第4节法拉第电磁感应定律导学案

第四节 法拉第电磁感应定律导学案制作人：王峰 2013.3班级： 姓名： 组别：【学习目标】1、知道感应电动势及决定感应电动势大小的因素。

2、知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、t∆∆Φ。

3、理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。

4、知道E =BLv sin θ如何推得。

5、会用E =BLv 和 tn E ∆∆Φ=解决问题。

【学习方法】实验分析、归纳法、类比法、练习巩固【学习过程】一、复习回顾：1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？2、恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？二、进行新课（一）、探究影响感应电动势大小的因素1、探究目的：感应电动势大小跟什么因素有关？（猜测）2、探究要求：（1）、将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。

（2）、迅速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。

3、探究问题：问题1、在实验中，电流表指针偏转说明什么？那一部分相当于电源？问题2：电流表指针偏转程度跟感应电流的大小有什么关系？跟感应电动 势的大小有什么关系？问题3：在实验中，快速和慢速∆Φ是否相同？磁通量变化快慢是否相同？（4）、探究过程上面的实验，我们可用磁通量的变化率来解释：实验中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，t∆∆Φ大，I 感 ，E 感 。

实验结论 ：电动势的大小与磁通量的 有关，磁通量的变化越 电动势越大，磁通量的变化越 电动势越小。

（二）、法拉第电磁感应定律1、从上面的实验我们可以发现，t ∆∆Φ越大，E 感越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。

精确的实验表明： ，即E ∝t∆∆Φ。

这就是法拉第电磁感应定律。

2、在国际单位制中，电动势单位是伏（V ），磁通量单位是韦伯（Wb ），时间单位是秒（s ），可以证明式中比例系数k =1，则上式可写成E =3、设闭合电路是一个N 匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于N 个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为 E =t∆∆Φ 4、定律的理解:⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt⑵感应电动势的大小与磁通量的 成 比。

