物理选修3-2第一章第1节教学课件.ppt

1.2017 年 1 月 9 日,在国家科学技术奖励大会上,中国科学院物 理研究所研究员赵忠贤获得国家最高科学技术奖。物理学家通过实 验来探究自然的物理规律,为人类的科学事业做出了巨大贡献,下列 符合物理史实的是( )。 A.奥斯特通过精心设计的实验,发现了电磁感应现象,首先发现 电与磁存在联系 B.奥斯特发现了电流的磁效应,并总结出了电磁感应规律 C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的 固定导线圈中,会出现感应电流 D.法拉第在实验中观察到,在变化的磁场周围,闭合线圈中会产 生感应电流
(2)如图乙所示,条形磁铁插入或拔出螺线管的过程,电路中是 否有电流产生?如果把条形磁铁插入螺线管中保持不动,电路中是否 有电流产生?如果磁铁不动,而让螺线管上下移动,电路中是否有电 流产生?
(3)如图丙所示,说明下列哪些情况将产生电流:①闭合开关的 瞬间;②闭合开关,A 中电流稳定后;③闭合开关,A 中电流稳定后,再 让变阻器电阻增大或减小;④断开开关瞬间。
【答案】D
2.关于感应电流,下列说法中正确的有( )。 A.只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生 B.穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应 电流产生 C.线框不闭合时,即使穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中也没 有感应电流 D.只要闭合电路做切割磁感线运动,电路中就一定有感应电流
A.向左平动进入磁场 C.沿竖直方向向上平动
B.以 ad 边为轴略微转动 D.沿竖直方向向下平动
【答案】A
主题 1:感应电流产生条件的探究 (1)①如图甲所示,a.让导体 AB 与磁场保持相对静止;b.让导体 AB 平行于磁感线运动(与导轨不分离)。c.让导体 AB 做切割磁感线 运动(与导轨不分离)。 通过实验说明:上述三种情况下哪些会产生感 应电流?如果导体 AB 不动而磁铁沿轨道向左或向右移动,电路中是 否有电流产生?

计．金属棒与导轨间的动摩擦因数为 μ ，若用恒力 F 沿水平
向右拉导体棒运动，求金属棒的最大速度．
图1－5－5
【解析】
金属棒向右运动切割磁感线，产生感应电动
势，由右手定则知，棒中有从a→b方向的电流；再由左手定 则，安培力向左，导体棒受到的合力减小，向右做加速度逐 渐减小的加速运动；当安培力与摩擦力的合力增大到大小等
连接一个阻值为 R 的电阻．一根垂直于导轨放置的金属棒
ab ，质量为 m ，从静止开始沿导轨下滑．求 ab 棒的最大速 度．(已知ab和导轨间的动摩擦因数为μ，导轨和金属棒的电 阻不计)
图1－5－4 【审题指导】 解决本题应把握以下三个关键点：
(1)导体棒做什么运动取决于受力情况和初状态． (2)导体棒先做加速运动后达到匀速运动状态． (3)导体棒达到恒定速度时受力平衡．
步骤 9 ：先由学生自己总结
本节的主要知识 ，教师点 评，安排学生课下完成 【课时作业】
演示结束
课
标
解
读
重
点
难
点
1.知道电磁感应现象遵守能
量守恒定律． 2．掌握电磁感应现象中产 生的电能与克服安培力做功 的关系．
1.电磁感应与能量的综 合．(重点)
2．电磁感应与力学知识
的综合．(重点) 3．电磁感应中能量的转 化关系．(难点)
状态时的平衡方程，往往是解答该类问题的突破口．
(2012· 广元高二检测 ) 如图 1 － 5－ 4 所示， AB 、 CD 是两 根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间距离为 L，导轨平 面与水平面的夹角为 θ.在整个导轨平面内都有垂直于导轨平 面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为 B . 在导轨的 A 、 C 端
反映线框中感应电流变化规律的是(

