高中物理人教版2第四章电磁感应2探究感应电流的产生条件 同课异构

教案课题第二节：探究电磁感应的产生条件课型新授课主备人授课人授课班级授课时间教学目标知识与技能：（1）．理解什么是电磁感应现象；（2）．知道产生感应电流的条件；（3）．会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。(4)．理解磁通量的变化的含义。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情感态度与价值观（1）．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。（2）．通过观察演示实验，归纳出利用磁场产生电流的条件，培养学生的观察概况能力。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闭合电路磁通量的变化。教学方法实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法教学过程（一）复习旧课磁通量（φ）的概念：什么叫磁通量？它是如何定义的？公式是怎样的？通常情况下如何表示？（1）定义：面积为s，垂直匀强磁场b放置，则b与s乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用φ表示。（2）公式：φ=B·S（3）单位：韦伯（wb）1wb=1T·m2磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。（二）引入新课“科学技术是第一生产力。”在漫漫的人类历史长河中，随着科学技术的进步，一些重大发现和发明的问世，极大地解放了生产力，推动了人类社会的发展，特别是我们刚刚跨过的二十世纪，更是科学技术飞速发展的时期。经济建设离不开能源，人类发明也离不开能源，而最好的能源是电能，可以说人类离不开电。饮水思源，我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家——法拉第。1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。本节课我们就来探究电磁感应的产生条件。（三）进行新课1、实验观察（1）闭合电路的部分导体切割磁感线在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图所示。演示：导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。如图所示。观察实验，记录现象。表1导体棒的运动表针的摆动方向导体棒的运动表针的摆动方向向右平动向左向后平动不摆动向左平动向右向上平动不摆动向前平动不摆动向下平动不摆动结论：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。还有哪些情况可以产生感应电流呢？（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出演示：如图所示。把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。观察实验，记录现象。表2磁铁的运动表针的摆动方向磁铁的运动表针的摆动方向N极插入线圈向右S极插入线圈向左N极停在线圈中不摆动S极停在线圈中不摆动N极从线圈中抽出向左S极从线圈中抽出向右结论：只有磁铁相对线圈运动时，有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。（3）模拟法拉第的实验演示：如图所示。线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。观察以下几种操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表3中。观察实验，记录现象。表3操作现象开关闭合瞬间有电流产生开关断开瞬间有电流产生开关闭合时，滑动变阻器不动无电流产生开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片有电流产生结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。2、分析论证分组讨论，学生代表发言。演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。演示实验2中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图）演示实验3中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图）3、归纳总结请大家思考以上几个产生感应电流的实例，能否从本质上概括出产生感应电流的条件？实例1中，部分导体切割磁感线，磁场不变，但电路面积变化，从而穿过电路的磁通量变化，从而产生感应电流；实例2中，导体插入、拔出线圈，线圈面积不变，但磁场变化，同样导致磁通量变化，从而产生感应电流；实例3中，通断电的瞬间，滑动变阻器的滑动片迅速滑动的瞬间，都引起线圈A中电流的变化，最终导致线圈B中磁通量变化，从而产生感应电流。从这三个实例看见，感应电流产生的条件，应是穿过闭合电路的磁通量变化。引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。4、电磁感应中的能量转化电有电场能，磁有磁场能，电磁感应与能量守恒与转化有无关系呢？下面从能量角度分析电磁感应现象。[分析]实验一、消耗机械能---电能发电机实验三、电能由a螺线管转移到b螺线管变压器结论：电磁感应现象同样遵循能量转化与守恒定律。