教案1(分享孫廣志老師的博客)

電磁感應教案 4.2 探究電磁感應的產生條件 默認分類 2009-12-05 22:51:07 閱讀72 評論0 字號：大中小   高中物理課堂教學教案 年 月  日   課 題   § 4.2 探究電磁感應的產生條件   課 型   新授課   教 學  目 標   （一）知識與技能 1．知道產生感應電流的條件。 2．會使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實驗。 （二）過程與方法 學會通過實驗觀察、記錄結果、分析論證得出結論的科學探究方法 （三）情感、態(tài)度與價值觀 滲透物理學方法的教育，通過實驗觀察和實驗探究，理解感應電流的產生條件。舉例說明電磁感應在生活和生產中的應用。   教學重點、難點   教學重點 通過實驗觀察和實驗探究，理解感應電流的產生條件。 教學難點 感應電流的產生條件。     教 學 方 法   實驗觀察法、分析法、實驗歸納法、講授法       教  學 手 段     條形磁鐵（兩個），導體棒，示教電流表，線圈（粗、細各一個），學生電源，開關，滑動變阻器，導線若干，     教學活動 （一）引入新課 “科學技術是第一生產力�！痹诼�漫的人類歷史長河中，隨著科學技術的進步，一些重大發(fā)現和發(fā)明的問世，極大地解放了生產力，推動了人類社會的發(fā)展，特別是我們剛剛跨過的二十世紀，更是科學技術飛速發(fā)展的時期。經濟建設離不開能源，人類發(fā)明也離不開能源，而最好的能源是電能，可以說人類離不開電。飲水思源，我們忘不了為發(fā)現和使用電能做出卓越貢獻的科學家——法拉第。 1820年奧斯特發(fā)現了電流的磁效應，法拉第由此受到啟發(fā)，開始了“由磁生電”的探索，經過十年堅持不懈的努力，于1831年8月29日發(fā)現了電磁感應現象，開辟了人類的電氣化時代。 本節(jié)課我們就來探究電磁感應的產生條件。 （二）進行新課 1、實驗觀察 （1）閉合電路的部分導體切割磁感線 在初中學過，當閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時，電路中會產生感應電流，如圖4.2-1所示。 演示：導體左右平動，前后運動、上下運動。觀察電流表的指針，把觀察到的現象記錄在表1中。如圖所示。 觀察實驗，記錄現象。 表1   導體棒的運動   表針的擺動方向   導體棒的運動   表針的擺動方向   向右平動   向左   向后平動   不擺動   向左平動   向右   向上平動   不擺動   向前平動   不擺動   向下平動   不擺動   結論：只有左右平動時，導體棒切割磁感線，有電流產生，前后平動、上下平動，導體棒都不切割磁感線，沒有電流產生。   還有哪些情況可以產生感應電流呢？ （2）向線圈中插入磁鐵，把磁鐵從線圈中拔出 演示：如圖4.2-2所示。把磁鐵的某一個磁極向線圈中插入，從線圈中拔出，或靜止地放在線圈中。觀察電流表的指針，把觀察到的現象記錄在表2中。 觀察實驗，記錄現象。 表2   磁鐵的運動   表針的擺動方向   磁鐵的運動   表針的擺動方向   N極插入線圈   向右   S極插入線圈   向左   N極停在線圈中   不擺動   S極停在線圈中   不擺動   N極從線圈中抽出   向左   S極從線圈中抽出   向右   結論：只有磁鐵相對線圈運動時，有電流產生。磁鐵相對線圈靜止時，沒有電流產生。     （3）模擬法拉第的實驗 演示：如圖4.2-3所示。線圈A通過變阻器和開關連接到電源上，線圈B的兩端與電流表連接，把線圈A裝在線圈B的里面。觀察以下幾種操作中線圈B中是否有電流產生。把觀察到的現象記錄在表3中。 觀察實驗，記錄現象。 表3   操作   現象   開關閉合瞬間   有電流產生   開關斷開瞬間   有電流產生   開關閉合時，滑動變阻器不動   無電流產生   開關閉合時，迅速移動變阻器的滑片   有電流產生   結論：只有當線圈A中電流變化時，線圈B中才有電流產生。   2、分析論證 分組討論，學生代表發(fā)言。 演示實驗1中，部分導體切割磁感線，閉合電路所圍面積發(fā)生變化（磁場不變化），有電流產生；當導體棒前后、上下平動時，閉合電路所圍面積沒有發(fā)生變化，無電流產生。 演示實驗2中，磁體相對線圈運動，線圈內磁場發(fā)生變化，變強或者變弱（線圈面積不變），有電流產生；當磁體在線圈中靜止時，線圈內磁場不變化，無電流產生。（如圖4.2-4） 演示實驗3中，通、斷電瞬間，變阻器滑動片快速移動過程中，線圈A中電流變化，導致線圈B內磁場發(fā)生變化，變強或者變弱（線圈面積不變），有電流產生；當線圈A中電流恒定時，線圈內磁場不變化，無電流產生。（如圖4.2-5） 3、歸納總結 請大家思考以上幾個產生感應電流的實例，能否從本質上概括出產生感應電流的條件？ 