物理电磁感应现象及其应用教学设计-2024-2025学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

5.2《电磁感应现象及其应用》教学设计一、教材分析本节课选自鲁科版高中物理教材必修三第五章第2节，教材的编排从初中学过的知识点闭合电路的部分导体切割磁感线会产生感应电流入手，再设计学生探究实验，最后归纳总结出产生感应电流的条件，编排符合学生的认知规律。本节课是在学生学习了电流的磁效应等知识的基础上，通过实验探究得到感应电流的产生条件，是对前面学习的深化，同时也为后续楞次定律、法拉第电磁感应定律的学习奠定基础，因此本节课在物理学知识体系中起到了承上启下的重要作用。二、学情分析学生已经学习了永磁体的磁场、电流的磁场，磁感线有关知识。高二年级学生的实验操作技能都有了较大的提高，并有过多次科学探究的经历，为本节顺利完成探究实验提供了能力保证。但学生在大量实验结果基础上，抽象出产生感应电流的本质，跨度大，对学生抽象思维能力有较高的要求，所以教学中要注意新旧知识的衔接与过渡，在教学过程中要为学生提供足够的感性材料，多让学生自行探索，亲自动手设计实验，激发学生的物理学习兴趣。三、教学目标1、物理观念:知道磁通量的概念，掌握磁通量的计算方法；理解感应电流的产生条件。2、科学思维:会用感应电流的产生条件解释与电磁感应现象有关的问题。3、科学探究:通过归纳概括得出结论的学习，让学生学习抽象概括的思维方法；通过科学探究，培养学生自主学习和合作学习的能力。4、科学态度与责任:培养学生勤观察、多动手的学习习惯，培养学生持之以恒，追求真理的科学态度。四、教学重难点教学重点：（1）磁通量的计算方法（2）感应电流产生的条件教学难点：（1）磁通量的计算方法（2）学生对实验现象的分析总结──磁通量的变化。五、教法学法实验法、讲授法、探究法、演示法、启发式教学等六、教学媒体条形磁体、大小螺线管、演示电表、学生电源、滑动变阻器、开关、导线、多媒体设备，PPT课件七、教学过程（一）新课引入复习回顾：磁感应强度的定义？电流产生磁场怎么判断呢？法拉第用磁感线描述了磁场的强弱和方向，S1和S2面积相同，按如图所示方向放入磁场中，穿过两个线圈的磁感线一样多吗？新课教学磁通量(1)定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，称为穿过这个平面的磁通量,用Φ表示。(2)公式：Φ=BS（3）单位：国际单位是韦伯，简称韦，符号是Wb,1Wb＝1T·m2.（4）标矢性：磁通量是标量，但有正负，若磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，磁感线从此面穿出时则为负值．（5）物理意义：磁通量反映了穿过这个平面磁感线的净条数.（6）磁通量的计算:如果面积S与磁场垂直,Φ=BS。如果面积S与磁场不垂直时：当平面与磁场方向的夹角变化时，穿过平面的磁感线条数也发生变化。穿过平面的磁感线条数与平面在垂直磁场方向上的投影面积Sn穿过的磁感线条数相等。则Φ=BSn设S与垂直于B的平面间的夹角为α,则磁通量为Φ=BScosα。（7）同一平面垂直磁场方向放置，穿过该平面的磁通量越大，磁感线分布越密集，则磁感应强度越大。磁通密度:磁感应强度又称磁通密度,B=,其中Sn为垂直于磁场方向的面积,表示磁感应强度在数值上等于穿过垂直磁感线的单位面积的磁通量。磁通量变化量的计算ΔΦ＝Φ2－Φ1当B与S垂直时：S不变，B改变，则ΔΦ＝ΔBS.S改变，B不变，则ΔΦ＝B·ΔS.B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，但ΔΦ≠ΔB·ΔS例：面积为0.5m2的矩形线圈处于磁感应强度为3T的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，穿过该线圈的磁通量是多少？如果转动线圈使线圈平面与磁场方向夹角为600（图5一22），穿过该线圈的磁通量又是多少？迁移：在一些问题的讨论中,有时需要知道磁通量的变化量。磁通量的变化量△φ指变化后的磁通量φ2与变化前的磁通量φ1之差的绝对值,即△φ=丨φ2-φ1丨。在上述问题中,穿过线圈的磁通量的变化量是多少?2.电磁感应的探索历程（1）“电生磁”的发现1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应．（2）“磁生电”的发现1831年，英国物理学家法拉第用了10年的时间，发现了磁生电的现象．产生的电流叫作感应电流．什么情况下磁才能生电呢？3.探究感应电流的产生条件（1）探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(如图所示)：实验操作实验现象(有无电流)分析论证导体棒静止无导体棒在运动过程中，磁感应强度未发生变化，但闭合回路在磁场中的面积发生了变化，即穿过闭合回路的磁感线条数发生了变化。导体棒平行磁感线运动无导体棒切割磁感线运动有猜想：电流的产生可能与磁通量的变化有关。设计探究：通过改变磁感应强度大小、或者改变磁场方向与闭合回路方向夹角、或者改变闭合回路所围成面积的大小。进而改变磁通量，来观察是否有电流产生。（2）探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生感应电流(如图所示)：

