第四章 电磁感应教案

第四章 电磁感应全章概述本章以电场和磁场等知识为基础，通过实验总结了产生感应电流的条件和判断感应电流方向的一般方法楞次定律，给出了确定感应电动势大小的一般规律法拉第电磁感应定律。楞次定律和法拉第电磁感应定律是解决电磁感应问题的重要依据。感生电动势和动生电动势使我们认识到磁生电的本质，互感和自感及涡流则是几种特殊的电磁感应现象。本章特点是要求学生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、分析综合能力和推理能力，以及空间想象能力。本章内容可分为四个单元。第一单元（第12节），探究电磁感应的条件；第二单元（第3节），讲述法拉第电磁感应定律；第三单元（第4节），讲述楞次定律及其应用；第四单元（第57节），讲述产生感应电动势的本质及几种特殊的电磁感应现象。新课标要求1内容标准（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）通过探究，理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。例1 分析电动机运转时产生反电动势的现象，分别用力和能量的观点进行说明。（4）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。例2 观察日光灯电路，分析日光灯镇流器的作用和原理。例3 观察家用电磁灶，了解电磁灶的结构和原理。2活动建议 从因特网、科技书刊上查阅资料，了解电磁感应在生活和生产中的应用，例如磁卡阅读器、录音机、录像机的原理等。新课程学习4.1 划时代的发现新课标要求（一）知识与技能1知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。2知道电磁感应、感应电流的定义。（二）过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。（三）情感、态度与价值观1领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。2以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。教学重点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。教学难点领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。教学工具计算机、投影仪、CAI课件、录像片教学过程（一）引入新课师：在上一册（选修31）我们学习了有关电场和磁场的知识，对电现象和磁现象有了较为深刻的理解。我们已经知道电荷能够通过“感应”使附近的导体出现电荷，电流能够在其周围“感应”出磁场，那么在磁场能否“感应”出电流呢？回答是肯定的，这就是电磁感应现象。从这节课开始，我们就来学习这方面的知识。我们首先来了解科学家们的探究历程。板书课题划时代的发现（二）进行新课1、奥斯特梦圆“电生磁”教师活动：引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答：（1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？（2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？（3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？（4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。学生甲：（1）许多哲学家提出了各种自然现象之间是相互联系和相互转化的思想。奥斯特坚信电与磁之间可能存在着某种联系。而在这之前许多物理学家都坚持认为电与磁是互不相关的。学生乙：（2）奥斯特的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败，但奥斯特始终没有放弃。直到1820年4月的一次演讲中他才发现了电流竟使下面的小磁针发生了转动。也就是电流的磁效应。学生丙：（3）奥斯特在1820年4月的一次演讲中，碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针发生了转动。说明电流对小磁针产生了作用，证明电流在其周围产生了磁场。这就是发现电流磁效应的过程。通过前面的学习，我们知道，地磁场是南北方向的，小磁针静止时指示南北方向。通电直导线的磁场方向遵守安培定则。当导线南北放置时，导线下方的磁场方向沿东西方向，当导线通电后，小磁针受到电流的磁场作用由原来的南北方向转向东西方向。奥斯特从磁针的偏转，确定电和磁的联系。也就是电流的磁效应。学生丁：（4）电流磁效应的发现揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系。奥斯特的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性。电流磁效应的发现引发了科学认识领域的思考，推动了电磁学的发展。教师活动：倾听学生回答，及时给出点评。课件演示电流的磁效应。通过课件演示增加学生的感性认识。2法拉第心系“磁生电”教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答：（1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？（3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？（4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？（5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。