第2课时 探究电磁感应的产生条件
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选修3-2第四章电磁感应第2节《探究电磁感应的产生条件》一、教材分析探究电磁感应的产生条件是高中物理新课程(选修3-2)第四章第二节的内容,是电磁学的核心内容之一,在整个高中物理中占有相当重要的地位。
本节内容揭示了磁和电的内在联系,通过探究实验的方法归纳出了“磁生电”的规律,在教材中起到了承前启后的作用,是学生今后学习法拉第电磁感应定律、楞次定律和交变电流产生的基础。
在教材的编排上本节从初中知识点闭合电路的部分导线切割磁感线产生电流入手,再设计学生探究实验,对现象进行分析归纳,最后总结出产生感应电流的条件,这样的编排符合学生的认知规律。
二、教学目标1.知识和技能(1)知道什么是电磁感应现象。
(2)能根据实验事实归纳产生感应电流的条件。
(3)会运用产生感应电流的条件判断具体实例中有无感应电流。
(4)能说出电磁感应现象中的能量转化特点。
2.过程和方法(1)体会科学探索的过程特征,领悟科学思维方法。
(2)通过实验探究,归纳概括出利用磁场产生电流的条件,培养学生的观察、操作、探究、概括能力。
3.情感、态度和价值观(1)通过本节课的学习,激发学生的求知欲望,培养他们严谨的科学态度。
(2)介绍法拉第不怕困难,顽强奋战十年,终于发现了电磁感应现象,感受法拉第勇于探索科学真理的科学精神。
(3)通过对物理学中简洁美的介绍赏析,培养学生欣赏物理学中美的情怀。
三、教学重点难点重点:①学生实验探究的过程。
②对产生感应电流条件的归纳总结。
难点:①教师对学生探究式学习的操控。
②学生对实验现象的分析总结──磁通量的变化。
四、学情分析我们的学生属于平行分班,没有实验班,学生已有的知识和实验水平有差距。
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,在教学中从学生的已有知识出发,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。
第二节:探究电磁感应的产生条件学案【学习目标】:1.知道产生感应电流的条件。
2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
3.学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法4.通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产生条件。
举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
【学习重点】: 通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产生条件。
【学习难感应电流的产生条件。
点】:【学习方法】:实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法【实验器具】: 条形磁铁(两个),导体棒,示教电流表,线圈(粗、细各一个),学生电源,开关,滑动变阻器,导线若干,(二)引入新课“科学技术是第一生产力。
”在漫漫的人类历史长河屮,随着科学技术的进步,一些重大发现和发明的问世,极大地解放了生产力,推动了人类社会的发展,特别是我们刚刚跨过的二十世纪,更是科学技术飞速发展的时期。
经济建设离不开能源,人类发明也离不开能源,而最好的能源是电能,可以说人类离不开电。
饮水思源,我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家一一法拉第。
1820年奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第由此受到启发,开始了“由磁生电”的探索,经过十年坚持不懈的努力,于1831年8月29日发现了电磁感应现象,开辟了人类的电气化时代。
(二)进行新课1、实验观察(1)闭合电路的部分导体切割磁感线在初中学过,当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,电路屮会产生感应电流,如图4.2-1所不。
演示:导体左右平动,前后运动、上下运动。
观察电流表的指针,把观察到的现象记录在表1屮。
如图所示。
观察实验,记录现彖。
图421亍体切割殴釀坟.产生弊阵电K.导体棒的运动表针的摆动方向导体棒的运动表针的摆动方向向右平动向后平动向左平动向上平动向前平动向下平动结论:还有哪些情况可以产生感应电流呢?(2)向线圈中插入磁铁,把磁铁从线圈中拔出演示:如图4.2・2所示。
把磁铁的某一个磁极向线圈中插入,从线圈中拔出,或静止地放在线圈中。
探究电磁感应的产生条件知识元探究电磁感应的产生条件知识讲解一、感应电流的产生1.奥斯特实验的启迪1820年,奥斯特从实验中发现了电流的磁效应,启迪人们去探究是不是存在磁产生电.2.电磁感应现象的发现1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流.他把“磁生电”的现象分为五类:变化中的电流、变化中的磁场、运动中的恒定电流、运动中的磁铁、运动中的导线.二、磁通量1.定义:闭合导体回路的面积与垂直穿过它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积的磁感线的条数.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 sinθ,如图所示.3.单位:韦伯,简称韦,符号Wb.4.注意:①磁通量是标量,但有正负之分.一般来说,如果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磁通量与线圈的匝数无关.三、磁通量的变化量ΔΦ1.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,但此时需注意方向四、感应电流产生的条件1.探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图所示):2.