鲁科版高中物理选修32《磁生电的探索》课件1新版

第1章电磁感应第1章电磁感应课标领航本章主要体现实验探究过程，在了解法拉第发现电磁感应现象的基础上，通过实验探究产生感应电流的条件、感应电流的方向及大小，通过实验认识自感现象，并分析其原因．在深刻认识实验现象的基础上，总结相关的物理规律，并结合实际情况灵活应用．课标领航本章主要体现实验探究过程，在了解法拉第发现电磁感应课程标准对本章的要求是：1．收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神．2．通过实验，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．3．通过实验，了解自感现象和涡流现象．举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用．课程标准对本章的要求是：本章难点：电磁感应定律的应用．本章知识的学习要注意以下两点：1．电磁感应现象常与电路、力学、能量等知识相联系，更侧重于实际生活、生产科技相结合，因此要学好本章需要注意训练和掌握综合性问题的分析思路和方法．2．本章特点是要求有较强的抽象思维能力，同时应注意在学习过程中不断提高理解能力、分析综合能力、推理能力以及空间想象能力．本章难点：电磁感应定律的应用．第1节磁生电的探索第1节磁生电的探索课标定位学习目标：1.了解电磁感应现象的探索过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神．2．通过实验，理解“磁生电”的条件．3．理解并掌握磁通量的变化这一概念．重点难点：感应电流产生的条件．易错问题：1.磁通量变化的计算时易出现有效面积的错误．2．错误的认为只要导体做切割磁感线运动就有感应电流．课标定位学习目标：1.了解电磁感应现象的探索过程，体会人类探一、电磁感应的探索历程1．电流的磁效应1820年，丹麦物理学家

发现了电流的磁效应，它揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系．2．探索“磁生电”奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激发人们去探索“磁生电”的方法，比较著名的物理学家有：

、

、

、

等，都没有坚持到最后，这其中已经发现感应电流的科学家是：

．基础知识梳理奥斯特菲涅尔安培科拉顿亨利美国科学家亨利一、电磁感应的探索历程基础知识梳理奥斯特菲涅尔安培科拉顿亨利3．法拉第的探索英国科学家法拉第始终坚信自然界各种不同现象之间有着

，一直坚持探索电磁感应现象，终于悟出了磁生电的基本原理，“一切都存在于变化之中”．二、科学探究——感应电流产生的条件1．探究1：利用导体在磁场中运动闭合回路的部分导体在磁场中做

运动时，闭合回路中电流表的指针发生偏转，说明回路中产生了感应电流．相互联系切割磁感线3．法拉第的探索相互联系切割磁感线2．探究2：利用磁铁在螺线管中的运动将条形磁铁

或

与电流表构成闭合电路的螺线管过程中，观察到电流表的指针发生偏转，说明回路中产生了感应电流．插入拔出2．探究2：利用磁铁在螺线管中的运动插入拔出3．探究3：利用通电螺线管的磁场螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路，螺线管B与电流表组成闭合回路，螺线管A放在螺线管B内．开关闭合或断开的瞬间，电流表的指针会发生

，而开关闭合稳定后，电流表的指针

偏转；保持开关闭合，当滑动变阻器的滑片移动时，电流表的指针发生

；保持开关闭合，当螺线管A离开B或进入B时，电流表的指针发生

．偏转不偏转偏转3．探究3：利用通电螺线管的磁场偏转不偏转偏转三、产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的

发生变化，闭合电路中就会产生感应电流．注意：判断回路中是否有电流要抓住两条：(1)电路是否闭合．(2)磁通量是否改变．磁通量三、产生感应电流的条件磁通量只要导体棒在磁场中切割磁感线就一定有电流吗？【思考·提示】不一定，要看电路是否闭合．思考只要导体棒在磁场中切割磁感线就一定有电流吗？思考一、对磁通量及其变化的理解1．磁通量磁通量表示磁场中穿过某一面积的磁感线净条数．Φ＝BS为匀强磁场中磁通量的计算公式．应用此公式时需注意以下两点：(1)公式Φ＝BS的适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直，即B⊥S.核心要点突破一、对磁通量及其变化的理解核心要点突破(2)S为有效面积①在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直．公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积．如图1－1－1所示，在水平方向的匀强磁场中，面积为S的平面abcd与垂直于磁感线方向的平面的夹角为θ，则穿过平面abcd的磁通量应为Φ＝B·Scosθ.图1－1－1(2)S为有效面积图1－1－1Scosθ即为平面S在垂直于磁感线方向上的投影，我们称之为“有效面积”．②S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积．如图1－1－2所示，若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1>S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此，Φ＝BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积S2.图1－1－2Scosθ即为平面S在垂直于磁感线方向上的投影，我们称之为“2．磁通量的变化(1)引起磁通量变化的原因：由公式Φ＝BScosα可知，引起磁通量发生变化的原因有：①面积S不变，磁感应强度B发生变化，则磁通量Φ发生变化；②面积S变化，磁感应强度B不变，则磁通量Φ发生变化；③面积S变化，磁感应强度B也发生变化，则磁通量Φ可能发生变化；④线圈平面和磁场方向的夹角发生变化时，引起穿过线圈的磁通量发生变化．2．磁通量的变化鲁科版高中物理选修3-2：《磁生电的探索》课件1-新版1．磁通量是标量，但有正、负之分，正、负由线圈的面决定，磁通量的计算类问题首先要明确其正、负．2．磁通量与线圈的匝数无关，也就是说磁通量大小不受线圈匝数的影响．同理，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响．所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必考虑线圈匝数n.