[答案] AD
(1)在闭合电路中是否产生感应电流，取决于穿过电路的 磁通量是否发生变化，而不是取决于电路有无磁通量。
(2)闭合电路的部分导体做切割磁感线运 动是引起电路磁通量变化的具体形式之一。但 闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，不 一定总会引起闭合电路的磁通量变化。如图所示，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，但穿过线框的磁通量没有 变化，因而没有产生感应电流。
(5)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生。(×)
(6)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没
有感应电流产生。
(√)
2．合作探究——议一议 (1)很多科学家致力于磁与电的关系的探索，为什么他们在磁生电的
研究中没有成功？ 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。 (2)怎样理解“电生磁”？ 提示：电流周围存在磁场是无条件的，无论电流是恒定不变的， 还是变化的，只要有电流，它的周围就一定有磁场。
(3)S 内有不同方向的磁场时，应先分别计算不同方向磁场 的磁通量，然后规定从某个面穿入的磁通量为正，从该面穿出 的磁通量为负，最后求代数和。
(4)有多匝线圈时，因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数 影响，故磁通量的计算也与匝数无关。
2．求磁通量的变化的三种方法 方法一：当磁感应强度 B 不变，而磁感线穿过的有效面积 S 变化时，则穿过回路的磁通量的变化量 ΔΦ＝Φt－Φ0＝B·ΔS。 方法二：当磁感应强度 B 变化，而磁感线穿过的有效面积 S 不变时，则穿过回路的磁通量的变化量 ΔΦ＝Φt－Φ0＝ΔB·S。 方法三：若磁感应强度 B 和回路面积 S 同时变化，则穿过 回路的磁通量的变化量 ΔΦ＝Φt－Φ0。 注意：此时，ΔΦ＝Φt－Φ0≠ΔB·ΔS。

第1章 电磁感应
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导入 改变世界的线圈
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第1节 磁生电的探索
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导入 奇异的电火花
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第1节 感应电流的方向
第2节 感应电动势与电磁感应 定律
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第3节 电磁感应定律的应用
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第2章 楞次定律和自感现象
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导入 两种电源
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第1节 交变电流的特点
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第2节 自感
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第3节 自感现象的应用
鲁科版高二物理选修3-2全册课件 【完整版】源自 专题探究 电磁感应的实验与调 研
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第3章 交变电流
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鲁科版高二物理选修3-2全册课件 【完整版】目录
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第1章 电磁感应 第1节 磁生电的探索 第3节 电磁感应定律的应用 导入 奇异的电火花 第2节 自感 专题探究 电磁感应的实验与调研 导入 两种电源 第2节 交变电流是怎样产生的 第4章 远距离输电 第1节 三相交变电流 第3节 电能的远距离传输 第5章 传感器及其应用 第1节 揭开传感器的面纱 第3节 大显身手的传感器

3.在应用示波器观察Y输入系统的作用时，有下列操作 程序，请在横线上填写观察到的现象．
(1)把“扫描范围”旋钮置于“外X”挡，“DC、AC”开 关置于“DC”位置，调节水平、竖直位移旋钮使光点位于荧 光屏中心，将衰减旋钮置于“1 000”挡，“Y增益”旋钮顺 时针转到二分之一处；
(2)用1～2节干电池(1.5 V)作直流电源，将电源和变阻器 组成如图2－3－9所示的直流回路，并取出一部分电压加到 “Y输入”与“地”接线柱上；
(3) 观 察 机 内 正 弦 交 流 电 压 波 形 ， 把 示 波 器 的
“__扫__描__范__围__”旋钮调到第一挡，“__衰__减__调__节__”旋钮调到
最右端的“
”处，再调节扫描_微__调___旋钮，直到屏幕
出现稳定的波形为止．
2．思考判断 (1)交流电的波形图可用示波器来观察．(√) (2)示波器关机时，直接断开电源开关即可．(×) (3)X增益旋钮是用来调整图像在水平方向的幅度的．(√) 3．探究交流 若用示波器观察到了稳定的图线，为了使图线更加清晰 而不会使线条变粗，应调节哪些旋钮？ 【提示】 调节：聚焦和辅助聚焦调节两个旋钮.
【解析】 竖直方向的偏移实验中，水平方向没有偏 转，所以扫描范围旋钮应置于“外X”挡，选项B正确；由于 做的是竖直方向的偏移实验，不是竖直方向的波形实验，所 以“DC”“AC”开关置于“DC”位置，选项D正确．
【答案】 BD
2．在应用示波器观察正弦规律变化的电压图线时，将 “扫描范围”旋钮置于第一挡(10～100 Hz)，把“衰减”旋 钮置于合适的挡，再调节“扫描微调”旋钮，屏上便出现完 整的正弦曲线，如图2－3－8所示．则下列关于同步极性选 择的说法中正确的是( )
图2－3－8