学生甲：（1）奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：既然电流能够引起磁针的运动，那么磁铁也会使导线产生电流。法拉第坚信：磁与电之间也应该有类似的“感应”。学生乙：（2）法拉第的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败，但法拉第始终没有放弃。直到1831年8月29日，他苦苦寻找了10年之久的“磁生电“的效应终于被发现了。学生丙：（3）法拉第在1822年12月、1825年11月、1828年4月作过三次集中的实验研究，均以失败告终。原因在于，法拉第认为，既然奥斯特的实验表明有电流就有磁场，那么有了磁场就应该有电流。他在实验中用的都是恒定电流产生的磁场。学生丁：（4）多次失败后，1831年8月29日，法拉第终于发现了电磁感应现象。他把两个线圈绕到同一个铁环上，如图所示。一个线圈接电源，一个线圈接“电流表”，在给线圈通电和断电的瞬间，令一个线圈中就出现电流。之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。学生丁：（5）法拉第探索电磁感应现象的历程经历了10年之久，经历了大量的失败，但法拉第凭借自己的坚定信念和对科学的执著追求，勇敢地面对失败，一次又一次，最终成功属于坚持不懈的有心人，他成功了。作为现代的中学生就要学习法拉第不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。教师活动：倾听学生回答，及时给出点评。课件演示电磁感应现象。通过课件演示增加学生的感性认识。电磁感应现象产生的条件将在下节课深入学习，本节课不宜过多地展开。让学生体会一下最终法拉第成功的原因，在于“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。（三）课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：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。点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。（四）实例探究有关物理学史的知识【例1】 （2004，上海综合）发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（ ）A安培 B赫兹C法拉第 D麦克斯韦解析：该题考查有关物理学史的知识，应知道法拉第发现了电磁感应现象。答案：C 【例2】发现电流磁效应现象的科学家是_，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是_，发现电磁感应现象的科学家是_，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是_。解析：该题考查有关物理学史的知识。答案：奥斯特 安培 法拉第 库仑对概念的理解和对物理现象的认识【例3】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中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D电流周围产生磁场解析：电磁感应现象指的是在磁场产生电流的现象，选项B是正确的。答案：B课余作业认真阅读教材，领悟科学家奥斯特发现电流磁效应现象和法拉第发现电磁感应现象的探究历程。阅读教材第4页“科学足迹”，体会科学家们不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志，学习科学家们的人格魅力。教学体会思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。资料袋法拉第时刻1831年8月 29日，对法拉第来说是个终生难忘的日子。他用软铁焊接成圆环，铁环的外径是6英寸，厚英寸，环的半边上绕3个线圈，连起来就成为1个大线圈，分开就是3个小线圈，每个线圈用24英尺长的铜线绕成，再用棉线将导线隔开，包上棉布，使导线之间、导线与铁环之间都绝缘，环的另一边用相同的铜导线60英尺长，以相同的方法和同样的方向绕在上面，做成另一线圈。两个线圈的两端各相隔半英寸左右。后一线圈连在3英尺远的电流计上。当法拉第将大线圈接上电池时，电流计的指针突然偏转。但是，指针晃动一下就停止了。当他打算把电池拆掉时，指针又偏转了，可是偏转的方向相反。法拉第继续做各种试验，他把电流计从后一线圈上拆下，接到大线圈的一个线圈上，把大线圈的另外两个线圈接上电池，这时指针的偏转大多了；法拉第又把电池的两极对调，发现电流计指针反向偏转；他又多加几节电池，重复上面实验，指针偏转更大法拉第并不满足于这些实验取得的成就，他坚信磁能够转化为电。几星期后，他抛开电池，在一个纸做的空心圆筒上，用 220英尺长的铜线分层绕了8个线圈，再连成1个大线圈，并把它接到电流计上。当一块条形磁铁插进空心圆筒时，电流计指针摆动了，“转磁为电”的理想终于实现了。1831年10月 28日，法拉第将一铜盘放在永久磁铁的两磁极之间，从铜盘的轴心和边缘引出两根导线，转动铜盘时，两根导线上产生稳恒电流。这就是最原始的发电机。它的重大意义是不言而喻的，发电机的发明使人类从蒸汽机时代进入电气时代。4.2 探究电磁感应的产生条件新课标要求（一）知识与技能1知道产生感应电流的条件。2会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。（二）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（三）情感、态度与价值观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。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。