特别提醒1．磁通量是标量，但有正、负之分，正、负由线圈的面决定，磁通二、对“导体切割”磁感线的理解闭合回路中的一段导体做切割磁感线运动时，闭合回路中产生感应电流．1．“切割磁感线”产生感应电流和“磁通量变化”在本质上是一致的．如图1－1－3所示，当导体ab向右运动时，会引起abcd回路的面积变大，从而使磁通量发生变化，所以在回路中产生感应电流．图1－1－3二、对“导体切割”磁感线的理解图1－1－32．注意导线是否“切割”磁感线，形象地说就是将磁感线“割断”．如果导线方向平行于磁感线，或者速度方向平行于磁感线，则导线并没有“切割”磁感线．3．回路中有导线切割磁感线，也不能保证一定产生感应电流．例如整个回路都处在一个匀强磁场中沿垂直磁场方向运动时，回路的磁通量没有变化，虽然有切割现象，但不会产生感应电流．2．注意导线是否“切割”磁感线，形象地说就是将磁感线“割断”磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图1－1－4所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(

)课堂互动讲练类型一磁通量的变化例1图1－1－4磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图1－1－4所示，通A．ΔΦ1>ΔΦ2

B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2D．无法确定【思路点拨】根据线框在不同位置的磁通量大小利用ΔΦ＝Φ2－Φ1计算．【解析】设线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在1处比在2处要强．若平移线框，则ΔΦ1＝Φ1－Φ2，若转动线框，磁感线是从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此ΔΦ2＝Φ1－(－Φ2)．根据分析知ΔΦ1<ΔΦ2.选项C正确．答案为C.【答案】

CA．ΔΦ1>ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2【点评】磁通量有正、负，磁通量变化的计算要规定哪个面为正面，磁感线从正面穿入为正磁通量，从反面穿入为负磁通量．【点评】磁通量有正、负，磁通量变化的计算要规定哪个面为正面1．一个200匝、面积为20cm2的线圈放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T，在此过程中磁通量变化了多少？解析：当磁场为0.1T时的磁通量为：Φ1＝B1Ssinθ当磁场为0.5T时的磁通量为：Φ2＝B2Ssinθ在此过程中磁通量的变化为：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(B2－B1)Ssinθ＝(0.5－0.1)×20×10－4×sin30°Wb＝4×10－4Wb.答案：4×10－4Wb变式拓展1．一个200匝、面积为20cm2的线圈放在磁场中，磁场的如图1－1－5所示的条件下，闭合矩形线圈能产生感应电流的是(

)类型二产生感应电流的条件例2图1－1－5如图1－1－5所示的条件下，闭合矩形线圈能产生感应电流的是(【思路点拨】根据产生感应电流的条件，分析闭合电路的磁通量是否变化．【解析】

A选项中因为线圈平面平行于磁感线，在以OO′为轴转动的过程中，线圈平面始终与磁感线平行，穿过线圈的磁通量始终为零，所以无感应电流产生；B选项中，线框平面也与磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零，竖直向上运动过程中，线框平面始终与磁感线平行，磁通量始终为零，故无感应电流产生；C选项中，线框平面与磁感线平行，与B选项相同，故无感应电流【思路点拨】根据产生感应电流的条件，分析闭合电路的磁通量是产生；D选项中尽管线框在转动，但B与S都不变，B又垂直于S，所以Φ＝BS始终不变，线圈中无感应电流；而E选项，图示状态Φ＝0，当转过90°时Φ＝BS，所以转动过程中穿过线圈的磁通量在不断地变化，因此转动过程中线圈中产生感应电流；F选项，螺线管内通入交流电，电流的大小和方向都在变化，因此产生的磁场强弱、方向也在变化，穿过线框的磁通量发生变化，所以产生感应电流．【答案】

