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  • 2021-05-26 发布

河北省石家庄二中高中物理 4法拉第电磁感应定律

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第四节:法拉第电磁感应定律 ‎ ‎【学习目标】‎ ‎(1)、知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。‎ ‎(2)、知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量,并能区别Φ、ΔΦ、。‎ ‎(3)、理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。‎ ‎(4)、知道E=BLvsinθ如何推得。‎ ‎(5)、会用解决问题。‎ ‎(6)、经历探究实验,培养动手能力和探究能力。‎ ‎(7)、通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv,掌握运用理论知识探究问题的方法。‎ ‎(8)、通过比较感应电流、感应电动势的特点,把握主要矛盾。‎ ‎【学习重点】法拉第电磁感应定律探究过程。‎ ‎【学习难点】感应电流与感应电动势的产生条件的区别。‎ ‎【学习方法】实验分析、归纳法、类比法、练习巩固 ‎【教学用具】‎ 多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。‎ ‎【学习过程】‎ 一、温故知新:‎ ‎1、在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么?‎ ‎2、恒定电流中学过,电路中存在持续电流的条件是什么?‎ ‎3、在发生电磁感应的情况下,用什么方法可以判定感应电流的方向?‎ 二、引入新课 ‎1、问题1:既然会判定感应电流的方向,那么,怎样确定感应电流的强弱呢?‎ ‎2、问题2:如图所示,在螺线管中插入一个条形磁铁,问 ‎①、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,两电路中是否都有电流?为什么?‎ ‎②、有感应电流,是谁充当电源?‎ ‎③、上图中若电路是断开的,有无感应电流电流?有无感应电动势?‎ ‎3、产生感应电动势的条件是什么?‎ ‎4、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现?‎ 本节课我们就来一起探究感应电动势 三、进行新课 ‎(一)、探究影响感应电动势大小的因素 ‎(1)探究目的:感应电动势大小跟什么因素有关?(猜测)‎ ‎(2)探究要求:‎ ‎①、将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管,记录表针的最大摆幅。‎ ‎②、迅速和缓慢移动导体棒,记录表针的最大摆幅。‎ ‎③、迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片,迅速和缓慢的插入拔出螺线管,分别记录表针的最大摆幅;‎ ‎(3)、探究问题:‎ 问题1、在实验中,电流表指针偏转原因是什么?‎ 问题2:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?‎ 问题3:在实验中,快速和慢速效果有什么相同和不同?‎ ‎(4)、探究过程 安排学生实验。(能力培养)‎ ‎(课件展示)回答以上问题 上面的实验,我们可用磁通量的变化率来解释:‎ 实验中,将条形磁铁快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)时,大,I感 ,E感 。‎ 实验结论:电动势的大小与磁通量的变化 有关,磁通量的变化越 电动势越大,磁通量的变化越 电动势越小。‎ ‎(二)、法拉第电磁感应定律 从上面的实验我们可以发现,越大,E感越大,即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比,即E∝。这就是法拉第电磁感应定律。‎ ‎(师生共同活动,推导法拉第电磁感应定律的表达式)(课件展示)‎ E=k 在国际单位制中,电动势单位是伏(V),磁通量单位是韦伯(Wb),时间单位是秒(s),可以证明式中比例系数k=1,(同学们可以课下自己证明),则上式可写成 E=‎ 设闭合电路是一个N匝线圈,且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同,这时相当于N个单匝线圈串联而成,因此感应电动势变为 E= ‎ ‎1.内容:电动势的大小与磁通量的变化率成正比 ‎2.公式:ε=N ‎3.定律的理解:‎ ⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt ⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成 ⑶感应电动势的方向由 来判断 ⑷感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定:‎ 当ΔΦ=ΔBScosθ则ε=ΔB/ΔtScosθ 当ΔΦ=BΔScosθ则ε=BΔS/Δtcosθ 当ΔΦ=BSΔ(cosθ)则ε=BSΔ(cosθ)/Δt ‎4、特例——导线切割磁感线时的感应电动势 用课件展示如图所示电路,闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中,磁感应强度为B,ab的长度为L,以速度v匀速切割磁感线,求产生的感应电动势?(课件展示)‎ 这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式,需要理解 ‎(1)B,L,V两两 ‎(2)导线的长度L应为 长度 ‎(3)导线运动方向和磁感线平行时,E=‎ ‎(4)速度V为平均值(瞬时值),E就为 ( )‎ 问题:当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ,感应电动势可用上面的公式计算吗?‎ 用课件展示如图所示电路,闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中,导体棒以v斜向切割磁感线,求产生的感应电动势。‎ 解析:可以把速度v分解为两个分量:垂直于磁感线的分量v1=vsinθ和平行于磁感线的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感线,不产生感应电动势。前者切割磁感线,产生的感应电动势为 E=BLv1=BLvsinθ 强调:在国际单位制中,上式中B、L、v的单位分别是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s),θ指v与B的夹角。‎ ‎5、公式比较 与功率的两个公式比较得出E=ΔΦ/Δt:求平均电动势 E=BLV : v为瞬时值时求瞬时电动势,v为平均值时求平均电动势 课堂练习:‎ 例题1:下列说法正确的是( )‎ A、线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大 B、线圈中的磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大 C、线圈处在磁场越强的位置,线圈中产生的感应电动势一定越大 D、线圈中磁通量变化得越快,线圈中产生的感应电动势越大 例题2:一个匝数为100、面积为‎10cm2的线圈垂直磁场放置,在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。‎ 例题3、如图所示,在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD,框电阻不计,上面接一个长‎0.1m的可滑动的金属丝ab,已知金属丝质量为‎0.2g,电阻R=0.2Ω,不计阻力,求金属丝ab匀速下落时的速度。(‎4m/s)‎ 问1:将上题的框架竖直倒放,使框平面放成与水平成30°角,不计阻力,B垂直于框平面,求v?‎ 问2:上题中若ab框间有摩擦阻力,且μ=0.2,求v?‎ 问3:若不计摩擦,而将B方向改为竖直向上,求v?‎ 问4:若此时再加摩擦μ=0.2,求v?‎ 问5:如图所示在问2中的BC中间加ε=0.3v、r=0.8Ω的电池,求v?‎ 问6:上题中若有摩擦,μ=0.2,求v?‎ 问7:B改为竖直向上,求v?‎ 问8:将电池ε反接时的各种情况下,求v?‎ ‎【学习小结】‎ ‎1、认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。‎ ‎2、自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。‎