高中语文 第二单元 宋词鉴赏单元知能整合课件 新人教版必修4 (23)

1、自自主主学学习习基基础础知知识识合合作作探探究究重重难难疑疑点点解解题题方方法法技技巧巧素素养养培培优优1 划时代的发现划时代的发现2 探究感应电流的产生条件探究感应电流的产生条件学习目标学习目标1.了解电磁感应现象的发现过程了解电磁感应现象的发现过程,体会人体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神类探究自然规律的科学态度和科学精神2.通过实验、探通过实验、探究理解感应电流的产生条件究理解感应电流的产生条件3.掌握磁通量的概念及其计掌握磁通量的概念及其计算算(重点重点)4.能够运用感应电流的产生条件判断感应电流能够运用感应电流的产生条件判断感应电流能否产生能否产生(难点难点)1“电生磁电生磁”

2、的发现的发现1820年年,丹麦物理学家丹麦物理学家_发现载流导线能使小磁发现载流导线能使小磁针偏转针偏转,这种作用称为这种作用称为_2“磁生电磁生电”的发现的发现1831年年,英国物理学家英国物理学家_发现了发现了“磁生电磁生电”的现象的现象,这种现象叫作这种现象叫作_,产生的电流叫作产生的电流叫作_奥斯特奥斯特电流的磁效应电流的磁效应法拉第法拉第电磁感应电磁感应感应电流感应电流3法拉第的概括法拉第的概括为什么很多科学家在磁生电的研究中没有成功？为什么很多科学家在磁生电的研究中没有成功？【提示】【提示】很多科学家在实验中没有注意到磁场的变很多科学家在实验中没有注意到磁场的变化、导体与磁场之间的

3、相对运动等环节化、导体与磁场之间的相对运动等环节,只想把导体放入磁只想把导体放入磁场中来获得电流场中来获得电流,这实际上违背了能量转化与守恒定律这实际上违背了能量转化与守恒定律1奥斯特发现了电流的磁效应奥斯特发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相拉开了研究电与磁相互联系的序幕互联系的序幕( )2电流的磁效应否定了一切磁现象都是来自于电荷的电流的磁效应否定了一切磁现象都是来自于电荷的运动这一结论运动这一结论( )3“磁生电磁生电”是一种在变化、运动过程中才出现的效是一种在变化、运动过程中才出现的效应应( )1磁通量磁通量(1)概念：穿过某个面的磁通量等于闭合导体回路的概念：穿过某个面的磁通量等于

4、闭合导体回路的_与垂直穿过它的与垂直穿过它的_的乘积的乘积(2)公式：公式：BS.2产生感应电流的条件产生感应电流的条件只要穿过只要穿过_的的_发生变化发生变化,闭合导闭合导体回路中就有感应电流体回路中就有感应电流面积面积磁感应强度磁感应强度闭合导体回路闭合导体回路磁通量磁通量引起闭合电路中的磁通量变化的因素有哪些？引起闭合电路中的磁通量变化的因素有哪些？【提示】【提示】引起磁通量变化的原因有：引起磁通量变化的原因有：磁感应强度磁感应强度B发生变化；闭合电路的面积发生变发生变化；闭合电路的面积发生变化；磁感应强度化；磁感应强度B和线圈平面的夹角和线圈平面的夹角发生变化发生变化1导体回路的面积越

5、大导体回路的面积越大,则穿过导体回路的磁通量越则穿过导体回路的磁通量越大大( )2穿过螺线管的磁通量发生变化时穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一螺线管内部就一定有感应电流产生定有感应电流产生( )3即便闭合导体回路中有导体做切割磁感线运动即便闭合导体回路中有导体做切割磁感线运动,回回路中也不一定有感应电流路中也不一定有感应电流( )预习完成后预习完成后,请把你认为难以解决的问题记录在下面的请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中表格中问题问题1问题问题2问题问题3问题问题4学生分组探究一磁通量及其变化的分析与计算学生分组探究一磁通量及其变化的分析与计算第第1步探究步探究分层设问分层