实验操作实验现象(有无电流)磁铁插入线圈

有磁铁停在线圈中

无磁铁从线圈中拔出有探究结论：只有磁铁插入或拔出螺线管时产生电流！磁铁在插入或拔出螺线管过程中，闭合回路在磁场中的面积没有发生变化，但磁感应强度发生了变化，，即穿过闭合回路的磁感线条数发生了变化。（3）探究磁场和导体无相对运动会产生电流吗(如图所示)：实验装置示意图实验操作实验现象(线圈B中有无电流)

开关闭合瞬间

开关断开瞬间

开关保持闭合，滑动变阻器的滑片不动

开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片探究结论：线圈A电流变化,穿过线圈B的磁通量变化，有电流产生；线圈A电流不变,穿过线圈B的磁通量不变，没有电流产生。以上实验在闭合电路中都产生了电流，但无法完全证明电流的产生是与磁通量的变化有关、还是与面积、磁场大小的变化有关。对比实验：设计实验面积S、磁感应强度B改变、磁通量不变，观察是否有感应电流的产生。若线圈自下而上运动时，同时减小线圈面积：在一定情况下面积S变小，磁场大小B增强，穿过面积的磁感线条数一定，磁通量不变。（4）归纳结论不管是面积S还是磁场B变化，只要磁通量不发生变化，回路中就不会产生电流。产生电流的条件：（1）闭合回路（2）磁通量发生变化因闭合回路磁通量以生变化而产生电流的现象称为电磁感应。产生的电流称为感应电流。例：如图5-28所示,当线圈在匀强磁场中绕O0'轴转动时,线圈中是否有感应电流?为什么?迁移：判断穿过闭合回路的磁通量是否变化,还需明确回路所在处磁场的磁感线分布特点。如图5-29所示,通电长直导线MN与闭合的矩形金属线圈abcd彼此绝缘,可视为在同一水平面内,直导线与线圈的对称轴线重合。当直导线MN中电流增大时,穿过线圈abcd的磁通量是否变化?线圈中是否有感应电流?请判断并说出理由。4.电磁感应现象的应用（1）无线充电充电座和手机分别内置线圈，当手机放在充电座上时，充电座的线圈产生变化磁场，使手机的线圈产生感应电流，感应电流经转换变为直流电后便能给手机电池充电了。（2）动圈式话筒话筒是把声音转变为电信号的装置，动圈式话筒由膜片、线圈、永磁体等构成。当人对着话筒讲话时，声波使金属膜片振动，连接在膜片上的线圈（音圈）随之在永磁铁的磁场里振动，从而产生感应电流。感应电流的大小和方向不断发生变化，这种带有声音信号的感应电流经扩音器放大后，扬声器就能放出被放大的声音了。5.归纳总结教师：以上就是我们这一节课学习的内容。我们一起来回顾一下。八、作业布置:书P155-156九、板书