物理选修3-2全册教案(完整).doc

第四章 电磁感应4.1 划时代的发现教学目标（一）知识与技能1知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。2知道电磁感应、感应电流的定义。（二）过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。（三）情感、态度与价值观1领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。2以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。教学重点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。教学难点领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。教学手段计算机、投影仪、录像片教学过程一、奥斯特梦圆“电生磁”-电流的磁效应引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答：（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。学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。二、法拉第心系“磁生电”-电磁感应现象教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答：（1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？（3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？（4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？（5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。三、科学的足迹1、科学家的启迪 教材P32、伟大的科学家法拉第 教材P4四、实例探究【例1】发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（C）A安培 B赫兹 C法拉第 D麦克斯韦【例2】发现电流磁效应现象的科学家是(奥斯特)，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是(安培)，发现电磁感应现象的科学家是(法拉第)，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是(库仑)。【例3】下列现象中属于电磁感应现象的是（B）A磁场对电流产生力的作用B变化的磁场使闭合电路中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D电流周围产生磁场五、学生的思考：1、我们可以通过哪些实验与现象来说明（证实）磁现象与电现象有联系2、如何让磁生成电？4.2、探究电磁感应的产生条件教学目标（一）知识与技能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。（二）过程与方法学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法（三）情感、态度与价值观渗透物理学方法的教育，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。教学重点通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。教学难点感应电流的产生条件。教学方法实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法教学手段条形磁铁（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，教学过程一、基本知识（一）知识准备1、磁通量定义：公式：f=BS 单位： 符号：推导：B=f/S，磁感应强度又叫磁通密度，用Wb/ m2表示B的单位；计算：当B与S垂直时，或当B与S不垂直时，f的计算2、初中知识回顾：当闭合电路的一部分做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。电磁感应现象：由磁产生电的现象（二）新课讲解1、实验一：闭合电路的部分导线在匀强磁场中切割磁感线，教材P5图4.2-1探究导线运动快慢与电流表示数大小的关系.图4.2-1 图4.2-2 图4.2-3实验二：向线圈中插入磁铁,或把磁铁从线圈中抽出,教材P5图4.2-2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），教材P6图4.2-3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：在几种实验中，有的磁感应强度没有发生变化，面积发生了变化；而又有的线圈的面积没有变化，但穿过线圈的磁感应强度发生了变化。其共同点是穿过线圈的磁通量发生了变化。磁通量变化的快慢与闭合回路中感应电流的大小有关。结论：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。二、课堂总结：(1)、产生感应电流的条件：电路闭合；穿过闭合电路的磁通量发生改变(2)、电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象 (3)、感应电流：由磁场产生的电流叫感应电流6、例题分析例1、下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中插入铁芯三、练习与作业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5、在无限长直线电流的磁场中，有一闭合的金属线框abcd，线框平面与直导线ef在同一平面内（如图），当线框做下列哪种运动时，线框中能产生感应电流A、水平向左运动 B、竖直向下平动C、垂直纸面向外平动 D、绕bc边转动 4.3 楞次定律教学目标（一）知识与技能1掌握楞次定律的内容，能运用楞次定律判断感应电流方向。2培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。3能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向4掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。（二）过程与方法1通过实践活动，观察得到的实验现象，再通过分析论证，归纳总结得出结论。2通过应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。