2020-2021学年高中物理 第六章 电磁现象与电磁波 第三节 电磁感应现象教案 粤教版必修3

1、2020-2021学年高中物理 第六章 电磁现象与电磁波 第三节 电磁感应现象教案 粤教版必修32020-2021学年高中物理 第六章 电磁现象与电磁波 第三节 电磁感应现象教案 粤教版必修3年级：姓名：- 12 -第三节电磁感应现象 核心素养点击物理观念了解电磁感应现象，知道感应电流产生的条件。科学探究通过探究感应电流产生的条件的实验，知道电磁感应现象及其产生的条件。科学态度与责任(1)了解法拉第发现电磁感应现象的重大意义。(2)了解电磁感应现象发现的历史过程，体会科学家探索自然规律的科学态度和科学方法。填一填(1)电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应现象，由电磁感应现象产生的电

2、流叫作感应电流。(2)发现电磁感应现象的意义使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。使人们找到了磁生电的条件，开辟了人类的电气化时代。1填一填(1)探究导体棒在磁场中运动过程是否产生电流(如图所示)：实验操作实验现象(有无电流)实验结论导体棒平行磁感线运动无闭合回路包围的面积变化时，回路中有感应电流；包围的面积不变时，回路中无感应电流导体棒切割磁感线运动有(2)探究磁铁在通电螺线管中运动过程是否产生电流(如图所示)：实验操作实验现象(有无电流)实验结论n(或s)极插入螺线管有螺线管中的磁场变化时，螺线管中有感应电流；螺线管中的磁场不变时，螺线管中无感应电流n(

3、或s)极停在螺线管中无n(或s)极从螺线管中抽出有(3)模拟法拉第的实验(如图所示)：实验操作实验现象(线圈b中有无电流)实验结论开关闭合瞬间有线圈b中磁场变化时，线圈b中有感应电流；线圈b中磁场不变时，线圈b中无感应电流开关断开瞬间有开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动无开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片有(4)感应电流产生的条件：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生。2判一判(1)穿过闭合线圈的磁通量发生变化，一定能产生感应电流。()(2)闭合线圈做切割磁感线运动，一定能产生感应电流。()(3)闭合线圈和磁场发生相对运动，不一定能产生感应电流。()3想一想如图所示的

4、实验装置中，开关由断开到闭合的瞬间，电流表指针是否摆动？开关闭合后电路不变，电流表指针是否摆动？迅速调节滑动变阻器的滑片，电流表指针是否摆动？提示：开关由断开到闭合瞬间，线圈a中电流从无到有，电流产生磁场，穿过b的磁通量增大，b中产生感应电流，电流表指针摆动，开关闭合后电路不变，穿过b的磁通量不变，b中无感应电流，电流表指针不摆动。迅速调节滑动变阻器的滑片，a中电流发生变化，穿过b的磁通量变化，b中产生感应电流，电流表指针摆动。填一填(1)汽车防抱死制动系统(abs)abs系统的作用：为了防止汽车紧急制动时，因车轮被抱死，从而发生侧滑。abs系统的组成：由轮速传感器、电子控制模块和电磁阀组成。

5、其中轮速传感器是利用电磁感应现象测量车轮转速的。(2)无线充电技术：又称为非接触式感应充电，是利用供电设备直接将电能传送给用电器的技术。具有安全、耐用、方便等特点，还可应用于生物医疗。 重难释解1产生感应电流的必要条件(1)电路必须是闭合电路。(2)穿过回路的磁通量发生变化。2对产生感应电流条件的理解(1)不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。(2)在闭合电路中有磁通量但不变化，即使磁场很强，磁通量很大，也不会产生感应电流。(3)产生感应电流的条件可以归纳为两个：一个是电路本身的属性，即电路必须是闭合的；另一个是穿过电路的磁通量必须发生变化。3理解导体棒

6、切割磁感线的方法(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，导体都切割磁感线，而图丙中，导体没有切割磁感线。(2)即使导体“切割”了磁感线，也不一定能产生感应电流。如图所示，对于图甲，尽管导体“切割”了磁感线(匀强磁场)，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流；对于图乙，导体框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流；对于图丙，闭合导体回路在非匀强磁场中运动，切割了磁感线，同时穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流。探究产生感应电流条件的实验步骤如图甲、乙、丙所示。(1)本实验中，我们通过观察_来判断