【课堂小结】：本节课我们通过实验探究，总结出了磁生电的条件：即穿过闭合回路的磁通量发生变化，在闭合回路中就产生感应电流。其中我们对磁通量的变化应该加深理解，磁通量的变化包括B的大小方向变化，S的大小和方向的变化，还有磁场和平面间的夹角变化都可能引起回路的磁通量的变化，从而使回路产生感应电流。【板书设计】：第二节：探究电磁感应的产生条件一、复习磁通量1、定义：面积为S，垂直匀强磁场b放置，则b与s乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用φ表示。磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。2、公式：φ=B·S3、单位：韦伯（wb）1wb=1T·m2二、产生感应电流的条件闭合回路回路中的磁通量发生变化，B、S、θ变化。三、电磁感应中的能量转化电磁感应现象同样遵循能量转化与守恒定律。【课后作业】：课本P7-P8“问题与练习”1、2、3、4、5题。【教学反思】：让学生自己设计试验，然后自己验证，学生兴趣很浓，思维非常活跃，以后要放手让学生自己设计问题，解决问题。在教学中更应注重学生自身潜力的挖掘，让学生自己动手，自己探究，解决问题，得出结论，加深印象。课后习题基础达标：1.关于磁通量、磁通密度、磁感应强度，下列说法正确的是（）A．磁感应强度越大的地方，磁通量越大B．穿过某线圈的磁通量为零时，由B=可知磁通密度为零C．磁通密度越大，磁感应强度越大D．磁感应强度在数值上等于1m2的面积上穿过的最大磁通量2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是（）A．Wb/m2B．N/A·mC．kg/A·s2D．kg/C·m3.关于感应电流，下列说法中正确的是（）A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流C．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流4.在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是（）A．保持电流不变，使导线环上下移动B．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小C．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动D．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动5.如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将（）A．增大 B．减小C．不变 D．无法确定如何变化6.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程A．物体克服阻力做功B．物体的动能转化为其他形式的能量C．物体的势能转化为其他形式的能量D．物体的机械能转化为其他形式的能量7.在无线电技术中，常有这样的要求：有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响。图16-1-9中，最能符合这样要求的一幅图是（）8、带负电的圆环绕圆心旋转，在环的圆心处有一个闭合的小线圈，小线圈和圆环在同一平面内.则下列说法正确的是（）A.只要圆环转动，小线圈内就一定有感应电流产生B.圆环不管怎样转动，小线圈内都没有感应电流产生C.圆环做变速转动，小线圈内不一定产生感应电流D.圆环做匀速转动时，小线圈内没有感应电流产生9、以下说法中正确的是（）A.闭合电路的导体做切割磁感线的运动，电路中就一定有感应电流B.整个闭合回路从磁场中出来时，闭合回路中一定有感应电流C.穿过闭合回路的磁通量越大，越容易产生感应电流D.穿过闭合回路的磁感线条数不变，但全部反向，在这个变化的瞬间闭合回路中有感应电流10、如图4-2-16所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个边长为L的正方形线框，线框平面与磁场垂直，则穿过线框的磁通量为_________.若线框向右平移，线框中有无感应电流？_________.若将线框翻转180°，该过程磁通量的变化为_________.该过程有无感应电流？_________.若将线框绕其中一边向外转90°，磁通量的变化为_________.该过程中有无感应电流？_________.图4-2-16图4-2-1711、两根长直导线平行放置，导线内通有等大的同向电流，当一矩形线框在两直导线所在的平面内从靠右侧的导线处向左侧导线平移靠近时，如图4-2-17所示，线框中磁通量的变化情况是___________，线框中有无感应电流？___________.12、下列现象中，属于电磁感应现象的是（）A.磁场对电流产生力的作用B.变化的磁场使闭合电路产生感应电流C.插入通电螺线管中的软铁棒被磁化D.电流周围产生磁场能力提升13、如图4-2-12所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外.下述过程中使线圈产生感应电流的是（）图4-2-12A.以bc为轴转动45°B.以ad为轴转动45°C.将线圈向下平移D.将线圈向上平移14、如图4-2-15所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心线正好和线圈的一条直径MN重合.要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有（）图4-2-15A.将螺线管在线圈a所在平面内转动B.使螺线管上的电流发生变化C.使线圈以MN为轴转动D.