EF产生；D选项中尽管线框在转动，但B与S都不变，B又垂直于S，【点评】判断闭合回路中是否有感应电流产生，应牢牢抓住磁通量是否变化这一理论依据，而引起磁通量变化的常见原因要熟练掌握．磁通量发生变化的三种情况：(1)S不变，B变；(2)B不变，S变；(3)B与S的夹角变．【点评】判断闭合回路中是否有感应电流产生，应牢牢抓住磁通量2.如图1－1－6所示恒定的磁场中有一圆形的闭合导体线圈，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，线圈中能产生感生电流的是(

)变式拓展图1－1－62.如图1－1－6所示恒定的磁场中有一圆形的闭合导体线圈，线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解析：选CD.线圈沿自身所在的平面做匀速运动和加速运动的情况下，通过线圈的磁通量未发生变化，故线圈中不能产生感应电流，选项A、B错．线圈绕任意一条直径转动时，穿过线圈的磁通量发生了变化，故线圈中有感应电流产生，故选项C、D正确．A．线圈沿自身所在的平面做匀速运动第1章电磁感应第1章电磁感应课标领航本章主要体现实验探究过程，在了解法拉第发现电磁感应现象的基础上，通过实验探究产生感应电流的条件、感应电流的方向及大小，通过实验认识自感现象，并分析其原因．在深刻认识实验现象的基础上，总结相关的物理规律，并结合实际情况灵活应用．课标领航本章主要体现实验探究过程，在了解法拉第发现电磁感应课程标准对本章的要求是：1．收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神．2．通过实验，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．3．通过实验，了解自感现象和涡流现象．举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用．课程标准对本章的要求是：本章难点：电磁感应定律的应用．本章知识的学习要注意以下两点：1．电磁感应现象常与电路、力学、能量等知识相联系，更侧重于实际生活、生产科技相结合，因此要学好本章需要注意训练和掌握综合性问题的分析思路和方法．2．本章特点是要求有较强的抽象思维能力，同时应注意在学习过程中不断提高理解能力、分析综合能力、推理能力以及空间想象能力．本章难点：电磁感应定律的应用．第1节磁生电的探索第1节磁生电的探索课标定位学习目标：1.了解电磁感应现象的探索过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神．2．通过实验，理解“磁生电”的条件．3．理解并掌握磁通量的变化这一概念．重点难点：感应电流产生的条件．易错问题：1.磁通量变化的计算时易出现有效面积的错误．2．错误的认为只要导体做切割磁感线运动就有感应电流．课标定位学习目标：1.了解电磁感应现象的探索过程，体会人类探一、电磁感应的探索历程1．电流的磁效应1820年，丹麦物理学家

发现了电流的磁效应，它揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系．2．探索“磁生电”奥斯特发现了“电生磁”的现象之后，激发人们去探索“磁生电”的方法，比较著名的物理学家有：

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等，都没有坚持到最后，这其中已经发现感应电流的科学家是：

．基础知识梳理奥斯特菲涅尔安培科拉顿亨利美国科学家亨利一、电磁感应的探索历程基础知识梳理奥斯特菲涅尔安培科拉顿亨利3．法拉第的探索英国科学家法拉第始终坚信自然界各种不同现象之间有着

，一直坚持探索电磁感应现象，终于悟出了磁生电的基本原理，“一切都存在于变化之中”．二、科学探究——感应电流产生的条件1．探究1：利用导体在磁场中运动闭合回路的部分导体在磁场中做

运动时，闭合回路中电流表的指针发生偏转，说明回路中产生了感应电流．相互联系切割磁感线3．法拉第的探索相互联系切割磁感线2．探究2：利用磁铁在螺线管中的运动将条形磁铁

或

与电流表构成闭合电路的螺线管过程中，观察到电流表的指针发生偏转，说明回路中产生了感应电流．插入拔出2．探究2：利用磁铁在螺线管中的运动插入拔出3．探究3：利用通电螺线管的磁场螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路，螺线管B与电流表组成闭合回路，螺线管A放在螺线管B内．开关闭合或断开的瞬间，电流表的指针会发生