第四节法拉第电磁感应定律1．明白决定感应电动势大小的因素．2．明白磁通量的转变率是表示磁通量转变快慢的物理量，并能对磁通量的转变量、磁通量的转变率进行区别．3．明白得法拉第电磁感应定律的内容、数学表达式，能用其解答相关问题．4．会用法拉第电磁感应定律计算感应电动势．5．会计算导线切割磁感线时感应电动势的大小．1．感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，产生感应电动势的那部份导体就相当于电源．2．实验说明：感应电动势的大小跟磁通量转变快慢有关，咱们用磁通量转变率描述磁通量转变的快慢，它是磁通量转变量与那个转变所用时刻的比值．3．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转变率成正比，这确实是法拉第电磁感应定律．公式E＝nΔΦΔt与E＝BLv的区别与联系两个公式E＝nΔΦΔt[来源:学科网ZXXK]E＝BLv 区别(1)求的是Δt时间内的感应平均电动势，E与某段时间或某个过程相对应(1)求的是瞬时感应电动势，E与某个时刻或某个位置相对应(2)求的是整个回路的感应电动势，整个回路的感应电动势为0时，其回路某段导体的感应电动势不一定为0(2)求的是回路中一部分导体切割磁感线时产生的感应电动势(3)由于是整个回路的感应电动势，因此电源部分不容易确定(3)由于是一部分导体在磁场中切割磁感线的运动产生的，该部分就相当于电源联系公式E＝nΔΦΔt和E＝BLv是统一的．当Δt→0时，E为瞬时感应电动势，而公式E＝BLv的v取平均值时，则求出来的是平均电动势[来源:学科网]一、单项选择题1．以下关于感应电动势大小的说法中，正确的选项是(D) A．线圈中磁通量转变越大，线圈中产生的感应电动势必然越大B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势必然越大C．线圈放在磁感强度越强的地址，产生的感应电动势必然越大D．线圈中磁通量转变越快，产生的感应电动势越大解析：注意磁通量Φ、磁通量的转变量ΔΦ、磁通量的转变率ΔΦΔt三者之间的区别．2．如右图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v 0抛出，设运动的整个进程中棒的取向不变且不计空气阻力，那么金属棒在运动进程中产生的感应电动势大小将(C)A．愈来愈大 B．愈来愈小C．维持不变 D．无法确信解析：E＝BLv sin θ＝BLv x；ab做平抛运动，水平速度维持不变，感应电动势维持不变．3．如以下图所示，垂直矩形金属框的匀强磁场磁感应强度为B.导体棒ab垂直线框两长边搁在框上，ab长为l.在Δt时刻内，ab向右匀速滑过距离d，则(C)A．因右边面积减少ld，左侧面积增大ld，则ΔΦ＝2Bld，电动势E＝2BldΔt B．因右边面积减少ld，左侧面积增大ld，两边抵消，则ΔΦ＝0，电动势E ＝0C．因为ΔΦ＝Bld，那么电动势E＝BldΔtD．不能用公式E＝ΔΦΔt计算电动势，只能用公式E＝BLv解析：A、B.导体棒ab垂直线框两边搁在框上向右运动，导体棒ab相当于电源，该题目要以ab扫过的面积求磁通量的转变量，再求感应电动势，故A、B错；C.ab切割磁感线，导体棒扫过面积的磁通量转变ΔΦ＝BΔS＝Bld，依照法拉第电磁感应定律E＝ΔΦΔt＝BldΔt，故C正确；D.法拉第电磁感应定律适用于任何电磁感应现象，关于切割类型一样适用．由上分析可知，磁通量的转变量ΔΦ＝BΔS ＝Bld，感应电动势E＝ΔΦΔt＝BldΔt＝Bdv.故D错误．4．如右图所示，把一阻值为R、边长为L的正方形金属线框，从磁感应强度为B 的匀强磁场中，以速度v 向右匀速拉出磁场．在此进程中线框中产生了电流，此电流(A )A ．方向与图示箭头方向相同，大小为BLvR B ．方向与图示箭头方向相同，大小为2BLvRC ．方向与图示箭头方向相反，大小为BLv RD ．方向与图示箭头方向相反，大小为2BLvR解析：利用右手定那么可判定感应电流是逆时针方向．依照E ＝BLv 知，电流I ＝E R ＝BLv R.二、多项选择题5．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动，转轴垂直于磁场，假设线圈所围面积里磁通量随时刻转变的规律如下图，则O ～D 进程中(BD )A ．线圈中O 时刻感应电动势最小B ．线圈中D 时刻感应电动势为零C ．线圈中D 时刻感应电动势最大D ．线圈中O 至D 时刻内平均感应电动势为0.4 V解析：由法拉第电磁感应定律知线圈中O 至D 时刻内的平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝2×10－30.01/2V ＝0.4 V ．由感应电动势的物理意义知，感应电动势的大小与磁通量的大小Φ和磁通量的改变量ΔΦ均无必然联系，仅由磁通量的转变率ΔΦΔt 决定，而任何时刻磁通量的转变率ΔΦΔt 确实是Φt 图象上该时刻切线的斜率，不难看出O 点处切线斜率最大，D 点处切线斜率最小为零，故B 、D 正确．6. 在匀强磁场中，a 、b 是两条平行金属导轨，c 、d 为别离串有电流表和电压表的两根金属棒，如图所示，当c 、d 以相同的速度向右匀速运动时，以下说法中正确的选项是(BD )A．电压表有示数B．电压表无示数C．