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高三电磁感应物理教案

教案 时间:2017-12-13 我要投稿
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  【教学目标】

  1、知识与技能:

  (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、 。

  (3)、理解法拉第电磁感应定律的内容、数学表达式。

  (4)、知道E=BLvsinθ如何推得。

  (5)、会用 解决问题。

  2、过程与方法

  (1)、通过学生实验,培养学生的动手能力和探究能力。

  (2)、通过推导闭合电路,部分导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。

  3、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)、通过比较感应电流、感应电动势的特点,引导学生忽略次要矛盾、把握主要矛盾。

  【教学重点】法拉第电磁感应定律。

  【教学难点】感应电流与感应电动势的产生条件的区别。

  【教学方法】实验法、归纳法、类比法

  【教具准备】

  多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。

  【教学过程】

  一、复习提问:

  1、在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么?

  答:穿过闭合回路的磁通量发生变化,就会在回路中产生感应电流。

  2、恒定电流中学过,电路中存在持续电流的条件是什么?

  答:电路闭合,且这个电路中一定有电源。

  3、在发生电磁感应现象的情况下,用什么方法可以判定感应电流的方向?

  答:由楞次定律或右手定则判断感应电流的方向。

  二、引入新课

  1、问题1:既然会判定感应电流的方向,那么,怎样确定感应电流的强弱呢?

  答:既然有感应电流,那么就一定存在感应电动势.只要能确定感应电动势的大小,根据闭合电路欧姆定律就可以确定感应电流大小了.

  2、问题2:如图所示,在螺线管中插入一个条形磁铁,问

  ①、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,该电路中是否都有电流?为什么?

  答:有,因为磁通量有变化

  ②、有感应电流,是谁充当电源?

  答:由恒定电流中学习可知,对比可知左图中的虚线框内线圈部分相当于电源。

  ③、上图中若电路是断开的,有无感应电流电流?有无感应电动势?

  答:电路断开,肯定无电流,但仍有电动势。

  3、产生感应电动势的条件是什么?

  答:回路(不一定是闭合电路)中的磁通量发生变化.

  4、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件,你有什么发现?

  答:在电磁感应现象中,不论电路是否闭合,只要穿过回路的磁通量发生变化,电路中就有感应电动势,但产生感应电流还需要电路闭合,因此研究感应电动势比感应电流更有意义。(情感目标)

  本节课我们就来一起探究感应电动势

  三、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?(学生猜测)

  (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、迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片,迅速和缓慢的插入拔出螺线管,分别记录表针的最大摆幅;

  (3)、探究问题:

  问题1、在实验中,电流表指针偏转原因是什么?

  问题2:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?

  问题3:在实验中,快速和慢速效果有什么相同和不同?

  (4)、探究过程

  安排学生实验。(能力培养)

  教师引导学生分析实验,(课件展示)回答以上问题

  学生甲:穿过电路的Φ变化 产生E感 产生I感.

  学生乙:由全电路欧姆定律知I= ,当电路中的总电阻一定时,E感越大,I越大,指针偏转越大。

  学生丙:磁通量变化相同,但磁通量变化的快慢不同。

  可见,感应电动势的大小跟磁通量变化和所用时间都有关,即与磁通量的变化率有关.

  把 定义为磁通量的变化率。

  上面的实验,我们可用磁通量的变化率来解释:

  学生甲:实验中,将条形磁铁快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)时, 大,I感大,

  E感大。

  实验结论:电动势的大小与磁通量的变化快慢有关,磁通量的变化越快电动势越大。磁通量的变化率越大,电动势越大。

  (二)、法拉第电磁感应定律

  从上面的实验我们可以发现, 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:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比,即E∝ 。这就是法拉第电磁感应定律。

  (师生共同活动,推导法拉第电磁感应定律的表达式)(课件展示)

  E=k

  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,(同学们可以课下自己证明),则上式可写成

  E=

  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=n

  1.内容:电动势的大小与磁通量的变化率成正比

  2.公式:ε=n

  3.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/Δt

  ⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比

  ⑶感应电动势的方向由楞次定律来判断

  ⑷感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定:

  当ΔΦ=ΔBScosθ则ε=ΔB/ΔtScosθ

  当ΔΦ=BΔScosθ则ε=BΔS/Δtcosθ

  当ΔΦ=BSΔ(cosθ)则ε=BSΔ(cosθ)/Δt

  注意: 为B.S之间的夹角。

  4、特例——导线切割磁感线时的感应电动势

  用课件展示电路,闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中,磁感应强度为B,ab的长度为L,以速度v匀速切割磁感线,求产生的感应电动势?(课件展示)

  解析:设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1,这时线框面积的变化量为

  ΔS=LvΔt

  穿过闭合电路磁通量的变化量为

  ΔΦ=BΔS=BLvΔt

  据法拉第电磁感应定律,得

  E= =BLv

  这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式,需要理解

  (1)B,L,V两两垂直

  (2)导线的长度L应为有效切割长度

  (3)导线运动方向和磁感线平行时,E=0

  (4)速度V为平均值(瞬时值),E就为平均值(瞬时值)

  问题:当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ,感应电动势可用上面的公式计算吗?

  用课件展示如图所示电路,闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中,导体棒以v斜向切割磁感线,求产生的感应电动势。

  解析:可以把速度v分解为两个分量:垂直于磁感线的分量v1=vsinθ和平行于磁感线的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感线,不产生感应电动势。前者切割磁感线,产生的感应电动势为

  E=BLv1=BLvsinθ

  强调:在国际单位制中,上式中B、L、v的单位分别是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s),θ指v与B的夹角。

  5、公式比较

  与功率的两个公式比较得出E=ΔΦ/Δt:求平均电动势

  E=BLV : v为瞬时值时求瞬时电动势,v为平均值时求平均电动势

  课堂练习:

  例题1:下列说法正确的是( D )

  A、线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大

  B、线圈中的磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大

  C、线圈处在磁场越强的位置,线圈中产生的感应电动势一定越大

  D、线圈中磁通量变化得越快,线圈中产生的感应电动势越大

  例题2:一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置,在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。

  解:由电磁感应定律可得E=nΔΦ/Δt①

  ΔΦ= ΔB×S②

  由① ②联立可得E=n ΔB×S/Δt

  代如数值可得E=1.6V

  例题3、在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD,框电阻不计,上面接一个长0.1m的可滑动的金属丝ab,已知金属丝质量为0.2g,电阻R=0.2Ω,不计阻力,求金属丝ab匀速下落时的速度。(4m/s)

  问1:将上题的框架竖直倒放,使框平面放成与水平成30°角,不计阻力,B垂直于框平面,求v ?

  答案:(2m/s)

  问2:上题中若ab框间有摩擦阻力,且μ=0.2,求v ?

  答案:(1.3m/s)

  问3:若不计摩擦,而将B方向改为竖直向上,求v ?

  答案:(2.67m/s)

  问4:若此时再加摩擦μ=0.2,求v ?

  答案:(1.6m/s)

  【课堂小结】

  1、让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。

  2、认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。

  3、让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。

  【布置作业】选修3-2课本第16页“思考与讨论”

  课后作业:第17页1、2、3、5题

  【课后反思】

  让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架,把书本知识转化为自己的知识,让学生有收获成功感。

  本节课,重点是理解法拉第电磁感应定律,不要过多的进行训练,不能急于求成,应该循序渐进。

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