探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图所示):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S极从线圈中抽出有3.产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化.4.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”来讨论和判断有无感应电流时,应该注意:(1)导体是否将磁感线“割断”,如果没有“割断”就不能说切割.如图所示,甲、乙两图中,导体是真“切割”,而图丙中,导体没有切割磁感线.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.如果由切割不容易判断,则要回归到磁通量是否变化上去.例题精讲探究电磁感应的产生条件例1.如图所示,将水平金属导轨、可沿导轨移动的垂直导轨的金属棒放在磁场中,和电流表组成闭合电路,下列几种操作,电流表中有电流的是()A.导体棒在磁场中不动时B.导体棒做切割磁感线运动时C.导体棒连同金属导轨平行于磁感线运动时D.以上操作都没有电流产生例2.'矩形线框ab cd的两边长分别为l1、l2,可绕它的一条对称轴OO′转动,匀强磁场的磁感应强度为B,方向与OO′垂直,如图所示,初位置时线框平面与B平行.求:(1)初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少?(2)当线框绕轴OO′沿图示方向转过60°时,磁通量Φ为多少?这一过程中磁通量的变化量ΔΦ为多少?'例3.'如图所示,框架的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B.试求:(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的变化量为多少?'例4.'如图所示的线框,面积为S,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,B的方向与线框平面成θ角,当线框转过90°到如图所示的虚线位置时,试求:(1)初、末位置穿过线框的磁通量Φ1和Φ2;(2)磁通量的变化量ΔΦ.'例5.'在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图所示.它们是①电流表、②直流电源、③带铁芯的线圈A、④线圈B、⑤开关、⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱).试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线).'例6.下列物体周围不存在着磁场的是()A.地球B.通电导线C.磁化后的钢片D.精致的带电金属球例7.如图所示,一根条形磁铁,左端为S极,右端为N极。
电磁感应现象产生的条件电磁感应现象是指在导体中或导体周围发生磁场变化时,会在导体中产生感应电流或感应电动势的现象。
要产生电磁感应现象,需要满足以下几个条件。
一、磁场的变化:电磁感应现象的产生必须伴随着磁场的变化。
这种磁场的变化可以是磁场的强度、方向、面积等发生改变,也可以是磁场的源头与导体之间相对运动。
二、导体的运动:电磁感应现象需要导体相对于磁场的源头发生运动。
当导体相对于磁场的源头以一定的速度运动时,就会在导体中产生感应电流或感应电动势。
三、导体与磁场的相互作用:导体与磁场之间必须存在相互作用,即导体必须与磁场的源头有一定的关联。
这种关联可以是导体与磁场的源头直接接触,也可以是通过其他物体传导磁场。
四、导体的性质:导体必须具有一定的导电性质,才能产生感应电流或感应电动势。
导体可以是金属、电解质溶液等,只要能够传导电荷就可以产生电磁感应现象。
五、导体的形状和结构:导体的形状和结构对电磁感应现象也有一定的影响。
导体的形状和结构不同,其感应电流或感应电动势的大小和分布也会有所不同。
通过以上几个条件的满足,就可以产生电磁感应现象。
电磁感应现象在日常生活中有着广泛的应用。
例如,发电机利用电磁感应现象将机械能转化为电能;变压器利用电磁感应现象实现电能的传输和改变电压;感应炉利用电磁感应现象进行加热等等。
在科学研究中,电磁感应现象也被广泛应用。
通过电磁感应现象,可以探测到地球磁场的变化,从而研究地球磁场的性质和变化规律;通过电磁感应现象,可以实现无线电通信和电磁波的产生和接收等等。
电磁感应现象的产生条件是多方面的,需要磁场的变化、导体的运动、导体与磁场的相互作用以及导体的性质等多个方面的因素共同作用。
只有满足这些条件,才能产生电磁感应现象,并且利用电磁感应现象进行各种应用和研究。
电磁感应现象的研究和应用对于推动科学技术的发展和提高人类生活水平起着重要的作用。
《探究电磁感应的产生条件》教学设计《探究电磁感应的产生条件》教学设计【教材分析】电磁感应问题,在初中物理的教学中,只进行了初步的介绍,但仅限于现象的认知和描述。
而高中物理对电磁感应的教学要求非常高,因为,《电磁感应》的内容整合了电场、恒定电流和磁场的相关知识,并且与力学的力和运动、冲量动量关系、功能关系等都发生密切的联系,因而具有很强的综合性,对培养学生的创新精神和实践能力有着十分重要的作用。
本节教学内容高中物理(选修3-2)第四章第二节《探究电磁感应的产生条件》,属于电磁感应的基础课,主要是让学生在实验探究的基础上,从理论的高度分析和掌握电磁感应的概念和产生条件,为后继教学中对电磁感应规律的研究打下良好的实验基础和理论基础。
【学情分析】学生在初中虽然对电磁感应有了初步的认识,但还比较肤浅,仅存留在现象上,例如,知道“闭合电路中的一部分导体在磁场中运动时产生电流的现象称为电磁感应现象”;“发电机、话筒等都是利用电磁感应原理工作的”等,但对产生电磁感应的根本原因还缺乏全面的和理性的认识。
同样的,绝大多数学生虽然在初中经历了不少“科学探究”,但对科学探究的理论分析能力和拓展性推理能力还较弱。
这是本节课教学的主要困难。
间的逻辑关系。
【教学方法和手段】教学方法:实验探究法、分析法、讨论法、图示法。
教学手段:分组实验、演示实验、计算机多媒体教学,PPT 课件。