（三）情感、态度与价值观在本节课的学习中，同学们直接参与物理规律的发现过程，体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受，并在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。教学重点1楞次定律的获得及理解。2应用楞次定律判断感应电流的方向。3利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向。教学难点楞次定律的理解及实际应用。教学方法发现法，讲练结合法教学手段干电池、灵敏电流表、外标有明确绕向的大线圈、条形磁铁、导线。教学过程一、基本知识1实验(1)选旧干电池用试触的方法查明电流方向与电流表指针偏转方向的关系明确：对电流表而言，电流从哪个接线柱流入，指针向哪边偏转(2)闭合电路的一部分导体做切割磁感线的情况a磁场方向不变，两次改变导体运动方向，如导体向右和向左运动b导体切割磁感线的运动方向不变，改变磁场方向根据电流表指针偏转情况，分别确定出闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生的感应电流方向感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向都有关系感应电流的方向可以用右手定则加以判定右手定则：伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动方向，其余四指指的就是感应电流的方向(3)闭合电路的磁通量发生变化的情况：实线箭头表示原磁场方向，虚线箭头表示感应电流磁场方向分析：(甲)图：当把条形磁铁N极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反(乙)图：当把条形磁铁N极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同(丙)图：当把条形磁铁S极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反(丁)图：当条形磁铁S极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同通过上述实验，引导学生认识到：凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加；凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少在两种情况中，感应电流的磁场都阻碍了原磁通量的变化2、实验结论：楞次定律感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化说明：对“阻碍”二字应正确理解“阻碍”不是“阻止”，而只是延缓了原磁通的变化，电路中的磁通量还是在变化的例如：当原磁通量增加时，虽有感应电流的磁场的阻碍，磁通量还是在增加，只是增加的慢一点而已实质上，楞次定律中的“阻碍”二字，指的是“反抗着产生感应电流的那个原因”3、应用楞次定律判定感应电流的步骤(四步走)(1)明确原磁场的方向；(2)明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少；(3)根据楞次定律，判定感应电流的磁场方向；(4)利用安培定则判定感应电流的方向4、推论：当导线切割磁感线时可用右手定则来判定，即大拇指与四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导线的运动方向，则四指的指向为感应电流的方向二、例题分析例1、在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图，导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面。欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是A、匀速向右运动 B、加速向右运动 C、减速向右运动 D、加速向左运动例2、如图，水平地面上方有正交的匀强磁场和匀强电场，电场竖直向下，磁场垂直纸面向里，半圆形铝框从直径出于水平位置时开始下落，不计阻力，a、b两端落到地面的次序是A、a先于b B、b先于a C、a、b同时落地 D、无法判定例3、如图，电容器PQ的电容为10mF，垂直于回路的磁场的磁感应强度以510-3T/s的变化率均匀增加，回路面积为10-2m2。则PQ两极电势差的绝对值为 V。P极所带电荷的种类为 ，带电量为 C。三、练习与作业1、一根沿东西方向的水平导线，在赤道上空自由落下的过程中，导线上各点的电势 A、东端最高 B、西端最高 C、中点最高 D、各点一样高2、如右图，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形，设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中 A、线圈中将产生abcd方向的感应电流 B、线圈中将产生adcb方向的感应电流 C、线圈中将产生感应电流的方向先是abcd，后是adcb D、线圈中无感应电流3、如右图，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与一圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合。为了在磁铁开始运动时在线圈中得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是A、N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动B、S极向纸内，N极向纸外，使磁铁绕O点转动C、使磁铁在线圈平面内绕O点顺时针转动D、使磁铁在线圈平面内绕O逆时针转动4、如右图，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合距形导线框，E是电源，当滑线变阻器R的滑片P自左向右滑行时，线框ab将A、保持静止不动 B、沿逆时针方向转动C、沿顺时针方向转动 D、发生转动，但电源极性不明，无法确定转动方向。 4.4 法拉第电磁感应定律教学目标（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、E=/t。3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。4知道E=BLvsin如何推得。5会用E=n/t和E=BLvsin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、类比法教学手段多媒体电脑、投影仪、投影片。教学过程一、基本知识1、感应电动势电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象产生感应电流的条件：线路闭合，闭合回路中磁通量发生变化。