實例1中，部分導體切割磁感線，磁場不變，但電路面積變化，從而穿過電路的磁通量變化，從而產生感應電流；實例2中，導體插入、拔出線圈，線圈面積不變，但磁場變化，同樣導致磁通量變化，從而產生感應電流；實例3中，通斷電的瞬間，滑動變阻器的滑動片迅速滑動的瞬間，都引起線圈A中電流的變化，最終導致線圈B中磁通量變化，從而產生感應電流。從這三個實例看見，感應電流產生的條件，應是穿過閉合電路的磁通量變化。 引起感應電流的表面因素很多，但本質的原因是磁通量的變化。因此，電磁感應現象產生的條件可以概括為： 只要穿過閉合電路的磁通量變化，閉合電路中就有感應電流產生。    （四）實例探究 關于磁通量的計算 【例1】如圖所示，在磁感應強度為 B的勻強磁場中有一面積為S的矩形線圈abcd，垂直于磁場方向放置，現使線圈以ab邊為軸轉180°，求此過程磁通量的變化？ 錯解：初態(tài) ，末態(tài) ，故 。 錯解分析：錯解中忽略了磁通量的正、負。 正確解法：初態(tài)中 ，末態(tài) ，故 關于電磁感應現象產生的條件 【例2】在圖所示的條件下，閉合矩形線圈中能產生感應電流的是（  ）   答案：EF 【例3】（綜合性思維點撥）如圖（甲）所示，有一通電直導線MN水平放置，通入向右的電流I，另有一閉合線圈P位于導線正下方且與導線位于同 一豎直平面，正豎直向上運動。問在線圈P到達MN上方的過程中，穿過P的磁通量是如何變化的？在何位置時P中會產生感應電流？ 解：根據直流電流磁場特點，靠近導線處磁場強，遠離導線處磁場弱。把線圈P從MN下方運動到上方過程中的幾個特殊位置如圖（乙）所示，可知Ⅰ→Ⅱ磁通量增加，Ⅱ→Ⅲ磁通量減小，Ⅲ→Ⅳ磁通量增加，Ⅳ→Ⅴ磁通量減小，所以整個過程磁通量變化經歷了增加→減小→增加→減小，所以在整個過程中P中都會有感應電流產生。 關于電磁感應現象的實際應用 【例4】如圖所示是生產中常用的一種延時繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個線圈A和B。線圈A跟電源連接，線圈B的兩端接在一起，構成一個閉合回路。在斷開開關S的時候，彈簧E并不能立即將銜鐵D拉起，因而不能使觸頭C（連接工作電路）立即離開，過一段時間后觸頭C才能離開，延時繼電器就是這樣得名的。試說明這種繼電器的原理。 解析：線圈A與電源連接，線圈A中有恒定電流，產生恒定磁場，有磁感線穿過線圈B，但穿過線圈B的磁通量不變化，線圈 B中無感應電流。斷開開關S時，線圈A中電流迅速減減小為零，穿過線圈B的磁通量也迅速減少，由于電磁感應，線圈B中產生感應電流，由于感應電流的磁場對銜鐵D的吸引作用，觸頭C不離開；經過一小段時間后感應電流減弱，感應電流磁場對銜鐵D的吸引力減小，當彈簧E的作用力比磁場力大時，才將銜鐵D拉起，觸頭C離開． 鞏固練習 1.關于磁通量、磁通密度、磁感應強度，下列說法正確的是（  ） A．磁感應強度越大的地方，磁通量越大 B．穿過某線圈的磁通量為零時，由B= 可知磁通密度為零 C．磁通密度越大，磁感應強度越大 D．磁感應強度在數值上等于1 m2的面積上穿過的最大磁通量  答案：CD 2.下列單位中與磁感應強度的單位“特斯拉”相當的是（  ） A．Wb/m2  B．N/A·m C．kg/A·s2  D．kg/C·m  答案：ABC 3.關于感應電流，下列說法中正確的是（  ） A．只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就一定有感應電流 B．只要閉合導線做切割磁感線運動，導線中就一定有感應電流 C．若閉合電路的一部分導體不做切割磁感線運動，閉合電路中一定沒有感應電流 D．當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，閉合電路中一定有感應  電流 答案：D 4.在一長直導線中通以如圖所示的恒定電流時，套在長直導線上的閉合線環(huán)（環(huán)面與導線垂直，長直導線通過環(huán)的中心），當發(fā)生以下變化時，肯定能產生感應電流的是（  ） A．保持電流不變，使導線環(huán)上下移動 B．保持導線環(huán)不變，使長直導線中的電流增大或減小 C．保持電流不變，使導線在豎直平面內順時針（或逆時針）轉動 D．保持電流不變，環(huán)在與導線垂直的水平面內左右水平移動 解析：畫出電流周圍的磁感線分布情況。 答案：C 5.如圖所示，環(huán)形金屬軟彈簧，套在條形磁鐵的中心位置。若將彈簧沿半徑向外拉，使其面積增大，則穿過彈簧所包圍面積的磁通量將（  ） A．增大   B．減小 C．不變    D．無法確定如何變化  答案：B 6.行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產生電流。上述不同現象中所包含的相同的物理過程 A．物體克服阻力做功 B．物體的動能轉化為其他形式的能量 C．物體的勢能轉化為其他形式的能量 D．物體的機械能轉化為其他形式的能量

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