1、v2，如图1-1-7所示，则下列四种情况，ab棒中有感应电流通过的是()【导学号：11452019】图1-1-7A．v1＞v2B．v1＜v2C．v1≠v2D．v1＝v2ABC[题中导轨位于匀强磁场中，只要满足v1≠v2，回路的面积发生变化，从而磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生．][当堂达标·固双基]1．下列现象中，属于电磁感应现象的是()A．接入电路后的电流表指针发生了偏转B．变化的磁场使闭合电路产生感应电流C．插入通电螺线管中的软铁棒被磁化D．接通电源后的电铃不断发出响声B[A中表针偏转是靠磁场对电流的作用，A错；B中变化的磁场引起闭合回路磁通量的变化，产生感应电流，属于电磁感应现象，B对；C中软铁棒被磁化是磁现象，C错；通电的电铃不断发出铃声是利用了电流的磁效应，D错．] 2．用导线将灵敏电流表与金属棒连接成一个磁生电的实验电路，如图1-1-8所示，则下列哪种操作能使指针偏转()【导学号：11452019】图1-1-8A．使导体ab向左(或向右)移动B．使导体ab向上(或向下)移动C．使导体ab沿a→b的方向移动D．使导体ab沿b→a的方向移动A[要使闭合回路中产生感应电流，导体棒需切割磁感线，选项B、C、D中导体棒在磁场中运动，但没有切割磁感线，均错误．]3．(多选)如图1-1-9所示，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场中，另一半在匀强磁场外，若要使线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是()图1-1-9A．将线圈向左平移一小段距离B．将线圈向上平移C．以AB边为轴转动(小于60˚)D．以AD边为轴转动(小于90˚)ACD[线圈左右移动时，线圈在匀强磁场中的面积发生变化，故有感应电流产生．上下移动线圈时，B与S均未发生变化，故无感应电流产生．若以AB边为轴转动，B与S的夹角发生变化，同样以AD边为轴转动时，B与S的夹角发生变化引起磁通量的变化，产生感应电流．故选项A、C、D正确．]4．如图1-1-10所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是()【导学号：11452019】图1-1-10A．开关S闭合或断开的瞬间B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑D．开关S始终闭合，不滑动触头D[如果导线cd中无电流产生，则说明通过上面的闭合线圈的磁通量没有发生变化，也就说明通过导线ab段的电流没有发生变化．显然，开关S闭合或断开的瞬间、开关S是闭合的但滑动触头向左滑的过程、开关S是闭合的但滑动触头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化，都能在导线cd中产生感应电流，故A、B、C错误，D正确．]。
高中物理课堂教学教案授课教师:§ 1.1磁生电的探索电磁感应定律定律不仅在科学和实践上具有重要意义，而且发现定律的指导思想以及发现过程中科学家行科学思想、科学态度的教育。
因此实施这部分内容的教学时，可进一步引导学生体会这个发现过程所揭关的资料，然后在全班进行交流和评价，让同学们发表自本节课是学生认识电磁感应现象的开始，也是后面学习法拉第电磁感应定律和楞次定律的基础，是电磁学的三维目标(一)知识与技能(1)掌握磁通量的定义及意义，会在具体实例中判断磁通量的变化。
(2)了解电磁感应现象。
(3)知道感应电流产生的条件(二)过程与方法(1)用实验的方法获得产生感应电流的条件。
(2)由感性到理性，由具体到抽象的认识方法分析出产生感应电流的条件(三)情感、态度与价值观体验实验操作的乐趣，提高观察、分析、归纳问题的能力。
养成探究物理规律的良好习惯，提高自教学重点:1、判断磁通量的变化2、感应电流产生的条件教学难点:能在具体实例中判断闭合回路中磁通量的变化2014年1月10日电流计、大小线圈、条形磁铁、导体棒、滑动变阻器、开关、导线1、 查阅资料，与同学交流讨论电磁感应现象的探索历程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。
2、 学生分组实验，通过感应电流产生条件的探究，认识到猜想与假设的重要性。
3、 探究教学过程中，能和同学们进行交流、分析、讨论，得出自己的结论。
4、 PPT 展示、电池组、PPT 、投影仪情景1. 放映PPT 设问1.用PPT ，构成情景，引出问题，电是怎样产生的呢？你知道吗，最初让这个世界真正充满“电”的，只是一些不起眼的磁铁、线圈等。
英国 物理学家法拉第就是利用这些材料打开了电气时代的大门。