电流表有示数D．电流表无示数解析：c、d以相同的速度向右匀速运动，穿过闭合回路的磁通量不变，在闭合回路中没有感应电流产生，因此没有电流流过电流表和电压表，因此电流表和电压表无示数．7．如图，正方形线框的边长为L，电容器的电容量为C，正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁场以k的转变率均匀减弱时，则(BC)A．线圈产生的感应电动势大小为kL2B．电压表没有读数C．a点的电势高于b点的电势D．电容器所带的电荷量为零解析：磁场减弱时，产生的感应电动势为：E＝ΔΦΔt＝kL22是恒定值，A错；由于电路中有电容器，且感应电动势恒定，故电路中无电流．电压表没有读数，B 对；由楞次定律及安培定那么可判定a点电势高于b点电势，C对；电容器所带电荷量为Q＝CE.D错．8．如下图，水平面上不计电阻的三角形金属导轨EOF(夹角为α)上放有一电阻与其长度成正比的金属杆AB，在外力作用下使AB以速度v匀速从O点开始向右平移，以下判定中正确的选项是(AD)A．电路的感应电动势均匀增大B．电路中的感应电动势不变C．电路中的感应电流均匀增大D．电路中的感应电流不变解析：感应电动势E＝B⎝⎛⎭⎪⎫vt tanα2v，与时刻是一次函数关系，故不是不变的；接入电路的电阻R＝2ρvt tanα2S，由闭合电路中欧姆定律得I＝ER＝BvSρ，电流不变．9．(2021·揭阳一模)将一条形磁铁插入到闭合线圈中的同一名置，第一次缓慢插入，第二次快速插入，两次插入进程中不发生转变的物理量是(AD) A．磁通量的转变量B．磁通量的转变率C．感应电流的大小D．流过导体某横截面的电荷量解析：当条形磁铁插入线圈的刹时，穿过线圈的磁通量增加，产生感应电流，条形磁铁第一次缓慢插入线圈时，磁通量增加慢，条形磁铁第二次迅速插入线圈时，磁通量增加速，但磁通量转变量相同，故A正确；依照法拉第电磁感应定律第二次线圈中产生的感应电动势大，那么磁通量转变率也大，故B错误；依照法拉第电磁感应定律第二次线圈中产生的感应电动势大，再由欧姆定律可知第二次感应电流大，即I2>I1，故C错误；依照法拉第电磁感应定律分析感应电动势的大小，由欧姆定律分析感应电流的大小，再由q＝It可确信导体某横截面的电荷量等于磁通量的转变与电阻的比值，由于磁通量转变量相同，电阻不变，因此通过导体横截面的电荷量不变，故D正确．三、非选择题(按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必需明确写出数值和单位．)10．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2.螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF.在一段时刻内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律转变．求：(1)螺线管中产生的感应电动势；(2)闭合S，电路中的电流稳固后，现在全电路电流的方向(顺时针仍是逆时针)；(3)闭合S，电路中的电流稳固后，电阻R1的电功率；(4)闭合S，电路中的电流稳固后，电容器的电量．解析：(1)依照法拉第电磁感应定律E＝nΔΦΔt＝n·ΔBΔt·S得E＝1.2 V.(2)逆时针．(3)依照全电路欧姆定律I＝ER1＋R2＋r＝0.12 A，依照P＝I2R1，求得P＝×10－2W.(4)S闭合后，电容器两头的电压U＝IR2＝0.6 V，通过R2的电量Q＝CU＝×10－5 C答案：观点析11．如下图，金属杆ab可在平行金属导轨上滑动，金属杆电阻R0＝0.5 Ω，长L＝0.3 m，导轨一端串接一电阻R＝1 Ω，匀强磁场磁感应强度B＝2 T，当ab 以v＝5 m/s向右匀速运动进程中，求：(1)ab间感应电动势E和ab间的电压U;(2)所加沿导轨平面的水平外力F的大小；(3)在2 s时刻内电阻R上产生的热量Q.解析：(1)依照公式：E＝BLv＝3 V.I＝ER＋R0，U ＝IR＝2 V.(2)F＝F安，F安＝BIL＝1.2 N.(3)2秒内产生的总热量Q等于安培力做的功，Q＝F安·v·t＝12 J.电阻R上产生的热量为Q R＝RR＋R0Q＝8 J.答案：(1)3 V 2 V (2)1.2 N (3)8 J12．矩形线圈abcd，长ab＝20 cm，宽bc＝10 cm，匝数n＝200，线圈回路总电阻R＝5 Ω.整个线圈平面内均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过．假设匀强磁场的磁感应强度B随时刻t的转变规律如以下图所示，求：(1)线圈回路中产生的感应电动势和感应电流；(2)当t＝0.3 s时，线圈的ab边所受的安培力大小；(3)在1 min内线圈回路产生的焦耳热．解析：(1)磁感应强度的转变率：ΔBΔt＝（20－5）×10－20.3T/s＝0.5 T/s.感应电动势为：E＝nΔΦΔt＝nSΔBΔt＝200×× V＝2 V；感应电流为：I＝ER＝0.4 A.(2)当t＝0.3 s时，磁感应强度B＝0.2 T，那么安培力为：F＝nBIl＝200×××0.2 N＝3.2 N .(3)1 min内线圈回路产生的焦耳热为：Q＝I2Rt＝2×5×60 J＝48 J.答案：(1)2 V 0.4 A (2)3.2 N (3)48 J。