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。教学难点感应电流的产生条件。 教学方法实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法教学用具：条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干，CAI课件，计算机等。教学过程（一）引入新课教师：“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。（二）进行新课1、实验观察（1）闭合电路的部分导体切割磁感线教师：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4.2-1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。学生：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4.2-2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。学生：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4.2-3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。学生：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、分析论证教师：通过上节课的学习我们就已经知道，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。试以上面三个演示实验为例，对以上结论进行分析论证。学生：分组讨论，学生代表发言。学生甲：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。学生乙：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4.2-4） 学生丙：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4.2-5）教师点评：通过大家的论证，我们得出结论：“磁生电”的确是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。3、归纳总结教师：大家回想一下什么是磁通量？写出计算公式和它的单位。说出磁通量的物理意义以及引起磁通量变化的因素。学生：（1）一个面积为S的平面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置，则B与S的乘积叫做穿过这个面的磁通量。（2）公式：=BS（3）单位：韦伯（Wb） 1Wb=1T1m2=1Vs（4）物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁场越强，穿过它的磁感线条数越多，磁通量就越大。当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为零。（5）磁场变化、面积变化都会引起磁通量的变化。教师：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？学生：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。教师：同学们分析、总结得很好，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。（三）课堂总结、点评教师：打开计算机，演示自制CAI课件，重现探究过程，巩固、升华所学知识，实现从感性认识到理性认识的飞跃。1、研究背景（从奥斯特发现电流磁效应开始，法拉第受到对称性思考的启发开始探究电磁感应产生的条件）2、实验一，部分导体切割磁感线运动（磁场不变，面积变化，产生感应电流）3、实验二，磁体插入、把出线圈（面积不变、磁场变化，产生感应电流）4、实验三，模拟法拉第的实验 5、实验总结（总结电磁感应产生的实质，实现从感性认识到理性认识的飞跃）6、电磁感应现象遵守能量守恒（知识拓展）7、典型例题（学以致用，巩固升华）点评：电脑模拟，形象直观，巩固升华。（四）实例探究关于磁通量的计算【例1】如图所示，在磁感应强度为 B的匀强磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd，垂直于磁场方向放置，现使线圈以ab边为轴转180，求此过程磁通量的变化？错解：初态，末态，故。错解分析：错解中忽略了磁通量的正、负。正确解法：初态中，末态，故关于电磁感应现象产生的条件【例2】在图所示的条件下，闭合矩形线圈中能产生感应电流的是（ ）解析：产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，引起磁通量变化的原因有：（1）磁感应强度B发生变化（2）线圈的面积S发生变化；（3）磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。对于A选项因为线圈平面平行于磁感线，在以为轴转动过程中，线圈平面始终与磁感线平行，磁通量始终为零；B选项中，线框平面也与磁感线平行，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，线框边与磁感线平行，与B选项同，故无感应电流产生；D选项随着线框的转动，B与S都不变，B又垂直于 S，所以始终不变，故D不对；而E选项，图示状态，转过90时，因此产生感应电流。F选项螺线管内通入交流电，电流大小方向在变，因此磁场强弱、方向也在变，所以穿过线框的磁通量发生变化，产生感应电流。