诱思一一激发学生的求知欲望。
一、磁生电的探索历程师：在初中、高中我们都学习了奥斯特实验。
让我们来回顾一下这个实验。
（边演示边叙述）1820年4月的一天，奥斯特在大学讲课结束时， 偶然将通电直导线放在南北指向的小磁针上 方，这时，奇怪的现象发生了。
物理选修3-2知识点归纳(鲁科版)第一章 电磁感应 第1节 磁生电的探索1.电磁感应：只要闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生电流。
国磁通量变化而产生电流的现象叫做电磁感应，所产生的电流叫做感应的电流。
第2节 感应电动势与电磁感应定律1.感应电动势：电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
电路中感应电动势的大小与电路中磁通量变化的快慢有关。
2.法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
tkE ∆∆Φ=，k 为比例常数。
在国际单位制中，感应电动势E 的单位是V ，Φ的单位是Wb ，t 的单位是s ， 1=k ， 上式可以化简为t E ∆∆Φ=。
n 匝线圈的感应电动势大小为：tn E ∆∆Φ=。
磁通量的变化量仅由导线切割磁感线引起时，感应电动势的公式还可以写成：Blv E =。
第3节 电磁感应定律的应用1.涡流：将整块金属放在变化的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块内部就产生感应电流。
这种电流在金属块内部形成闭合回路，就像旋涡一样，我们把这种感应电流叫做涡电流(eddy current)，简称涡流。
如图所示，把绝缘导线绕在块状铁芯上，当交变电流通过导线时，铁芯中会产生图中虚线所示的涡流。
在以上实验中，小铁锅的电阻很小，穿过铁锅的磁通量变比时产生的涡流较大，足以使水温升高；而玻璃杯是绝缘体，电阻很大，不产生涡流。
2.电磁炉：电磁炉的工作原理与涡流有关。
如图所示，当50 Hz 的交流电流入电磁炉时，经过整流变为直流电，再使其变为高频电流(20～50 kHz)进入炉内的线圈。
由于电流的变化频率较高，通过铁质锅底的磁通量变化率较大，根据电磁感应定律t E ∆∆Φ=/可知，产生的感应电动势也较大；铁质锅底是整块导体，电阻很小，所以在锅底能产生很强的涡电流，使锅底迅速发热，进而加热锅内的食物。
（1）与煤气灶、电饭锅等炊具相比，电磁炉具有很多优点：电磁炉利用涡流使锅直接发热，减少了能量传递的中间环节，能大大提高热效率；电磁炉使用时无烟火，无毒气、废气；电磁炉只对铁质锅具加热，炉体本身不发热……由于以上种种优点，电磁炉深受消费者的喜爱，被称为“绿色炉具”。
第一章电磁感应第一节磁生电的探索福鼎一中陈良喜【教材目标】一、知识与技能1．了解电磁感应现象发展的曲折历程2．知道什么是电磁感应现象，理解感应电流产生的条件二、过程与方法学会通过实验观察、记录实验结果、分析论证得出结论的科学探究方法三、情感态度与价值观1．通过对电磁感应现象的发现历程的学习，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神2．通过学习磁生电的条件，养成探究物理规律的良好习惯，提高自身的素养【教学重难点】1．重点：通过实验探究感应电流的产生条件2．难点：组织学生完成电磁感应现象的实验，归纳总结出产生感应电流的条件。
【教学方法】本节的课堂教学是在教师引导下，以学生为主体的教与学的双边活动。
教师的作用是适时地加以引导和点拨。
通过实验形象、生动的特点，激发学生的求知欲望。
在教学上采用启发诱导、实验观察、发现、分析、推理等教学方法。
【学情分析】学生对闭合电路的部分导线切割磁感线能产生电流，在初中已有一定的认识，但在空间想象、问题本质的分析等方面还较为薄弱。
因此，在教学中通过学生自主学习、探究实验、产生问题、协作交流等学习方法，从而解决问题得出产生感应电流的条件的结论。
【时间安排】一个课时【教学过程】一、引入课题同学们，天气渐渐变热，你们开始使用电风扇了(演示：电风扇接通电流后转动），能够使电风扇转动的电是怎么产生的呢？下面有请一位同学感受一下(让他用两根指头按在插头上，突然转动风叶，使其有触电的感觉）。
怎么会有电呢？不可能（表现出惊愕的表情），再请一位同学上来试一试。
师：确实有电流，这电哪里来呢？生：风叶的转动师：风叶转动为什么会产生电流呢？展示：电风扇内部的结构实物图，它怎么产生电流呢？产生电流需要什么条件？这就是今天我们要学习第一章《电磁感应》的第一节《磁生电的探索》设计意图：1、迅速吸引学生注意力，并设置悬念，激发学生学习兴趣。
