高中物理选修3-2沪科版课件：3本章整合 (共12张PPT)

1．3 探究感应电动势的大小
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1.了解探究感应电动势大小的方法．
2．理解法拉第电磁感应定律．(重点)
3．掌握感应电动势计算的两种方法．(重点) 4．能利用法拉第电磁感应定律分析实际问题． (难点)
新知初探·自主学习
一、探究感应电动势的大小
1.感应电动势和电源 感应 在电磁感应现象中产生的电动势叫做 _______ 电动势 __________ ．产生感应电动势的那部分导体 电源 相当于 _______．
积20 cm2的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向
与线圈平面成30°角．若磁感应强度在0.05 s
内由0.1 T增加到0.5 T，则在此过程中，穿过 线圈的磁通量的变化量是________Wb；磁通 量的平均变化率是________Wb/s，线圈中平 均感应电动势的大小是________V.
【审题指导】
1.区别磁通量 Φ、磁通量的变化量Δ Φ 、磁通 ΔΦ 量的变化率 Δt
物理量 单位 物理意义 计算公 式 Φ＝ B· S⊥
磁通量Φ
表示某时刻或某 位置时穿过某一 Wb 面积的磁感线条 数的多少
物理量 磁通量 的变化 量Δ Φ 磁通量 的变化 ΔΦ 率 Δt
单位
物理意义 表示在某一过 程中穿过某一 面积的磁通量 变化的多少 表示穿过某一
3.导体切割磁感线时产生的感应电动势的大小
BLvsinθ E=____________.
想一想 磁通量的变化率和匝数有关吗？
ΔΦ 提示：无关．磁通量的变化率 只与磁通量 Δt 的变化量Δ Φ 和发生这一练互动
法拉第电磁感应定律的理解
学案导引 1.磁通量 Φ、磁通量的变化量 ΔΦ 及磁通量的 ΔΦ 变化率 有何区别？ Δt ΔΦ 2.如何理解 E＝n ？ Δt

第一章 电磁感应与现代生活
学案5 日光灯与自感现象
一支40W的日光灯管，它需要近千伏的电压， 而它的正常发光，只要108V左右的电压。我国电 路的电压是220V。那么，日光灯是怎么获得日光 灯起辉电压的呢？
探究日光灯电路
主要由灯管、起动器、镇流器组成
探究日光灯电路
探究日光灯电路
探究日光灯电路
方向： 电流增加时，阻碍电流增加，与原电动势原电流 ）反向；电流减小时，阻碍电流减小，与原电动势（原电 流）同向；
大小： 与电流的变化率成正比
L：比例系数
E
L
I t
探究自感现象
❖ 2、自感系数L：比例系数L叫自感系数,简称“自感”或“电 感”,自感系数L由线圈本身的性质决定，与线圈是否通电无 关。
探究自感现象❖通电自感分析：
I IA2
IA1
t
过程：S闭合Biblioteka 能量：IL、φL增大
图像：
自感电动势
IL渐增
通电开始，线圈开始储存能量，延缓电流增大
IL稳定
1
在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻值相等，自感线圈L的电阻 值可认为是零．在接通开关S时，则( ) A．在电路甲中，A将渐渐变亮 B．在电路甲中，A将先变亮，后渐渐变暗 C．在电路乙中，A将渐渐变亮 D．在电路乙中，A将由亮渐渐变暗，后熄灭
S闭合时 稳定后
L阻碍电流的增大
由于R阻值很大 流过B灯电流很小
所以B比A先亮 所以B灯逐渐变暗
B正确
2.如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻
较小，则：(1)当开关S由断开变为闭合时，A灯泡的亮度
将如何变化？ 马上亮，然后慢慢熄灭
(2)当开关S由闭合变为断开时， S

中，磁感应强度B＝0.5 T．垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，ab从静止开始无 摩擦地运动，始终与MM′、NN′保持良好接触．当ab运动到某处时，框架开 始运动．设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2. 【导学号：68312059】
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图13 (1)求框架开始运动时ab速度v的大小； (2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q＝0.1 J，求 该过程ab位移x的大小．
巩 固 层 · 知 识 整 合
拓 展 层 · 典 题 链 接
章末分层突破
提 升 层 · 能 力 强 化 章 末 综 合 测 评
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[自我校对] ①电路闭合，磁通量变化 ②阻碍 ③磁通量的变化 ④导体和磁场的相对运动 ⑤方向 ⑥增减 ⑦安培定则
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⑧导体切割磁感线 ΔΦ ⑨ Δt ΔΦ ⑩n Δ t ⑪BLv ⑫自身电流 ⑬自身电流 ⑭涡旋状
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3．解题步骤 (1)用法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则确定感应电动势的大小和 方向． (2)应用闭合电路欧姆定律求出电路中的感应电流的大小． (3)分析研究导体的受力情况，特别要注意安培力方向的确定． (4)列出动力学方程或平衡方程求解．
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如图13所示，质量m1＝0.1 kg，电阻R1＝0.3 Ω，长度l＝0.4 m的导 体棒ab横放在U形金属框架上．框架质量m2＝0.2 kg，放在绝缘水平面上，与水 平面间的动摩擦因数μ＝0.2.相距0.4 m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足 够长．电阻R2＝0.1 Ω的MN垂直于MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场