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条件：回路中的磁通量发生变化但回路不一定闭合与什么因素有关：穿过线圈的磁通量的变化快慢（Df/Dt）有关（由前提节的实验分析可得）注意：磁通量的大小f;磁通量的变化Df;磁通量的变化快慢（Df/Dt）的区分2、法拉第电磁感应定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比。公式：单匝线圈：E=Df/Dt 多匝线圈：E=nDf/Dt 适用范围：普遍适用3、导线切割磁感线时产生的感应电动势计算公式：E=BL vsinq。q导线的运动方向与磁感线的夹角。推导方法：条件：导线的运动方向与导线本身垂直 适用范围：匀强磁场，导线切割磁感线单位：1V=1T1m1m/s=1Wb/s4、反电动势电动机转动时，线圈中也会产生感应电动势，感应电动势总要削弱电源电动势的作用，我们就把感应电动势称为反电动势；其作用是阻碍线圈的转动。教材P12。电动机在使用时的注意点：二、例题分析例1、如图，导体平行磁感线运动，试求产生的感应电动势的大小（速度与磁场的夹角q，导线长度为L）例2、如右图,电容器的电容为C,两板的间距为d,两板间静止一个质量为m,电量为+q的微粒,电容器C与一个半径为R的圆形金属环相连, 金属环内部充满垂直纸面向里的匀强磁场.试求: DB/Dt等于多少?例3、如右图, 无限长金属三角形导轨COD上放一根无限长金属导体棒MN,拉动MN使它以速度v向右匀速运动,如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体,电阻率都相同,那么MN运动过程中,闭合回路的A感应电动势保持不变 B感应电动流保持不变C感应电动势逐渐增大 D感应电动流逐渐增大三、练习与作业1、如右图，平行放置的金属导轨M、N之间的距离为L；一金属杆长为2L，一端以转轴o/固定在导轨N上，并与M无摩擦接触，杆从垂直于导轨的位置，在导轨平面内以角速度w顺时针匀速转动至另一端o/脱离导轨M。若两导挥间是一磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，不计一切电阻，则在上述整个转动过程中A、金属杆两端的电压不断增大B、o/端的电势总是高于o端的电势C、两导轨间的最大电压是2BL2wD、两导轨间的平均电压是271/2BL2w/2p2、如右图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，一直角边长度为a，电阻为R的等腰直角三角形导线框以速度v垂直于斜边方向在纸面内运动，磁场与纸面垂直，则导线框的斜边产生的感应电动势为 ，导线框中的感应电流强度为 。 第2题 第3题 第4题 3、如左图，一边长为a，电阻为R的正方形导线框，以恒定的速度v向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，磁感应强度为B，MN与线框的边成45角，则在线框进入磁场过程中产生的感应电流的最大值等于 4、如图，长为L的金属杆在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，沿逆时针方向绕o点在纸面内匀速转动，若角速度为w，则杆两端a、b和o间的电势差U a o= 以及Ubo= 5、半径为10cm、电阻为0.2W的闭合金属圆环放在匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环所在平面，当磁感应强度为B从零开始随时间t成正比增加时，环中感应电流为0.1A。试写出B与t的关系式（B、t的单位分别取T、s）6、如图，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，感应强度为B。一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路的固定电阻为R，其余电阻不计，试求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上的电流强度的平均值及通过的电量。 4.5 电磁感应现象的两类情况教学目标（一）知识与技能1知道感生电场。2知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。（二）过程与方法通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。（三）情感、态度与价值观通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。教学重点感生电动势与动生电动势的概念。教学难点对感生电动势与动生电动势实质的理解。教学方法讨论法，讲练结合法教学手段多媒体课件教学活动（一）引入新课什么是电源？什么是电动势？电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值W/q，叫做电源的电动势。用E表示电动势，则：E=w/q在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来学习相关的知识。（二）进行新课1、电磁感应现象中的感生电场投影教材图4.5-1，穿过闭会回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。例题：教材P19，例题分析2、电磁感应现象中的洛仑兹力（投影）教材P20的思考与讨论（1）导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向上的。（2）自由电荷不会一直运动下去。因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。（3）C端电势高。（4）导体棒中电流是由D指向C的。一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能。（三）实例探究磁场变强【例1】如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（AC）A磁场变化时，会在在空间中激发一种电场B使电荷定向移动形成电流的力是磁场力C使电荷定向移动形成电流的力是电场力D以上说法都不对【例2】如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（AB）A因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B动生电动势的产生与洛仑兹力有关C动生电动势的产生与电场力有关D动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的【例3】如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均为m，电阻均为R，若要使cd静止不动，则ab杆应向 上运动，速度大小为_2mgR/B2L2_，作用于ab杆上的外力大小为_2mg _（四）巩固练习1如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（B）A不变 B增加 C减少 D以上情况都可能2穿过一个电阻为l的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2Wb，则（BD）A线圈中的感应电动势一定是每秒减少2VB线圈中的感应电动势一定是2VC线圈中的感应电流一定是每秒减少2AD线圈中的感应电流一定是2A3在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是（C）Av1v2，方向都向右 Bv1v2，方向都向左Cv1v2，v1向右，v2向左 Dv1v2，v1向左，v2向右4如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.2t）T，定值电阻R1=6，线圈电阻R2=4，求：（1）磁通量变化率，回路的感应电动势；（4V）（2）a、b两点间电压Uab（2.4A）5如图所示，在物理实验中，常用“冲击式电流计”来测定通过某闭合电路的电荷量探测器线圈和冲击电流计串联后，又能测定磁场的磁感应强度已知线圈匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R，把线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈与磁场方向垂直，现将线圈翻转180，冲击式电流计测出通过线圈的电荷量为q，由此可知，被测磁场的磁磁感应强度B=_qR/2nS_6如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面下面对于两管的描述中可能正确的是（AD）AA管是用塑料制成的，B管是用铜制成的BA管是用铝制成的，B管是用胶木制成的CA管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的DA管是用胶木制成的，B管是用铝制成的4.6 互感和自感教学目标：（一）知识与技能1、了解互感和自感现象2、了解自感现象产生的原因3、知道自感现象中的一个重要概念自感系数，了解它的单位及影响其大小的因素（二）过程与方法：引导学生从事物的共性中发掘新的个性，从发生电磁感应现象的条件和有关电磁感应得规律，提出自感现象，并推出关于自感的规律。会用自感知识分析，解决一些简单的问题，并了解自感现象的利弊以及对它们的防止和利用（三）情感、态度、价值观培养学生的自主学习的能力，通过对已学知识的理解实现知识的自我更新，以适应社会对人才的要求教学重点自感现象及自感系数教学难点1、自感现象的产生原因分析 2、通、断电自感的演示实验中现象解释教学方法 通过分析实验电路和直观的演示实验，引导学生运用已学的电磁感应知识进行分析、归纳，再利用电路中的并联规律，从而帮助学生突破本节重点、排除难点。学生活动设计： 启发引导学生利用前面学过的电路知识及电磁感应知识，分析通电自感和断电自感的电路图，预测将会产生的实验现象，然后再通过观察实验现象验证自身的思维，并归纳总结自感现象这一规律产生的原因。教学手段通、断电自感演示装置，电池四节（带电池盒）导线若干教学活动一、引入新课问题情景：1、发生电磁感应的条件是什么？2、怎样得到这种条件，也就是让闭合回路中磁通量发生变化？3、下面这两种电路中当电键断开和闭合瞬间会发生电磁感应现象吗？如果会发生，它们有什么不同呢？二、新课教学1、互感现象（1）、基本概念：互感：互感现象：互感电动势： （2）、互感的理解：、如右图断开、闭合开关瞬间会发生电磁感应吗？这是互感吗？小结：互感现象不仅发生与绕在同一铁芯上的两个互相互靠近的电路之间。线圈之间，而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。问题情景：（互感中的能量）另一电路中能量从哪儿来的？小结：互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。（3）、互感的应用和防止： 2、自感现象（1）、问题情景：由电流的磁效应可知，线圈通电后周围就有磁场产生，电流变化，则磁场也变化，那么对于这个线圈自身来说穿过它的磁通量在此过程中也发生了变化。是否此时也发生了电磁感应现象呢？我们通过实验来解决这个问题。（2）、演示实验：实验1 （演示P22实验）出示自感演示器，通电自感。提出问题：闭合S瞬间，会有什么现象呢？引导学生做预测，然后进行实验。（实验前事先闭合开关S，调节变阻器R和R1使两灯正常发光，然后断开开关，准备好实验）。开始做实验，闭合开关S，提示学生注意观察现象观察到的现象：在闭合开关S瞬间，灯A2立刻正常发光，A1比A2迟一段时间才正常发光。学思考现象原因。请学生分析现象原因。总结：由于线圈L自身的磁通量增加，而产生了感应电动势，这个感应电动势总是阻碍磁通量的变化，既阻碍线圈中电流的变化，故通过A1的电流不能立即增大，灯A1的亮度只能慢慢增加，最终与A2相同。实验2（演示P23实验）断电自感先给学生几分钟时间看课本实验，预测实验现象，是回答课本思考与讨论问题。（3）结论：小结：线圈中电流发生变化时，自身产生感应电动势，这个感应电动势阻碍原电流的变化。自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。自感电动势：自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。3、自感系数问题情景：我们都知道感应电动势的大小与回路中磁通量变化的快慢有关，而自感现象中的自感电动势是感应电动势的一种，那么就是说，自感电动势也应正比于穿过线圈的磁通量的变化率，即：Et，而磁场的强弱又正比于电流的强弱，即磁通量的变化正比于电流的变化。所以也可以说，自感电动势正比于电流的变化率。即EIt写成等式即：E=LIt（1）.自感系数，简称自感或电感，用字母L表示。影响因素：形状、长短、匝数、有无铁芯。（2）单位：亨利 符号：H 常用单位：毫亨（mH） 微亨（H）4、磁场的能量问题情景：在图4.6-4中,开关断开后,灯泡的发光还能持续一段时间,有时甚至比开关断开前更亮,这时灯泡的能量是从哪里来的呢?教师引导学生分析，电源断开以后，线圈中电流不会立即消失，这时的电流仍然可以做功，说明线圈储存能量。当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从天到有，这可以看作电源把能量输送到磁场，储存在磁场中。这里我们知识一个合理的假设，有关电磁场能量的直接式样验证，要在我们认识了电磁波之后才有可能。5自感现象的理解：线圈中电流的变化不能在瞬间完成，即不能“突变”。也可以说线圈能体现电的惯性6自感的应用与防止：应用：日光灯 防止：变压器、电动机三、实例探究【例1】如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡D发光。