6、设问,破解疑难破解疑难1磁通量怎样表示？它的物理意义是什么？磁通量怎样表示？它的物理意义是什么？【提示】【提示】磁通量用字母磁通量用字母表示表示,它的物理意义是：在它的物理意义是：在磁感应强度为磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直的平有一个与磁场方向垂直的平面面(面积为面积为S),我们把我们把B与与S的乘积叫做穿过这个面的磁通的乘积叫做穿过这个面的磁通量它还可以理解为穿过磁感线的条数量它还可以理解为穿过磁感线的条数2在匀强磁场中如何计算磁通量？在匀强磁场中如何计算磁通量？【提示】【提示】利用公式：利用公式：BS(其中其中B为匀强磁场的磁为匀强磁场的磁感应强度感应强度,S

7、为线圈的有效面积为线圈的有效面积)第第2步结论步结论自我总结自我总结,素能培养素能培养1磁通量的正、负：其正、负是这样规定的：任何一磁通量的正、负：其正、负是这样规定的：任何一个面都有正、反两面个面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿入为正磁通量若规定磁感线从正面穿入为正磁通量,则磁感线从反面穿入即为负磁通量反之亦可则磁感线从反面穿入即为负磁通量反之亦可2线圈为多匝时磁通量的计算：即线圈为多匝时磁通量的计算：即NBS(N为线圈为线圈匝数匝数),因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数影响3非匀强磁场中磁通量的分析：条形磁铁、通电导线非匀强磁场中磁通量的分析：条形

8、磁铁、通电导线周围的磁场都是非匀强磁场周围的磁场都是非匀强磁场,通常只对穿过其中的线圈的磁通常只对穿过其中的线圈的磁通量进行定性分析通量进行定性分析,分析时应兼顾磁场强弱、线圈面积和磁分析时应兼顾磁场强弱、线圈面积和磁场与线圈的夹角等因素场与线圈的夹角等因素,并可充分利用磁感线来判断并可充分利用磁感线来判断,即磁通即磁通量的大小对应穿过线圈的磁感线的条数量的大小对应穿过线圈的磁感线的条数,穿过线圈的磁感线穿过线圈的磁感线的条数变化的条数变化,则说明磁通量变化则说明磁通量变化4磁通量的变化：磁通量的变化：|21|.第第3步例证步例证典例印证典例印证,思维深化思维深化如图如图411所示的线框所示的

9、线框,面积为面积为S,处于磁感应强度为处于磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,B的方向与线框平面成的方向与线框平面成角角,当线框转过当线框转过90到到如图所示的虚线位置时如图所示的虚线位置时,试求：试求：(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小初、末位置穿过线框的磁通量的大小1和和2；(2)磁通量的变化量磁通量的变化量.图图411【思路点拨】【思路点拨】(1)磁通量的公式磁通量的公式BS的适应条件是：的适应条件是：磁场是匀强磁场磁场是匀强磁场,B与与S垂直垂直(2)求磁通量的变化要注意磁通量穿过的方向求磁通量的变化要注意磁通量穿过的方向【解析】【解析】(1)解法一：如题图所示解法一：如题图所

10、示,在初始位置在初始位置,把面把面积向垂直于磁场方向进行投影积向垂直于磁场方向进行投影,可得垂直于磁场方向的面积可得垂直于磁场方向的面积为为SSsin ,所以所以1BSsin .在末位置在末位置,把面积向垂直于磁把面积向垂直于磁场方向进行投影场方向进行投影,可得垂直于磁场方向的面积为可得垂直于磁场方向的面积为SScos .由于磁感线从反面穿入由于磁感线从反面穿入,所以所以2BScos .解法二：如果把磁感应强度解法二：如果把磁感应强度B沿垂直于面积沿垂直于面积S和平行于和平行于面积面积S进行分解进行分解,能否得到同样的结论？能否得到同样的结论？(请同学们自行推导请同学们自行推导,参考答案是肯定