四、磁通量 1、定义：穿过闭合回路 的磁感线的条数。
φ= B S
2、理解：
两个闭合电路的面 积相同，但穿过它 们的磁通量不同。
探究一分析
探究二 分析
归纳总结
结论：只要穿过闭合电路的磁通量 变化，闭合电路中就有感应电流产生。
探究感应电流的方向
电磁感应现象
观察实验并思考:
S
（1）为什么线圈中会有电流？
沪教版高中选修3-2
物理
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电磁感应---划时代的发现
奥斯特实验：揭示了电流的磁效应
突破：电与磁是有联系的!
奥斯特实验 【实验现象 】 ？【实验结论 】 ？
猜想： 1、既然电能生磁，那么，磁是否能生电呢？ 2、如果磁能生电，那么，怎样才能实现呢？
1、奥斯特梦圆“电生磁” 2、法拉第心系“磁生电”
一、法拉第发现电磁感应的艰难历程
奥斯特在1820年发现的电流磁效应,使整 个科学界受到了极大的震动，它证实电现象与 磁现象是有联系的。
1821年，英国《哲学年鉴》要写一篇综述 电流磁效应发现以来电磁发展的文章。法拉第 在收集资料的过程中，对电磁学产生了浓厚的 兴趣，经过法拉第不懈的努力，导致了划时代 的发现——电磁效应。
十年磨一剑。法拉第终于找到了开启 电能宝库的“金钥匙”；“把磁能转变 为电”不是一种稳态效应，而是一种在 变化、运动过程中才能出现的效应。
法拉第把这种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
二、电磁感应的产生条件
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割 磁感线运动时，导体中就产生感应电流。
感应电流 与感应电流 产生的磁 的磁场方向 场方向 的关系
N朝下 插 向下 增加 c-d 向上 反向

则v声t＝v汽t＋2x
所以x＝

v声－v汽t＝340－15×2
2
2
m＝325
m.
答案 325 m
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课堂要点小结
1.惠更斯原理波 惠面 更与 斯波 原线 理
用惠更斯原理推导波的反射定律 波的反射
波的反射定律：反射角＝入射角
2.波的反射
用惠更斯原理推导波的折射定律
与折射
波的折射 波相的对折折射射定率律：：n1ss2ii＝nn rivv＝12 vv12
答案 如图所示，一列平面波射到两种介质的界面，
由于入射波的传播方向与界面不垂直，a、b、c三条波
线不同时到达界面，过a的入射点A作波面AF，在波面
AF上找三点A、C、B作为子波源；
设波速为v，取时间间隔Δt＝
BB′ v
；
作Δt时间后子波源A、C、B发出的子波波面B′F′， 根据波线与波面的方位关系画出反射波线.
②公式：
sin sin
i＝ rv1 v2 Nhomakorabea.
v1
(3)相对折射率n12＝ v2 .
延伸思考
波向前传播的过程中，在两个介质的界面同时发生了 反射和折射现象，你知道反射波和折射波的频率f、波 速v和波长λ各自是如何变化的？请完成下表.
现象 比较项
波的反射
波的折射
频率f 波速v 波长λ
不变 不变 不变
不变 改变 改变
A.声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线
B.声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线
C.水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线
D.空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线
解析 波源相同，声波在水和空气中频率相同，而在水

专题一 专题二
专题 三
3.电磁感应中的动力学临界问题: (1)解决这类问题的关键是通过受力分析和运动状态的分析,寻找过程 中的临界状态,如速度、加速度为最大值、最小值的条件。
(2)基本思路是:导体受外力运动
感应电动势
感应电
流
导体安培力→合外力变式求解。
专题一 专题二
(1)调节 Rx=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流 I 及棒的速率 v。
(2)改变 Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为 m、带电量为+q 的微 粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的 Rx。
专题一 专题二
专题 三
解析:(1)导体棒匀速下滑时,Mgsin θ=BIl
①
t=0~������������,i=-I0;t=������������ ~ 2������������,i=0;t=2������������ ~ 3������������,i=I0。 答 案 :见解析。
专题一 专题二
专题 三
专题三 电磁感应中的力学问题
1.通电导体在磁场中将受到安培力作用,电磁感应问题往往和力学问 题联系在一起,解决的基本方法是:
I=������ ������������s���i��� n ������
②
设导体棒产生的感应电动势为 E0,E0=Blv
③
由闭合电路欧姆定律得:I=���������+���0������������
④
联立②③④,得
2������������������sin������
v= ������2������2
(1)求此过程中线框产生的焦耳热; (2)在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图像。

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．
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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．