则（AD）A在电路甲中，断开S，D将逐渐变暗B在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗C在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗D在电路乙中，断开S，D将变得更亮，然后渐渐变暗【例2】如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。电键K原来是合上的，在K断开后，分析：（1）若R1R2，灯泡的亮度怎样变化？（2）若R1R2，灯泡的亮度怎样变化？四、巩固练习1下列关于自感现象的说法中，正确的是（ACD）A自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象B线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反C线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关D加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大2关于线圈的自感系数，下面说法正确的是（D）A线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大B线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C线圈中电流变化越快，自感系数越大D线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定4如图所示，L为一个自感系数大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是（A）A小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭B小灯立即亮，小灯立即熄灭C小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭D小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭五、课堂小结、自感现象是电磁感应现象中特殊情形，它的产生原因是由于通过导体自身的电流发生变化、自感电动势的大小与电流变化快慢和自感系数有关，它总是阻碍导体中电流的变化。六、布置作业： 课后习题 4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动教学目标（一）知识与技能1知道涡流是如何产生的。2知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。3知道电磁阻尼和电磁驱动。（二）过程与方法培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。（三）情感、态度与价值观培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。教学重点1涡流的概念及其应用。2电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。教学难点电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。教学方法通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验教学手段电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置（可拆变压器）、电磁阻尼演示装置（示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U形磁铁、能绕轴转动的铝框）。教学活动（一）引入新课出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。（二）进行新课1、涡流演示1涡流生热实验。在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2mm的铁板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。课件演示，涡流的产生过程，增强学生的感性认识。因为铁板中的涡流很强，会产生大量的热。而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，涡流产生的热量也减少。2、电磁阻尼阅读教材27页上的“思考与讨论”，分组讨论，然后发表自己的见解。导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。演示2电磁阻尼。按照教材“做一做”中叙述的内容，演示电表指针在偏转过程中受到的电磁阻尼现象。演示3如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。上述现象说明了什么？当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开，也就是磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，安培阻力较相对较大，因而磁铁会很快停下来。3、电磁驱动演示4电磁驱动。演示教材27页的演示实验。引导学生观察并解释实验现象。磁场相对于导体运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种现象称为电磁驱动。交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。简要介绍交流感应电动机的工作过程。（三）实例探究【例1】如图所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（AD）A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快B电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快C工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大（四）、巩固练习1如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则（B）A铝环的滚动速度将越来越小B铝环将保持匀速滚动C铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极D铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变2如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（BD）A若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h3如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（CD）A铁 B木 C铜 D铝4如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过环过程中，做_减速_运动（选填“加速”、“匀速”或“减速”）5如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（B）AA、B两点在同一水平线 BA点高于B点CA点低于B点 D铜环将做等幅摆动（五）、课堂小结（六）、课后作业1、认真阅读教材。