11、的参考答案是肯定的)(2)开始时开始时B与线框平面成与线框平面成角角,穿过线框的磁通量穿过线框的磁通量1BSsin ；当线框平面按顺时针方向转动时；当线框平面按顺时针方向转动时,穿过线框的磁通穿过线框的磁通量减少量减少,当转到当转到时时,穿过线框的磁通量减少为零穿过线框的磁通量减少为零,继续转动至继续转动至90时时,磁通量从另一面穿过磁通量从另一面穿过,变为变为“负负”值值,2BScos .所所以以,此过程中磁通量的变化量为此过程中磁通量的变化量为|21|BScos BSsin |BS(cos sin )【参考答案】【参考答案】(1)1BSsin 2BScos (2)BS(cos sin )求

12、解磁通量的方法求解磁通量的方法1解答该类题目时解答该类题目时,要注意磁感线是从平面的哪一面要注意磁感线是从平面的哪一面穿入的穿入的2当规定从某一面穿入的磁通量为正值时当规定从某一面穿入的磁通量为正值时,则从另一则从另一面穿入的就为负值面穿入的就为负值,然后按照求代数和的方法求出磁通量的然后按照求代数和的方法求出磁通量的变化变化(磁通量是有正、负的标量磁通量是有正、负的标量)3准确地把初、末状态的磁通量表示出来是解题的关准确地把初、末状态的磁通量表示出来是解题的关键键第第4步巧练步巧练精选习题精选习题,落实强化落实强化1两个圆环两个圆环A、B如图如图412所示放置所示放置,且半径且半径RARB,

13、一条形磁铁的轴线过两个圆环的圆心一条形磁铁的轴线过两个圆环的圆心处处,且与圆环平面垂直且与圆环平面垂直,则穿过则穿过A、B环的磁通量环的磁通量A和和B的关系是的关系是()AABBABCAB D无法确定无法确定【解析】【解析】因为有两个方向的磁感线穿过线圈因为有两个方向的磁感线穿过线圈,磁通量磁通量应是抵消之后所剩余的磁感线的应是抵消之后所剩余的磁感线的净条数从上向下看净条数从上向下看,穿过圆穿过圆环环A、B的磁感线如图所示的磁感线如图所示,磁磁感线有进有出感线有进有出,A、B环向外的磁感线条数一样多环向外的磁感线条数一样多,但但A环环向里的磁感线条数较多向里的磁感线条数较多,抵消得多抵消得多,

14、净剩条数少净剩条数少,所以所以AB,故选项故选项C正确正确【参考答案】【参考答案】C2如图如图413所示所示,通有恒定电流通有恒定电流I的导线的导线,其右侧的矩其右侧的矩形线框第形线框第图图413一次从位置一次从位置平移到位置平移到位置,磁通量的变化量为磁通量的变化量为1,第第二次以其右边为轴从位置二次以其右边为轴从位置转动到位置转动到位置,磁通量的变化量磁通量的变化量为为2,试比较试比较1与与2的大小关系的大小关系【解析】【解析】设线框位于设线框位于、两个位置时磁通量的大两个位置时磁通量的大小分别为小分别为0、t,则第一次平移到位置则第一次平移到位置时时,有有10t；第二次转动到位置第二次转

15、动到位置时时,磁感线穿过线框平面的方向与初态磁感线穿过线框平面的方向与初态时相反时相反,则有则有20(t)0t.可知可知12.【参考答案】【参考答案】12学生分组探究二感应电流的产生条件学生分组探究二感应电流的产生条件第第1步探究步探究分层设问分层设问,破解疑难破解疑难1如图如图414所示所示,当导体棒当导体棒ad向向右运动时右运动时,穿过穿过abcd的磁通量有没的磁通量有没有发生改变？闭合回路中有无感有发生改变？闭合回路中有无感应电流？应电流？图图414【提示】【提示】磁通量发生改变磁通量发生改变,有感应电流产生有感应电流产生2如图如图415所示所示,穿过闭合回路的磁通量有没有发生穿过闭合回