第四章
电磁感应
第一节 划时代的发现
自主学习--奥斯特梦圆“电生磁”
（1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在 这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？ （2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败 是怎样做的？ （3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过 的知识如何解释？ （4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。
进一步地思考和探索：
铁芯
铁芯和线圈A是产生这一效应的必要条 件吗？
1831年11月24日，法拉第向皇家学会提 交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应， 产生的电流叫做感应电流。“磁生电”是一 种在变化、运动的过程中才能出现的效应。 五种类型可以引起感应电流：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。 有规律吗？
问题： “闭合电路的一部分导体切割磁感 线”是不是产生感应电流的必要条 件呢？
若：产生感应电流的必要条件是“闭合电 对运动。 即：磁场和导体相对静止的话，导体 就不切割磁感线，导体中就没有感 应电流产生。
是这样吗？
实验设计：
1、实验目的：使用不切割磁感线的方法产生 感应电流 2、实验器材：电源、电键、电流表、滑动变 阻器、大线圈、小线圈、导线
三品：创造性的思维 为什么以往的实验都失败了？
法拉第敢于突破，终于有了划时代的发现！
1831年10月28日 法拉第的创新：
圆盘发电机，首先向 人类揭开了机械能转化 为电能的序幕。
法拉第提出了“电场”、“磁场”和“力 线”的概念。暗示了电磁波存在的可能性， 并预言了光可能是一种电磁振动的传播 。
结论：产生感应电流的原因可能与磁场的 变化有关，与导体是否切割磁感线无关
小结：

图 1－1－10
【解析】 在直导线电流磁场中的五个线圈，原来磁通 量都是垂直纸面向里的，对直线电流来说，离电流越远，磁 场就越弱． 线圈向右平动，穿过线圈的磁通量没有变化，故 A 线圈 中没有感应电流． 线圈向下平动，穿过线圈的磁通量减少，故 B 线圈中产 生感应电流． 线圈绕轴转动，穿过线圈的磁通量变化，故 C 线圈中产 生感应电流． 线圈不动，线圈中磁通量不变，故 D 线圈中没有感应电 流． 线圈向上平移，穿过线圈的磁通量增加，但由于线圈不 是闭合回路，因此 E 线圈中无感应电流． 【答案】 B、C 中有感应电流 A、D、E 中无感应电 流
磁通量
【问题导思】 1．应从哪些方面理解磁通量？ 2．如何求解磁通量和磁通量的变化量？
1．匀强磁场中磁通量的计算 (1)B 与 S 垂直时：Φ＝BS，B 指匀强磁场的磁感应强度， S 为线圈的面积． (2)B 与 S 不垂直时：Φ＝BS⊥，S⊥为 线圈在垂直磁场方向上的投影面积，在应 用时可将 S 投影到与 B 垂直的方向上或者
●新课导入建议 晴朗的天气，绿色的草坪，我们可以尽情享受野外大自 然给我们带来的乐趣． 在游玩的同时，我们不妨也做一次简单的生活实验，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，这 时你会惊奇地发现电流表的指针在来回摆动．当两同学站的 方位不同时， 电流的大小也随之发生变化． 这是怎么回事呢？ 通过这节课的学习，我们将明白其中的奥秘．
线圈，磁通量应是抵消之后所剩余的磁感线 的净条数、从上向下看，穿过圆环 A、B 的 磁感线如图所示，磁感线有进有出，A、B 环 向外的磁感线条数一样多，但 A 环向里的磁感线条数较多， 抵消得多，净剩条数少，所以 ΦA<ΦB.

图11
D.先增大，再减小直到零，然后再增大，然后再减小
以人为本
人人发展
成功总是属于那些坚持不懈的人
4. (产生感应电流的分析判断)如图12所示，开始时矩形 线框与匀强磁场的方向垂直，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，下列选项中可行 的是(ABC ) A.将线框向左拉出磁场 B.以ab边为轴转动 C.以ad边为轴转动(小于60°) D.以bc边为轴转动(小于60°)
1.奥斯特梦圆 :“电”生“磁”
重要突破：1820 年发现电流的磁效应 电与磁相 互联系！
法拉第心系：“磁”能否生“电”呢？
以人为本
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2.法拉第的不懈努力
1831年, 法拉第的成功实验
G
电源
法拉第寻找10年的”磁生电”终于发现
以人为本
人人发展
成功总是属于那些坚持不懈的人
图12
以人为本
人人发展
磁场有变化 磁场有变化 磁场无变化 磁场有变化
以人为本
人人发展
成功总是属于那些坚持不懈的人
以人为本
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成功总是属于那些坚持不懈的人
线圈中的磁场变化时，线圈中有 你能得出什么结论？ 感应电流；线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流。
以人为本
人人发展
成功总是属于那些坚持不懈的人
交流讨论： 以上所有实验探究能产生感应电流的共性是什么？ 探究1：
当闭合回路的一部分导体在磁 你能得出什么结论？
场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。
以人为本
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成功总是属于那些坚持不懈的人
探究2： 如下图示，根据下面表格的内容完成操作并将