【答案】 C
2．对于日光灯的下列说法中正确的是( ) A．起辉器是在日光灯启动过程中起接通电路并提供瞬时高压的作用 B．镇流器在日光灯启动及工作过程中起降压限流作用 C．日光灯发光原理同白炽灯一样，不是由灯丝产生足够热量时发光的 D．起辉器只在日光灯启动时起暂时接通电路的作用，而镇流器在启动时提 供高压，在正常工作时又起降压限流作用
【解析】 启动时，起辉器起接通电路作用，然后断开，镇流器由于自感 产生瞬时高压，将气体击穿后，炽热的灯丝释放电子与汞原子碰撞产生紫外线， 再引起荧光物质发光，正常工作时镇流器又阻碍电流变化起降压限流作用，可 见 A、B、C 错，D 对．
【答案】 D
3.如图 1-5-4 所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光 灯发光的情况，下列叙述中正确的是( )
[合作探讨] 如图 1-5-5 所示，为演示自感现象的电路，闭合开关 S 时，发现 LA2 直接亮 起来，而 LA1 逐渐亮起来．
图 1-5-5
探讨 1：LA1 在闭合开关 S 时，为什么逐渐亮起来？
【提示】 电路接通时，电流由零开始增加，穿过 L 的磁通量随之增加， 线圈 L 中产生自感电动势阻碍电流增加，从而推迟了 LA1 中电流增加到正常值的 时间，使 LA1 灯比 LA2 灯晚亮．
[核心点击] 1．日光灯的构造 如图 1-5-1 所示，日光灯主要是由灯管、镇流器、起辉器三部分构成．起辉 器与灯管并联，镇流器与灯管串联．
图 1-5-1
2．各部分的作用 (1)灯管：灯管两端有灯丝，管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气，管壁上涂 有荧光粉． 当两灯丝间的气体导电时发出紫外线，紫外线使涂在管壁上的荧光粉发出 柔和的可见光． (2)镇流器：镇流器是一个带铁心的线圈，其匝数很多且为闭合铁心，自感 系数很大． 镇流器的作用：日光灯点燃时，利用自感现象产生瞬时高压；日光灯正常 发光时，利用自感现象，对灯管起着降压限流的作用．

第三章 电能的输送与变压器
电能的开发与利用
电能的开发和利用，是人 类认识自然、利用自然的具有 划时代意义的光辉成就。
那么电能的“魅力”何在 呢？电气时代为什么能迅速取 代蒸汽时代呢？电能为什么能 成为当今能源家庭的“天之骄 子”呢？
一、电能－－能源家庭的天之骄子
一、电能与形式的能之间容易转换 二、电能可以集中生产，便于输送和分配， 易于控制与管理 三、电能的转换效率高
(3)则输电电流I＝P/U1＝200 A.
输电线路上的电压损失 ΔU′＝I′R线＝40 V.
所以用户得到的电压 U′2＝U1－ΔU′＝180 V 用户得到的功率为 P＝U′2I＝3.6×104 W.
3．比较三相交流发电机的三个线圈输出的三相交流电压， 下列说法正确的是( )
A．最大值，周期及达到最大值的时刻相同 B．最大值，周期均相同，达到最大值时刻相差T/6 C．最大值，周期均相同，达到最大值时刻相差T/3 D．最大值，周期及达到最大值的时刻均不相同
星形接法
中性点
e eC
A
eC Z X
Y
eB
三相四线制
A 火线（相线或端线）
N 零线（中线） B 火线（相线或端线） C 火线（相线或端线）
通常将三个末端联在一起，称为中性点或零点，用N表示，
从中性点N引出的导线称为中性线。 从三个首端A、B、C分别引出相线（即火线）。
六、电流与负载的连接方式
中性点
A．I＝15 A，U＝440 V B．I＝45 A，U＝380 V C．I＝0，U＝440 V D．I＝0，U＝380 V
星形接法， U 线＝ 3U 相， 每个负载上为相电压， UPN′＝220 V， PQ 间为线电压， UPQ＝ 3UPN′＝380 V， 由于三相负载相同，中性线上电流为 0

巩
拓
固
展
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知
典
识
题
整
链
合
接
章末分层突破
提
升
章
层
末
·
综
能
合
力
测
强
评
化
[自我校对] ①PU送 ② I线 R线 ③ I线U损
④nn12 ⑤nn21 ⑥ U2I2＋U3I3
______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
图3-6
【解析】 由于理想变压器输入电压U1不变，原、副线圈匝数不变，所以 输出电压U2也不变，灯L亮度不随P的滑动改变，故选项A错误，选项B正确；P
向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R总减小，由I2＝
U2 R总
知，通过副线圈的电流I2增大，输出功率P2＝U2I2增大，再由II12＝nn21知输入电流I1 也增大，故选项C错误，D正确．
D．I1U1＝I2U2
【解析】
根据理想变压器的工作原理得I1U1＝I2U2、
I1 I2
＝
n2 n1
.U2不是加在R
两端的电压，故I2≠UR2，而I1U1等于R上消耗的功率I22R与下一级变压器的输入功