7、电路中是否有感应电流。(2)通过比较图甲和丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要_；通过比较图_可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动。(3)若图甲中ab棒不动，磁铁左右水平运动，电路_(选填“有”或“无”)感应电流。(4)在产生感应电流的实验中，将_能转化为电能，生活中的_机就是根据上述原理工作的。解析(1)实验时，通过观察电流表的指针是否偏转，来确定电路中是否产生感应电流。(2)甲电路是闭合电路，电流表的指针发生偏转，说明电路中产生了感应电流。丙电路是断开的，电流表的指针没有偏转，说明电路中没有产生感应电流。由此可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合。另一个条件是

8、导体要在磁场中做切割磁感线运动，甲实验导体在磁场中做切割磁感线运动，乙实验导体在磁场中运动不切割磁感线，由此比较可以确定要选用甲图和乙图。(3)在甲图中，电路是闭合的，若ab棒不动，磁体运动，利用运动和静止的相对性可以确定，ab棒也做切割磁感线运动，具备了感应电流产生的两个条件，所以电路中有感应电流产生。(4)电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能，利用电磁感应现象制成了发电机。答案(1)电流表指针是否偏转(2)闭合甲和乙(3)有(4)机械发电素养训练1多选下图均为闭合线框在磁场中运动，请判断能产生感应电流的情况()解析：选cd产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，a、b没有磁通

9、量的变化，所以没有感应电流，c、d是闭合回路，同时磁通量发生变化，所以产生感应电流。2如图是某兴趣小组研究磁生电现象所需的器材。请你协助该小组完成如下工作，用实线将带有铁芯的线圈a、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程电流表和线圈b连接成副线圈回路，并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：_；_；_。解析：实物连接如图所示；使副线圈回路产生感应电流的方式有：将原线圈a插入副线圈b中，合上(或断开)开关瞬间；合上开关后，将原线圈a插入副线圈b中或从副线圈b中抽出；合上开关，将原线圈a插入副线圈b后，移动滑动变阻器的滑片。答案：见解析如图，甲图中磁铁下

10、方有一个闭合线圈，乙图中通电导线右侧有一个闭合线框。(1)甲图中，线圈不动，磁铁向下靠近线圈时，线圈中有无感应电流？提示：线圈中磁通量增大，有感应电流。(2)乙图中，通电导线中的电流减小时，线框中有无感应电流？提示：线框中磁通量减小，有感应电流。 重难释解判断有无感应电流的基本步骤(1)明确所研究的电路是否为闭合电路。(2)分析最初状态穿过电路的磁通量情况。(3)根据相关量变化的情况分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，常见的情况有以下几种：磁感应强度b不变，线圈面积s发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时。线圈面积s不变，磁感应强度b发生变化，例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场

11、是由通电螺线管产生而螺线管中的电流变化时。磁感应强度b和线圈面积s同时发生变化，此时可由10计算并判断磁通量是否发生变化。线圈面积s不变，磁感应强度b也不变，但二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时。如图所示，矩形线框abcd由静止开始运动，若要使线框中产生感应电流且磁通量逐渐变大，则线框的运动情况应该是()a向右平动(ad边还没有进入磁场)b向上平动(ab边还没有离开磁场)c以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)d以ab边为轴转动(转角不超过90)解析选项a和d所描述的情况，线框在磁场中的有效面积s均发生变化(a情况下s增大，d情况下s变小)，穿过线框的磁通量均改变，由产生感应电流

12、的条件知线框中会产生感应电流。而选项b、c所描述的情况中，线框中的磁通量均不改变，不会产生感应电流。d中磁通量的大小变小。答案a如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，初始位置线框与磁感线平行，则在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是()a线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动b线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动c线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线ab转动d线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线cd转动解析四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，按a、b、d三种情况线框运动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流，c中线框转动