，而开关闭合稳定后，电流表的指针

偏转；保持开关闭合，当滑动变阻器的滑片移动时，电流表的指针发生

；保持开关闭合，当螺线管A离开B或进入B时，电流表的指针发生

．偏转不偏转偏转3．探究3：利用通电螺线管的磁场偏转不偏转偏转三、产生感应电流的条件只要穿过闭合电路的

发生变化，闭合电路中就会产生感应电流．注意：判断回路中是否有电流要抓住两条：(1)电路是否闭合．(2)磁通量是否改变．磁通量三、产生感应电流的条件磁通量只要导体棒在磁场中切割磁感线就一定有电流吗？【思考·提示】不一定，要看电路是否闭合．思考只要导体棒在磁场中切割磁感线就一定有电流吗？思考一、对磁通量及其变化的理解1．磁通量磁通量表示磁场中穿过某一面积的磁感线净条数．Φ＝BS为匀强磁场中磁通量的计算公式．应用此公式时需注意以下两点：(1)公式Φ＝BS的适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直，即B⊥S.核心要点突破一、对磁通量及其变化的理解核心要点突破(2)S为有效面积①在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直．公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积．如图1－1－1所示，在水平方向的匀强磁场中，面积为S的平面abcd与垂直于磁感线方向的平面的夹角为θ，则穿过平面abcd的磁通量应为Φ＝B·Scosθ.图1－1－1(2)S为有效面积图1－1－1Scosθ即为平面S在垂直于磁感线方向上的投影，我们称之为“有效面积”．②S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积．如图1－1－2所示，若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1>S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此，Φ＝BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积S2.图1－1－2Scosθ即为平面S在垂直于磁感线方向上的投影，我们称之为“2．磁通量的变化(1)引起磁通量变化的原因：由公式Φ＝BScosα可知，引起磁通量发生变化的原因有：①面积S不变，磁感应强度B发生变化，则磁通量Φ发生变化；②面积S变化，磁感应强度B不变，则磁通量Φ发生变化；③面积S变化，磁感应强度B也发生变化，则磁通量Φ可能发生变化；④线圈平面和磁场方向的夹角发生变化时，引起穿过线圈的磁通量发生变化．2．磁通量的变化鲁科版高中物理选修3-2：《磁生电的探索》课件1-新版1．磁通量是标量，但有正、负之分，正、负由线圈的面决定，磁通量的计算类问题首先要明确其正、负．2．磁通量与线圈的匝数无关，也就是说磁通量大小不受线圈匝数的影响．同理，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响．所以，直接用公式求Φ、ΔΦ时，不必考虑线圈匝数n.

特别提醒1．磁通量是标量，但有正、负之分，正、负由线圈的面决定，磁通二、对“导体切割”磁感线的理解闭合回路中的一段导体做切割磁感线运动时，闭合回路中产生感应电流．1．“切割磁感线”产生感应电流和“磁通量变化”在本质上是一致的．如图1－1－3所示，当导体ab向右运动时，会引起abcd回路的面积变大，从而使磁通量发生变化，所以在回路中产生感应电流．图1－1－3二、对“导体切割”磁感线的理解图1－1－32．注意导线是否“切割”磁感线，形象地说就是将磁感线“割断”．如果导线方向平行于磁感线，或者速度方向平行于磁感线，则导线并没有“切割”磁感线．3．回路中有导线切割磁感线，也不能保证一定产生感应电流．例如整个回路都处在一个匀强磁场中沿垂直磁场方向运动时，回路的磁通量没有变化，虽然有切割现象，但不会产生感应电流．2．注意导线是否“切割”磁感线，形象地说就是将磁感线“割断”磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图1－1－4所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(

)课堂互动讲练类型一磁通量的变化例1图1－1－4磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图1－1－4所示，通A．ΔΦ1>ΔΦ2

B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2D．无法确定【思路点拨】根据线框在不同位置的磁通量大小利用ΔΦ＝Φ2－Φ1计算．【解析】设线框在位置1时的磁通量为Φ1，在位置2时的磁通量为Φ2，直线电流产生的磁场在1处比在2处要强．若平移线框，则ΔΦ1＝Φ1－Φ2，若转动线框，磁感线是从线框的正反两面穿过的，一正一负，因此ΔΦ2＝Φ1－(－Φ2)．根据分析知ΔΦ1<ΔΦ2.选项C正确．答案为C.【答案】

CA．ΔΦ1>ΔΦ2B．ΔΦ1＝ΔΦ2【点评】磁通量有正、负，磁通量变化的计算要规定哪个面为正面，磁感线从正面穿入为正磁通量，从反面穿入为负磁通量．【点评】磁通量有正、负，磁通量变化的计算要规定哪个面为正面1．一个200匝、面积为20cm2的线圈放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T，在此过程中磁通量变化了多少？解析：当磁场为0.1T时的磁通量为：Φ1＝B1Ssinθ当磁场为0.5T时的磁通量为：Φ2＝B2Ssinθ在此过程中磁通量的变化为：ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(B2－B1)Ssinθ＝(0.5－0.1)×20×10－4×sin30°Wb＝4×10－4Wb.答案：4×10－4Wb变式拓展1．一个200匝、面积为20cm2的线圈放在磁场中，磁场的如图1－1－5所示的条件下，闭