2、以生活中的一些现象为切入点，展开对磁生电的探索二、磁生电发现历程师：1820年，奥斯特发现通电导线周围能产生磁场，即电能够产生磁，有很多科学家受到启发，既然电能产生磁，那么磁能不能产生电呢？其中法国物理学家菲涅耳、安培、瑞士物理学家科拉顿、美国科学家亨利、戴维等，但瑞士物理学家科拉顿将一块磁铁在线圈中移动，试图在螺线管中产生出电流。
第1节：磁生电的探索[自学教材]1．电流的磁效应1820年，丹麦物理学家发现了电流的磁效应，它揭示了和之间存在的某种联系。
2．探索“磁生电”奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激励人们去探索“磁生电”的方法。
比较著名的物理学家有、、、等，但都没有坚持到最后。
这其中已经发现感应电流的科学家是。
3．法拉第的探索英国科学家前后历时数十年的探索，终于悟出了磁生电的基本原理，“一切都存在于变化之中”。
[重点诠释]1．“磁生电”“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，这就是：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。
2．电磁感应现象发现的意义(1)电磁感应的发现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)电磁感应的发现使人们找到了磁生电的条件，引领人类进入电气化时代。
1．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。
下列说法正确的是()①奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系②奥斯特发现了电流的热效应，说明了热现象和电现象之间存在联系③法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系④法拉第发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系A ．①③B ．①④C ．②③D ．②④[自学教材]1．探究导体棒在磁场中运动是否产生电流图1－1－12．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流图1－1－23．模拟法拉第的实验图1－1－34．实验结论利用磁场产生电流的条件：只要穿过 的磁通量 ，闭合电路中就会产生电流。
[重点诠释]1．判断感应电流有无的方法。
(1)明确电路是否为闭合电路。
(2)判断穿过电路的磁通量是否发生变化。
穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：①磁感应强度B 不变，线圈面积S 发生变化。
第一节磁生电的探索三维目标（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；（4）会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
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。
教学过程：一、电磁感应的探索历程1、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应2、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象二、科学探究――感应电流产生的条件1、磁通量（1）定义：公式：φ= 单位：符号：（2）推导：B=φ/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，φ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。
3、实验探究实验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。
实验3：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。
4、分析论证：实验1：：磁场强度不发生变化，但闭合线圈的面积发生变化；实验2：①磁铁插入线圈时，线圈的面积不变，但磁场由弱变强；②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3：①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；②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；③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。