13、后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，c项正确。答案c判断产生感应电流的条件应注意的问题(1)磁通量有变化，但回路没闭合，不产生感应电流。(2)闭合回路切割磁感线，但磁通量没变，不产生感应电流。(3)初末位置磁通量相同，但过程中闭合回路磁通量有变化，产生感应电流。(4)线圈有正反两面，磁感线穿过的方向不同，磁通量不同，产生感应电流。素养训练1如图所示，匀强磁场中有一个闭合的弹簧线圈，线圈的平面垂直于磁感线，下列哪种过程中线圈会产生感应电流()a线圈扩张b线圈自下向上运动c线圈自上向下运动d线圈自左向右运动(未穿出磁场)解析：选a线圈扩张，穿过线圈中磁通量变大，线圈中会产生感应电流

14、，故a项正确；线圈自下向上运动，线圈中磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，故b项错误；线圈自上向下运动，线圈中磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，故c项错误；在未穿出磁场的前提下，线圈自左向右运动，线圈中磁通量不变，线圈中不会产生感应电流，故d项错误。2如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列情况中铜环a中没有感应电流的是()a线圈中通以恒定的电流b通电时，使变阻器的滑片p做匀速移动c通电时，使变阻器的滑片p做加速移动d将开关突然断开的瞬间解析：选a线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳定的磁场，穿过铜环a的磁通量不变，没有感应电流

15、产生；通电时，使变阻器的滑片p滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环a磁通量变化，产生感应电流；将开关突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环a的磁通量减小，产生感应电流，故选a。3多选如图所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直。导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好。这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，且井字形回路中有感应电流通过，则两金属棒的运动情况可能是()av1v2 bv1v2cv1v2 d无法确定解析：选ab只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，穿过井字形回路的磁通量就发生变

16、化，闭合回路中就会产生感应电流。故选项a、b正确。4法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈a和电池连接，线圈b用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针，实验中可能观察到的现象是()a用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转b线圈b匝数较少时小磁针不偏转，线圈b匝数足够多时小磁针会偏转c线圈a和电池连接瞬间，小磁针会偏转d线圈a和电池断开瞬间，小磁针不偏转解析：选c根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件，只有线圈b中磁通量变化时才能在线圈b中产生感应电流，因此无论线圈b匝数多少，无论线圈a中电池多少，通过线圈b中的磁通量不变时都不能在线

17、圈b中产生感应电流，选项a、b错误；只有在线圈a和电池连接或断开的瞬间，线圈b中才能产生感应电流，电流产生磁场，使导线下面平行放置的小磁针发生偏转，选项c正确、d错误。一、培养创新意识和创新思维1选自鲁科版新教材课后习题如图所示，电吉他的弦是磁性物质。当弦振动时，线圈产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来。请解释电吉他是如何产生感应电流的。弦能否改用尼龙材料？提示：当磁性物质制作的弦振动，会造成穿过线圈的磁通量发生变化，线圈有感应电流产生。若将弦改用尼龙材料，因尼龙材料无磁性，当弦振动时线圈中就不会产生感应电流。2选自鲁科版新教材课后习题把两个线圈绕在同一个铁环上，如图所示，

18、一个线圈a连接电池与开关，另一个线圈b闭合并在其中一段直导线附近放置小磁针。开关闭合瞬间，磁针偏转了一下，随即复原；开关断开瞬间，磁针反向偏转，随即复原。磁针偏转的原因是什么？请作出解释。提示：当开关闭合时，a线圈中的电流增大，磁通量增大，b线圈的磁通量也增大，b线圈中产生感应电流，小磁针发生偏转，待电路稳定后，a线圈中的磁通量不变，b线圈中感应电流为零，磁针随即复原；当开关断开时，a线圈的磁通量减小，b线圈中的磁通量也减小，b中产生了相反方向的感应电流，因此，小磁针反向偏转，最后感应电流减为零，小磁针随即复原。二、注重学以致用和思维建模3多选纯电动汽车是一种节能环保的交通工具，它的制动能量回收系统通过能量回收再利用，可提高汽车对能量的利用效率。制动能量回收原理是利用线圈在磁场中转动，将车辆制动时的部分动能转化为其他形式的能存储起来。关于制动能量回收，下列说法中正确的是()a制动能量回收利用了电磁感应现象b制动能量回收利用了电流的热效应c制动能量回收时，将车辆制动时的部分动能转化为内能d制动能量回收