【教学过程】一、提出问题,导入课题(一)提出问题、讨论评价1.在初中,我们就初步学习和认识了电磁感应。
请问:什么叫电磁感应现象?2.你知道电磁感应现象在生产和生活中有哪些应用?PPT展示:我们在初中对电磁感应的认知1.闭合电路中的一部分导体在磁场中运动时产生电流的现象称为电磁感应现象。
电磁感应中产生的电流称为感应电流。
2.导体在磁场中产生电流的条件是:闭合电路的部分导体在磁场中做“切割磁感线”运动。
3.发电机、话筒、电话机等,都是利用电磁感应原理工作的。
探究电磁感应产生的条件一、问题的提出“有电就有磁”,那么是不是“有磁就有电”呢?猜想一:有磁就有电猜想二:有磁不一定有电二、探究课题由磁场产生电流的条件是什么呢?三、探究实验实验一:闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动实验结果:实验结论:当导体棒左右运动时,切割磁感线,有电流产生;导体棒上下平动时,不切割磁感线,没有电流产生。
思考:是不是一定要导体去切割磁感线即导体运动磁场不动才能产生感应电流呢?实验二:把磁铁插入螺线管或从螺线管拔出克拉顿实验观察:1、科拉顿的这次尝试中,在他插入和拔出磁铁的过程中,线圈有没切割磁感线?2、线圈中会不会产生感应电流?实验结论:磁铁插入和拔出的瞬间,螺线管中的每一线圈都切割磁感线,有电流产生;磁铁停在螺线管中时,没切割磁感线,无电流产生。
由实验一和实验二得出:无论是导体运动,还是磁场运动,只要闭合电路的一部分导体切割了磁感线,电路中就有电流产生实验三:双螺线管实验“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吗?若:产生感应电流的必要条件是“闭合电路的一部分导体切割磁感线”。
则:磁场和导体必须保持相对运动。
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3、实验电路图实验结论:即使大线圈与小线圈无相对运动,导体不切割磁感线,但当小线圈中电流变化时,大线圈所在处的磁场变化,大线圈中就有电流产生。
由此得出结论: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综合三个实验:实验一、导体切割磁感线实质:改变了闭合电路在磁场中的面积实验二、磁铁插入或拔出实质:改变了闭合电路中磁场的强弱实验三、开关闭合或断开,滑动变阻器滑动实质:改变了闭合电路中磁场的强弱总结:产生感应电流的条件:与面积有关与磁场的强弱有关B、S 联想到φ=BS四、结论只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生。
第2课时探究电磁感应的产生条件
一、学习目标
1.知道产生感应电流的条件。
2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
3.学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法.
4.通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产生条件。
举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
二、学习重点、难点
学习重点:通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产生条件。
学习难点:感应电流的产生条件。
三、学习过程
1、实验一:闭合电路的部分导线在匀强磁场中切割磁感线,探究导
线运动快慢与电流表示数大小的关系.
实验二:向线圈中插入磁铁,或把磁铁从线圈中抽出,探究磁铁插入或抽出快慢
与电流表示数大小的关系
2、模仿法拉第的实验: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),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
3、分析论证:
实验一:磁场强度不发生变化,但闭合线圈的面积发生变化;
实验二:①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;
实验三:①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。
4、归纳总结:
6、典型例题
例1、右图哪些回路中比会产生感应电流
例2、如图,要使电流计G发生偏转可采用的方法是
A、K闭合或断开的瞬间
B、K闭合,P上下滑动
C、在A中插入铁芯
D、在B中插入铁芯
四、巩固练习
1、关于电磁感应,下列说法中正确的是
A导体相对磁场运动,导体内一定会产生感应电流
B导体做切割磁感线的运动,导体内一定会产生感应电流
C闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动,电路中一定会产生感应电流
D穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中一定会产生感应电流
2、恒定的匀强磁场中有一圆形闭合圆形线圈,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,线圈中能产生感应电流
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直线运动
C线圈绕任意一条直径做匀速转动
D线圈绕任意一条直径做变速转动
3、如图,开始时距形线圈平面与磁场垂直,且一半在匀强磁场外,另一半在匀强磁场内,若要使线圈中产生感应电流,下列方法中可行的是
A以ab为轴转动
B以oo/为轴转动
C以ad为轴转动(转过的角度小于600)
D以bc为轴转动(转过的角度小于600)
4、如图,距形线圈abcd绕oo/轴在匀强磁场中匀速转动,下列说法中正确的是
A线圈从图示位置转过90︒的过程中,穿过线圈的磁通量不断减小
B线圈从图示位置转过90︒的过程中,穿过线圈的磁通量不断增大
C线圈从图示位置转过180︒的过程中,穿过线圈的磁通量没有发生变化
D线圈从图示位置转过360︒的过程中,穿过线圈的磁通量没有发生变化。