变式训练1 如图29－6所示，各图中有感应电流产生的是( )
图29－6
解析 选项A中，线圈没闭合，无感应电流；选项C中， 导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感 线相互抵消，磁通量恒为零，也无感应电流；选项B中，磁 通量增大，有感应电流；选项D中，回路中的磁通量恒定， 无感应电流．故选项B正确．
新课标·高考式复习
全方位指导
物理选修3-2
目录
▪ 第四章 电磁感应
▪ 课时29 划时代的发现 探究电磁感 ▪ 应的产生条件 ▪ 课时30 楞 次 定 律 ▪ 课时31 法拉第电磁感应定律 ▪ 课时32 电磁感应定律的应用 ▪ 课时33 互感和自感 涡流 电磁阻
尼和电磁驱动 ▪ 课时34 《电磁感应》小结
解析 (1)由磁通量的定义可得： Φ1＝B·S＝5×10－3 Wb． (2)Φ2＝B·S·cos 120°＝－2.5×10－3 Wb ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝7.5×10－3 Wb． 答案 (1)5×10－3 Wb (2)－2.5×10－3 Wb 7.5×10－3 Wb 点评 磁通量的变化量一般用变化的绝对值表示即可．
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
小Hale Waihona Puke |B－B′|，穿过平面的磁通量为|B－B′|·S＝|BS－B′S|＝|Φ －Φ′|．磁通量的意义可以用磁感线的条数形象地说明，因此 穿过平面的磁通量|Φ－Φ′|，可以理解为与相反方向穿过平面 的磁感线相抵消之后剩余的磁感线条数．
(2)单位：韦伯(Wb),1 Wb＝1 T·m2． 四、磁通量的变化 由 公 式 Φ ＝ BSsinθ 知 ， 穿 过 线 圈 的 磁 通 量 由 三 方 面 决 定，即磁感应强度的大小、线圈面积以及磁场方向与线圈平 面的夹角．三者中只要有一个因素发生变化都将引起Φ的变 化；但是如果两个甚至三个因素同时变化，Φ则有可能不 变．(想一想，这是为什么？) 五、结论 产生感应电流的条件：一是存在闭合电路，二是穿过闭 合电路的磁通量发生变化．

【解答】线圈自由下落将进入磁场时的速度
（l）线圈的下边进入磁场后切割磁感线产生感应电流，其方向 从左至右，使线圈受到向上的磁场力．匀速运动时应满足条件
36
（2）从线圈的下边进入磁场起至整个线圈进入磁场做匀速 运动的时间
以后线圈改做a=g的匀加速运动，历时 所对应的位移
所以磁场区域的高度
37
（3）因为仅当线圈的下边在磁场中、线圈做匀速运动过程时 线圈内才有感应电流，此时线圈的动能不变，由线圈下落过程 中重力势能的减少转化为电能，最后以焦耳热的形式释放出来， 所以线圈中产生的热量
32
【分析】线框通过磁场的过程中，动能不变。根据能的转化和守 恒，重力对线框所做的功全部转化为线框中感应电流的电能，最 后又全部转化为焦耳热．所以，线框通过磁场过程中产生的焦耳 热为 Q=WG=mg*2h=2mgh．
【解答】2mgh。
【说明】本题也可以直接从焦耳热公式Q=I2Rt进行推算： 设线框以恒定速度v通过磁场，运动时间
4
法拉第心系“磁生电”
对称性思考-----电生磁! 磁生电? 法拉第---1822年, “磁产生电”的思想 安培-----将 磁铁 放在导体线圈附近
将恒定电流放在导体线圈附近 科拉顿----遗憾的与成功擦肩而过 法拉第失败的三次实验-----原因?
“有磁场-----有电流”
5
1831年, 法拉第的成功实验
不垂直时：Φ=B·S ·sinθ
3、单位： 韦伯（Wb） 1Wb=1T·m2
4、说明： (1)磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。 (2)磁通量与线圈的匝数无关。
22
*特例： 当S || B时， 0
结论： 穿过某个面的磁感线条数越多，Ф 就越大
磁通量不但有大小，而且有方向，但是确 是一个标量，遵从代数运算法则