答案：EF【例3】（综合性思维点拨）如图（甲）所示，有一通电直导线MN水平放置，通入向右的电流I，另有一闭合线圈P位于导线正下方且与导线位于同一竖直平面，正竖直向上运动。问在线圈P到达MN上方的过程中，穿过P的磁通量是如何变化的？在何位置时P中会产生感应电流？解：根据直流电流磁场特点，靠近导线处磁场强，远离导线处磁场弱。把线圈P从MN下方运动到上方过程中的几个特殊位置如图（乙）所示，可知磁通量增加，磁通量减小，磁通量增加，磁通量减小，所以整个过程磁通量变化经历了增加减小增加减小，所以在整个过程中P中都会有感应电流产生。关于电磁感应现象的实际应用【例4】如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路。在断开开关S的时候，弹簧E并不能立即将衔铁D拉起，因而不能使触头C（连接工作电路）立即离开，过一段时间后触头C才能离开，延时继电器就是这样得名的。试说明这种继电器的原理。解析：线圈A与电源连接，线圈A中有恒定电流，产生恒定磁场，有磁感线穿过线圈B，但穿过线圈B的磁通量不变化，线圈 B中无感应电流。断开开关S时，线圈A中电流迅速减减小为零，穿过线圈B的磁通量也迅速减少，由于电磁感应，线圈B中产生感应电流，由于感应电流的磁场对衔铁D的吸引作用，触头C不离开；经过一小段时间后感应电流减弱，感应电流磁场对衔铁D的吸引力减小，当弹簧E的作用力比磁场力大时，才将衔铁D拉起，触头C离开点评：这是一道解释型论述题，关键是分析清楚题中有哪些过程及过程与过程间有哪些联系，分析清楚从现象的产生、发展、到结果，引起了哪几个物理量的变化以及怎样变化。本题中当S闭合时，线圈A的磁场对衔铁D的吸引，使工作电路正常工作。断开S时，线圈B中的感应电流的磁场，继续对衔铁D发生吸引力作用，但作用力逐渐减小直至弹簧将衔铁拉起，工作电路断开。电磁感应现象与生活、生产、联系非常紧密，解答这种题的关键是从实际问题中提炼出我们所学过的物理模型，然后按相应方法求解。巩固练习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1 m2的面积上穿过的最大磁通量解析：B答案中“磁通量为零”的原因可能是磁感应强度（磁通密度）为零，也可能是线圈平面与磁感应强度平行。答案：CD2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是（ ）AWb/m2 BN/AmCkg/As2 Dkg/Cm解析：物理量间的公式关系，不仅代表数值关系，同时也代表单位.答案：ABC3.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 电流答案：D4.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解析：画出电流周围的磁感线分布情况。答案：C5.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无法确定如何变化解析：弹簧所包围的面积内既有条形磁铁的内部向左的磁感线，又有条形磁铁外部向右的磁感线，因此，磁通量为向左与向右的磁感线条数之差.因为磁感线是闭合的，所以条形磁铁内部磁感线条数与外部总的磁感线条数相等，显然，环的面积越大，返回的磁感线条数越多，因此，磁通量减小.答案：B6.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。答案：AD7.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 （ ）解析：线圈有电流通过时产生磁场，对其他线圈有无影响实质是是否引起电磁感应现象即看穿过邻近线圈的磁通量有无变化.通过分析知D图中一个线圈产生的磁场很少穿过另一个线圈，因而是最符合要求的.答案：D课余作业1、学习兴趣小组课下按照课本第8页“做一做”栏目描述的实验摇绳能发电吗？，并对实验结果进行讨论，写出实验报告，各小组互相交流、讨论。2、书面完成P8“问题与练习”第5、6、7题；思考并回答第1、2、3、4题教学体会思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。104.3 楞次定律新课标要求（一）知识与技能1掌握楞次定律的内容，能运用楞次定律判断感应电流方向。2培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。3能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向4掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。（二）过程与方法1通过实践活动，观察得到的实验现象，再通过分析论证，归纳总结得出结论。2通过应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。（三）情感、态度与价值观在本节课的学习中，同学们直接参与物理规律的发现过程，体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受，并在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。教学重点1楞次定律的获得及理解。2应用楞次定律判断感应电流的方向。3利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向。教学难点楞次定律的理解及实际应用。教学方法11发现法，讲练结合法教学用具：干电池、灵敏电流表、外标有明确绕向的大线圈、条形磁铁、导线。教学过程（一）引入新课教师：演示按下图将磁铁从线圈中插入和拔出，引导学生观察现象，提出：为什么在线圈内有电流？插入和拔出磁铁时，电流方向一样吗？为什么？怎样才能判断感应电流的方向呢？本节我们就来学习感应电流方向的判断方法。（二）进行新课1、楞次定律教师：让我们一起进行下面的实验。（利用CAI课件，屏幕上打出实验内容）实验目的研究感应电流方向的判定规律。