《法拉第电磁感应定律》导学案【学习目标】1.了解感应电动势，知道产生感应电动势的那部分导体相当于电源2.知道感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关3.理解磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，能区别磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率三个概念4.知道法拉第电磁感应定律的内容及表达式5.会用法拉第电磁感应定律进行有关的计算6.会用E=Blv或E=Blv sinθ进行有关计算【学习重点】法拉第电磁感应定律【学习难点】磁通量的变化及磁通量的变化率的理解【自学导学】1.穿过的磁通量发生变化时，电路中就会有感应电流。

闭合电路中有感应电流，电路中就一定有电动势。

如果电路不闭合，虽然没有感应电流，但仍然存在。

在电磁感应现象中产生的电动势叫______________,产生感应电动势的那部分导体相当于_______。

2.法拉第电磁感应定律告诉我们电路中产生感应电动势的大小跟成正比。

若产生感应电动势的电路是一个有n匝的线圈，且穿过每匝线圈的磁感量变化率都相同，则整个线圈产生的感应电动势大小E= 。

3.直导线在匀强磁场中做切割磁感线的运动时，如果运动方向与磁感线垂直，那么导线中感应电动势的大小与、和三者都成正比。

用公式表示为E= ；如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一夹角θ，我们可以把速度分解为两个分量，垂直于磁感线的分量v1=vsinθ,另一个平行于磁感线的分量不切割磁感线，对感应电动势没有贡献。

所以这种情况下的感应电动势为E= 。

4.如图1所示，前后两次将磁铁插入闭合线圈的相同位置，第一次用时0.2S，第二次用时1S；则前后两次线圈中产生的感应电动势之比。

5.如图2所示，用外力将单匝矩形线框从匀强磁场的边缘匀速拉出．设线框的面积为S，磁感强度为B，线框电阻为R，那么在拉出过程中，通过导线截面的电量是______。

6.理解：①.E的大小与ΔΦ无关，与线圈的匝数n成正比，与磁通量的变化率ΔΦ/∆t成正比。

法拉第电磁感应定律★新课标要求(一）知识与技能1．知道什么叫感应电动势。

2．知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、tn E ∆∆Φ=。

3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式. 4．知道E =BLv sin θ如何推得。

5．会用tnE ∆∆Φ=和E =BLv sin θ解决问题. （二)过程与方法通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E =BLv ，掌握运用理论知识探究问题的方法。

（三)情感、态度与价值观1．从不同物理现象中抽象出个性与共性问题,培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。

2．了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。

★教学重点法拉第电磁感应定律. ★教学难点平均电动势与瞬时电动势区别。

★教学方法演示法、归纳法、类比法 ★教学用具：CAI 课件、多媒体电脑、投影仪、投影片。

★教学过程（一)引入新课教师：在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么？ 学生：穿过闭合电路的磁通量发生变化.教师：在电磁感应现象中,磁通量发生变化的方式有哪些情况? 学生甲：由磁感应强度的变化引起的，即ΔΦ=ΔB ·S 。

学生乙：由回路面积的变化引起的,即ΔΦ=B·ΔS。

学生丙:由磁感应强度和面积同时变化引起的，即ΔΦ=B2S2－B1S1学生丁：概括为ΔΦ=Φ2－Φ1点评：该问题学生通常只能回答出一两种情况，需要教师启发、引导，才能归纳出磁通量变化的各种情形。

在指导学生回答此问题时，重在培养学生的想象能力和概括能力,不宜过多纠缠细节，以免冲淡教学重点。

教师：恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么?学生：电路闭合、有电源。

教师：在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。

在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。

下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素.（二）进行新课1、感应电动势教师：CAI课件展示出下面两个电路教师：在图a与图b中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？学生:电路断开，肯定无电流,但有电动势。