16、路的磁通量有没有发生改变？闭合回路中有无感应电流？改变？闭合回路中有无感应电流？【提示】【提示】磁通量没有发生改磁通量没有发生改变变,无感应电流产生无感应电流产生3闭合电路的一部分导体在磁场中运动时闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,一定产生一定产生感应电流吗？感应电流吗？【提示】【提示】不一定不一定,闭合电路的一部分导体在磁场中运闭合电路的一部分导体在磁场中运动时动时,若其速度与磁场方向平行若其速度与磁场方向平行,则不能产生感应电流则不能产生感应电流第第2步结论步结论自我总结自我总结,素能培养素能培养1产生感应电流的条件产生感应电流的条件(1)电路为闭合电路；电路为闭合电路；(2)穿过电路的

17、磁通量发生变化穿过电路的磁通量发生变化注意：注意：(1)、(2)两条必须同时满足两条必须同时满足,才能产生感应电才能产生感应电流流2判断感应电流有无的方法判断感应电流有无的方法(1)明确电路是否为闭合电路明确电路是否为闭合电路(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化判断穿过回路的磁通量是否发生变化3与与意义不同意义不同,大小也没有必然的联系感应电大小也没有必然的联系感应电流的产生与流的产生与无关无关,只取决于只取决于的变化的变化,即与即与有关有关第第3步例证步例证典例印证典例印证,思维深化思维深化如选项图所示如选项图所示,A中线圈有一小缺口中线圈有一小缺口,B、D中匀强磁中匀强磁场区域足够大场区

18、域足够大,C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一直径的正上方其中能产生感应电流的是直径的正上方其中能产生感应电流的是()【思路点拨】【思路点拨】解答此题应注意两点：解答此题应注意两点：(1)电路是否闭合电路是否闭合(2)穿过电路的磁通量是否变化穿过电路的磁通量是否变化【解析】【解析】图图A中线圈没闭合中线圈没闭合,无感应电流；图无感应电流；图B中闭中闭合电路中的磁通量增大合电路中的磁通量增大,有感应电流；图有感应电流；图C中的导线在圆环中的导线在圆环的正上方的正上方,不论电流如何变化不论电流如何变化,穿过线圈的磁感线都相互抵消穿过线圈的磁感线都相互抵消,磁通

19、量恒为零磁通量恒为零,也无电流；图也无电流；图D中回路磁通量恒定中回路磁通量恒定,无感应电无感应电流故本题只有选项流故本题只有选项B正确正确【参考答案】【参考答案】B判断磁感线的条数是否变化的方法判断磁感线的条数是否变化的方法磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小小,所以判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时所以判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时,可充分利用可充分利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否变化通量是否变化第第4步巧练步巧练精选习题精选习题,落实强化落实强化1

20、如图如图416所示所示,在竖直向下的匀强磁场中在竖直向下的匀强磁场中,有一闭合有一闭合导体环导体环,环面与磁场垂直当导体环在磁场中完成下述运动环面与磁场垂直当导体环在磁场中完成下述运动时时,可能产生感应电流的是可能产生感应电流的是()A导体环保持水平且在磁场中向导体环保持水平且在磁场中向上或向下运动上或向下运动B导体环保持水平向左或向右加速平动导体环保持水平向左或向右加速平动C导体环以垂直环面、通过环心的轴转动导体环以垂直环面、通过环心的轴转动D导体环以一条直径为轴导体环以一条直径为轴,在磁场中转动在磁场中转动【解析】【解析】只要导体环保持水平只要导体环保持水平,无论它如何运动无论它如何运动,