实验步骤（1）按右图连接电路，闭合开关，记录下G中流入电流方向与电流表G中指针偏转方向的关系。（如电流从左接线柱流入，指针向右偏还是向左偏?）（2）记下线圈绕向，将线圈和灵敏电流计构成通路。（3）把条形磁铁N极（或S极）向下插入线圈中，并从线圈中拔出，每次记下电流表中指针偏转方向，然后根据步骤（1）结论，判定出感应电流方向，从而可确定感应电流的磁场方向。根据实验结果，填表：磁铁运动情况N极下插N极上拔S极下插S极上拔磁铁产生磁场方向线圈磁通量变化感应电流磁场方向教师：N极向下插入线圈中，磁铁在线圈中产生的磁场方向如何?学生：磁铁在线圈中产生的磁场方向向下。教师：在这种情况下，通过线圈的磁通量如何变化?学生：磁通量增加。教师：感应电流的方向如何?学生：如图所示。教师：感应电流的磁场方向如何?学生：感应电流的磁场方向向上。教师：再把该磁铁从线圈中拔出时，磁铁在线圈中产生的磁场方向如何?学生：磁铁在线圈中产生的磁场方向向下。教师：磁铁拔出时，通过线圈的磁通量如何变化?学生：通过线圈的磁通量减小。教师：感应电流的方向如何?学生：感应电流的方向如图所示。教师：感应电流的磁场方向如何?学生：感应电流的磁场方向向下。教师：S极向下插入线圈中，情况怎样呢?学生甲：磁铁在线圈中产生的磁场方向向上。学生乙：通过线圈的磁通量增加。学生丙：感应电流的方向如图所示。学生丁：感应电流的磁场方向向下。教师：再把S极从线圈中拔出时，情况如何?学生甲：磁铁在线圈中产生的磁场方向向上。学生乙：通过线圈的磁通量减小。学生丙：感应电流的方向如图所示。学生丁：感应电流的磁场方向向上。教师：通过上面的实验，同学们发现了什么?学生甲：当磁铁移近或插入线圈时，线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁铁离开线圈或从线圈中拔出时，线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。学生乙：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。学生丙：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场阻碍磁通量增加；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场阻碍磁通量减少。教师：刚才几位同学的说法都正确。物理学家楞次概括了各种实验结果，在1834年提出了感应电流方向的判定方法，这就是楞次定律。投影打出楞次定律的内容。投影感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，这就是楞次定律。（师生共同活动：理解楞次定律的内涵）（1）“阻碍”并不是“阻止”，一字之差，相去甚远。要知道原磁场是主动的，感应电流的磁场是被动的，原磁通仍要发生变化，感应电流的磁场只是起阻碍变化而已。（2）楞次定律判断感应电流的方向具有普遍意义。教师：楞次定律符合能量守恒。从上面的实验可以发现：感应电流在闭合电路中要消耗能量，在磁体靠近（或远离）线圈过程中，都要克服电磁力做功，克服电磁力做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程。楞次定律也符合唯物辩证法。唯物辩证法认为：“矛盾是事物发展的动力”。电磁感应中，矛盾双方即条形磁铁的磁场（B原）和感应电流的磁场（B感），两者都处于同一线圈中，且感应电流的磁场总要阻碍原磁场的变化，形成既相互排斥又相互依赖的矛盾，在回路中对立统一，正是“阻碍”的形成产生了电磁感应现象。2、楞次定律的应用教师：投影应用楞次定律判断感应电流方向的基本步骤：（1）明确原磁场的方向。（2）明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。（3）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。（4）利用安培定则确定感应电流的方向。教师：下面让我们通过对例题的分析，熟悉应用楞次定律判断感应电流方向的基本步骤，同时加深对楞次定律的理解。投影教师：开关断开前，线圈M中的电流在线圈N中产生的磁场方向向哪？学生：向下。教师：开关断开瞬间，线圈N中磁通量如何变化?学生：减少。教师：线圈N中感应电流的磁场方向如何？学生：向下（阻碍磁通量减少）。教师：线圈N中感应电流的方向如何？学生：由下向上，整个回路是顺时针电流。教师：利用楞次定律判定感应电流方向的思路可以概括为以下框图。（投影）投影教师：线圈ABCD所在处磁场方向向哪？学生：垂直纸面向里。教师：感应电流的磁场方向向哪？学生：垂直纸面向里。教师：穿过线圈ABCD的磁通量应如何变化？学生：减少。教师：线圈ABCD应向哪个方向平移？学生：向右。3右手定则教师：当闭合电路的一部分做切割磁感线运动时，如何应用楞次定律判定感应电流的方向呢？（投影）如图所示，光滑金属导轨的一部分处在匀强磁场中，当导体棒AB向右匀速运动切割磁感线时，判断AB中感应电流方向。教师：当AB棒向右切割磁感线时，感应电流方向如何？学生甲：回路中原磁场方向垂直纸面向里。学生乙：通过回路的磁通量在减小。学生丙：感应电流的磁场与原磁场方向相同，为垂直纸面向里。学生丁：回路中感应电流为逆时针方向，AB中感应电流的方向为向上。教师：如果磁通量的变化是由导体切割磁感线引起的，感应电流的方向可以由右手定则来判断。投影右手定则的内容：伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向。教师：请同学们用右手定则重做例3，看结果是否一样？学生：一样。教师：右手定则实际上是楞次定律的一种具体表现形式，它们在本质上是一致的。只不过导体切割磁感线时，用右手定则判断感应电流方向更方便。（三）课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：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。