2、思考并完成“问题与练习”中的习题。3、收集“涡流的利用和防止”方面的资料，课后交流。第五章 交变电流51 交变电流教学目标（一）知识与技能1使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。2掌握交变电流的变化规律及表示方法。3理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。（二）过程与方法1掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。2培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。3培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。（三）情感、态度与价值观通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性教学重点交变电流产生的物理过程的分析。教学难点交变电流的变化规律及应用。教学方法演示法、分析法、归纳法。教学手段手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表教学过程（一）引入新课出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。当线框快速转动时，观察到什么现象?这种大小和方向都随时间做周期性变化电流，叫做交变电流。 （二）进行新课1、交变电流的产生为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？多媒体课件打出（图5.1-3）。当abcd线圈在磁场中绕OO轴转动时，哪些边切割磁感线? （ab与cd）。当ab边向右、cd边向左运动时，线圈中感应电流的方向？（沿着abcda方向流动的。）当ab边向左、cd边向右运动时，线圈中感应电流的方向如何? （感应电流是沿着dcbad方向流动的。）线圈平面与磁感线平行时，ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直，即两边都垂直切割磁感线，此时产生感应电动势最大。线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小? 当线圈平面跟磁感线垂直时，ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行，即不切割磁感线，此时感应电动势为零。利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念：（1）中性面线框平面与磁感线垂直的位置。（2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈最大，但=0。（3）线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。2交变电流的变化规律设线圈平面从中性面开始转动，角速度是。经过时间t，线圈转过的角度是t，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于t，如右图所示。设ab边长为L1，bc边长L2，磁感应强度为B，这时ab边产生的感应电动势多大?eab=BL1vsint = BL1sint =BL1L2sint此时整个线框中感应电动势多大?e=eab+ecd=BL1L2sint若线圈有N匝时，相当于N个完全相同的电源串联，e=NBL1L2sint，令Em=NBL1L2，叫做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的瞬时值。 根据部分电路欧姆定律，电压的最大值Um=ImR，电压的瞬时值U=Umsint。电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如下图所示：3几种常见的交变电波形（三）课堂总结、点评本节课主要学习了以下几个问题：1矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流。2从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSsint，感应电动势的最大值为Em=NBS。3中性面的特点：磁通量最大为m，但e=0。（四）实例探究交变电流的图象、交变电流的产生过程【例1】一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的是 （ ）At1时刻通过线圈的磁通量为零Bt2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大Ct3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 交变电流的变化规律【例2】在匀强磁场中有一矩形线圈，从中性面开始绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动时，产生的交变电动势可以表示为e=Emsint。现在把线圈的转速增为原来的2倍，试分析并写出现在的交变电动势的峰值、交变电动势的瞬时值表达式，画出与其相对应的交变电动势随时间变化的图象。 分析物理图象的要点：一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并理解其物理意义。二变：掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通关系。三判：在此基础上进行正确的分析和判断。综合应用【例3】 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO匀速转动，角速度=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，线圈的总电阻R=40，试求：（1）感应电动势的最大值，感应电流的最大值；（2）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（3）画出感应电流的瞬时值i随t变化的图象；（4）当t=30时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大？（5）线圈从图示位置转过的过程中，感应电动势的平均值是多大？解析： 52 描述交变电流的物理量教学目标（一）知识与技能1理解什么是交变电流的峰值