使线圈以与MN垂直的一条直径为轴转动15、如图4-2-18所示，在正方形线圈的内部有一条形磁铁，线圈与磁铁在同一平面内，两者有共同的中心轴线OO′，关于线圈中产生感应电流的下列说法中，正确的是（）图4-2-18A.当磁铁向纸面外平移时，线圈中不产生感应电流B.当磁铁向上平移时，线圈中不产生感应电流C.当磁铁向下平移时，线圈中产生感应电流D.当磁铁N极向纸外，S极向纸里绕OO′轴转动时，线圈中产生感应电流16、如图4-2-19所示，条形磁铁正上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框由N极端匀速平移到S极端的过程中，线框中的感应电流的情况是（）图4-2-19A.线框中始终无感应电流B.线框中始终有感应电流C.线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部时无感应电流，过中部后又有感应电流D.线框中开始无感应电流，当线框运动到磁铁中部时有感应电流，过中部后又无感应电流17、如图4-2-20所示，导线框MNQP近旁有一个跟它在同一竖直平面内的矩形线圈abcd，下列说法正确的是（）图4-2-20A.当电阻变大时，abcd中有感应电流B.当电阻变小时，abcd中有感应电流C.电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时，其中有感应电流D.电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内竖直向上运动时，其中有感应电流18、如图4-2-21所示，竖直通电直导线与闭合导线环的平面垂直，且过圆环中心，下列说法正确的是（）图4-2-21A.电流增强或减弱时，环中无感应电流B.环竖直向上或向下运动时，环中有感应电流C.环以导线为轴，在垂直于电流的平面内转动时，环中有感应电流D.环以自身的任意直径为轴转动时，环中无感应电流19、如图4-2-22,在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻为R的直角形金属导轨aOb(在纸面内)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于Oa、Ob放置.保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计.现经历以下四个过程：①以速率v移动d，使它与Ob的距离增大一倍；②再以速率v移动c,使它与Oa的距离减小一半；③然后，再以速率2v移动c，使它回到原处；④最后以速率2v移动d，使它也回到原处.设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4，则（）图4-2-22=Q2=Q3=Q4=Q2=2Q3=2Q4=2Q2=Q3=Q4≠Q2=Q3≠Q420、矩形线框abcd的边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO′转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO′垂直，初位置时线圈平面与B平行，如图4-2-23所示.图4-2-23（1）初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少？（2）当线框沿图甲所示方向绕过60°时，磁通量Φ2为多少？这一过程中磁通量的变化ΔΦ1为多少？（3）当线框绕轴沿图示方向由图乙中的位置再转过60°位置时，磁通量Φ2为多少？这一过程中ΔΦ2=Φ3-Φ2为多少？21、如图4-2-24所示，线圈A中接有电源，线圈B有一半的面积处在线圈A中，两线圈平行但不接触，则在开关S闭合的瞬间，线圈B中有无感应电流？图4-2-2422、如图4-2-25所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置，若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量变化情况是_________，环内_________感应电流（选填“有”或“无”）.图4-2-25图4-2-2623、如图4-2-26所示，要使L1回路中有感应电流，问下列几种情况下是什么原因导致的？（1）接通开关S的瞬间；（2）接通开关S后，将滑片P向左滑动；（3）接通开关S后，将软铁芯插入L2中.参考答案1、CD2、ABC3、D4、C；解析：画出电流周围的磁感线分布情况。5、B6、AD；解析：都是宏观的机械运动对应的能量形式——机械能的减少，相应转化为其他形式能（如内能、电能）。能的转化过程也就是做功的过程。7、D8、D9、D10、BS无2BS有BS有11、先减小后增大有12、B；思路解析：根据电磁感应现象定义，只有B属于电磁感应现象.13、B14、D15、ABD；思路解析：当磁铁向下平移时，磁通量不发生变化，不产生电流，C错.16、C；思路解析：当线框向右移动时，磁通量始终改变，中部时没有磁感应强度，所以开始和后面有电流，中部无电流选C.17、ABC；思路解析：电阻不变，电流不变，磁感应强度不变，磁通量不变化，没有感应电流；线框竖直上下运动时，磁通量也不变化，没有感应电流，D错.18、AD；思路解析：根据感应电流产生的条件知A、D正确.19、A；思路解析：由Q=·Δt=·Δt==，可知，在四种移动情况下变化的面积是相同的，则磁通量的变化相同，跟移动的速度无关，跟移动的时间也无关，所以A选项正确.20、思路解析：本题的关键是分析矩形线框的平面是否与B垂直，只有垂直时才能应用Φ=B·S，不垂直时可把面积沿与B垂直方向投影，为能清晰地观察面积与B夹角的情况，可作出其俯视图如图所示.解：（1）当处于图甲所示位置时，从俯视图可看出没有磁感线穿