21、穿过穿过环的磁通量都不变环的磁通量都不变,都不会产生感应电流都不会产生感应电流,只有导体环绕通过只有导体环绕通过直径的轴在磁场中转动时直径的轴在磁场中转动时,穿过环的磁通量改变穿过环的磁通量改变,才会产生感才会产生感应电流应电流,D项正确项正确【参考答案】【参考答案】D2如图如图417所示所示,线圈线圈与电源、开关、滑动变阻器与电源、开关、滑动变阻器相连相连,线圈线圈与电流计与电流计相连相连,线圈线圈与线圈与线圈绕在同一个铁绕在同一个铁芯上芯上,在下列情况下在下列情况下,电流计电流计中是否有示数？中是否有示数？(1)开关闭合瞬间；开关闭合瞬间；(2)开关闭合稳定后；开关闭合稳定后；(3)开关闭

22、合稳定后开关闭合稳定后,来回来回移动滑动变阻器的滑动端；移动滑动变阻器的滑动端；(4)开关断开瞬间开关断开瞬间【解析】【解析】本题主要考查闭合电路中电流变化导致磁本题主要考查闭合电路中电流变化导致磁场变化从而产生感应电流的情况场变化从而产生感应电流的情况(1)开关闭合时线圈开关闭合时线圈中电流从无到有中电流从无到有,故电流形成的磁故电流形成的磁场也从无到有场也从无到有,穿过线圈穿过线圈的磁通量也从无到有的磁通量也从无到有,故线圈故线圈中中产生感应电流产生感应电流,电流计电流计有示数有示数(2)开关闭合稳定后开关闭合稳定后,线圈线圈中电流稳定不变中电流稳定不变,电流形成电流形成的磁场不变的磁场不

23、变,此时线圈此时线圈中虽有磁通量但磁通量稳定不变中虽有磁通量但磁通量稳定不变,故故线圈线圈中无感应电流产生中无感应电流产生,电流计电流计无示数无示数(3)开关闭合稳定后开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器的滑动端来回移动滑动变阻器的滑动端,电电阻变化阻变化,线圈线圈中的电流变化中的电流变化,电流形成的磁场也发生变化电流形成的磁场也发生变化,穿穿过线圈过线圈的磁通量也发生变化的磁通量也发生变化,故线圈故线圈中有感应电流产生中有感应电流产生,电流计电流计有示数有示数(4)开关断开瞬间开关断开瞬间,线圈线圈中电流从有到无中电流从有到无,电流形成的电流形成的磁场也从有到无磁场也从有到无,穿过线圈穿过线圈

24、的磁通量也从有到无的磁通量也从有到无,故线圈故线圈中有感应电流产生中有感应电流产生,电流计电流计有示数有示数【参考答案】【参考答案】(1)有有(2)无无(3)有有(4)有有导体切割磁感线产生感应电流的判断导体切割磁感线产生感应电流的判断1切割磁感线不是产生感应电流的充要条件切割磁感线不是产生感应电流的充要条件,归根结归根结底要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化底要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化2在利用在利用“切割切割”来讨论和判断有无感应电流时来讨论和判断有无感应电流时,应该应该注意下列情况：注意下列情况：(1)导体是否将磁感线导体是否将磁感线“割断割断”,如果没有如果没有“割断割断”就不

25、能说就不能说切割如图切割如图418所示所示,甲、乙两图中甲、乙两图中,导体是真导体是真“切割切割”,而丙、而丙、丁两图中丁两图中,导体没有切割磁感线导体没有切割磁感线图图418(2)即使导体真即使导体真“切割切割”了磁感线了磁感线,也不能保证能产生感应也不能保证能产生感应电流如图电流如图419甲所示甲所示,甲和丁中不产生感应电流甲和丁中不产生感应电流,乙和丙中乙和丙中产生感应电流产生感应电流图图419如图如图4110所示所示,在匀强磁场中的矩形金属轨道上在匀强磁场中的矩形金属轨道上,有等有等长的两根金属棒长的两根金属棒ab和和cd,它们以相同的速度匀速运动它们以相同的速度匀速运动,则则()图图4110A断开开关断开开关S,ab中有感应电流中有感应电流B闭合开关闭合开关S,ab中有感应电流中有感应电流C无论断开还是闭合开关无论断开还是闭合开关