点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。（四）实例探究楞次定律的应用【例1】 如图所示，试判定当开关S闭合和断开瞬间，线圈ABCD的电流方向。（忽略导线GH的磁场作用）解析：当S闭合时（1）研究回路是ABCD，穿过回路的磁场是电流I所产生的磁场，方向由安培定则判定是指向读者；（2）回路ABCD的磁通量由无到有，是增大的；（3）由楞次定律可知感应电流磁场方向应和B原相反，即背离读者向内（“增反减同”）。由安培定则判定感应电流方向是BADCB。当S断开时（1）研究回路仍是ABCD，穿过回路的原磁场仍是I产生的磁场，方向由安培定则判定是指向读者；（2）断开瞬间，回路ABCD磁通量由有到无，是减小的；（3）由楞次定律知感应电流磁场方向应是和B原相同即指向读者；（4）由安培定则判定感应电流方向是ABCDA。点评：用楞次定律解题时，沿一定的程序进行推理判断比较规范，尤其是初学者一定要熟练掌握【例2】 如图所示，当条形磁铁突然向闭合铜环运动时，铜环里产生的感应电流的方向怎样？铜环运动情况怎样？解析：磁铁右端的磁感线分布如图所示，当磁铁向环运动时，环中磁通量变大，由楞次定律可判断出感应电流磁场方向，再由安培定则判断出感应电流方向如图16-3-5所示.把铜环等效为多段直线电流元，取上、下两对称的小段研究，由左手定则可知其受安培力如图，由此推想整个铜环受合力向右,故铜环将向右摆动. 点评：由于磁铁的靠近引起环中感应电流的产生，而电流（通电导体）在磁场中受到力作用.其他解法：另解一：磁铁向右运动，使铜环产生感应电流如图所示.此环形电流可等效为图中所示的小磁针。显然，由于两磁体间的推斥作用铜环将向右运动。另解二：由于磁铁向右运动而使铜环中产生感应电流，根据楞次定律的另一种表述可知铜环将向右躲避以阻碍这种相对运动.【例3】 如图所示，固定于水平面上的光滑平行导电轨道AB、CD上放着两根细金属棒ab、cd.当一条形磁铁自上而下竖直穿过闭合电路时，两金属棒ab、cd将如何运动？磁铁的加速度仍为g吗？解析：当条形磁铁从高处下落接近回路abcd时，穿过回路的磁通量方向向下且在不断增加.根据楞次定律的第二种表述：感应电流所产生的效果，总要反抗产生感应电流的原因.在这里，产生感应电流的原因是：条形磁铁的下落使回路中的磁通量增加，为反抗条形磁铁的下落，感应电流的磁场给条形磁铁一个向上的阻碍其下落的阻力，使磁铁下落的加速度小于g.为了反抗回路中的磁通量增加，ab、cd两导体棒将互相靠拢，使回路的面积减小，以阻碍磁通量的增加.同理，当穿过平面后，磁铁的加速度仍小于g，ab、cd将相互远离.点评：磁铁穿过闭合电路前、后，引起磁通量的变化是不同的，因而引起的感应电流方向不同.据楞次定律判断出感应电流方向，再应用左手定则判断受力情况，由牛顿第三定律可判断磁铁受力方向.此法较为繁琐.若根据楞次定律的另一种表述感应电流的效果，总是反抗产生感应电流的原因，本题中的“原因”是磁铁靠近（过线圈后“远离”）,从而可以判断.巩固练习1根据楞次定律知感应电流的磁场一定是 （ ）A.阻碍引起感应电流的磁通量B.与引起感应电流的磁场反向C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化D.与引起感应电流的磁场方向相同答案：C点评：楞次定律揭示了感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化.2如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd.则 （ ）A.若线圈向右平动，其中感应电流方向是abcdB.若线圈竖直向下平动，无感应电流产生C.当线圈以ab边为轴转动时，其中感应电流方向是abcdD.当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是abcd答案：ABC点评：先明确直线电流周围磁感线的分布情况，再用楞次定律 判定.3如图所示，一水平放置的矩形闭合线框abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，如图中的位置经过位置到位置，位置和都很靠近，在这个过程中，线圈中感应电流 （ ）A.沿abcd流动B.沿dcba流动C.由到是沿abcd流动，由到是沿dcba流动D.由到是沿dcba流动，由到是沿abcd流动解析：根据细长磁铁的N极附近的磁感线分布，线圈abcd在位置时，穿过线圈的磁通量为零；在位置时，磁感线向上穿过线圈；在位置时，磁感线向下穿过线圈.设磁感线向上穿过线圈，磁通量为正，因此可见，由到再到，磁通量连续减小，感应电流方向不变，应沿abcda流动.故A正确. 答案：A点评：明确N极附近磁感线的分布情况由穿过磁感线的条数判定磁通量变化,再用楞次定律分段研究4如图所示，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中两环的运动情况是 （ ）A.同时向左运动，间距增大B.同时向左运动，间距不变C.同时向左运动，间距变小D.同时向右运动，间距增大解析：在条形磁铁插入铝环过程中，穿过铝环的磁通量增加，两环为了阻碍磁通量的增加，应朝条形磁铁左端运动，由于两环上感应电流方向相同，故将相互吸引，而使间距变小.答案：C点评：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥5如图所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里, a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形.设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中 （ ）A.线圈中将产生abcd方向的感应电流B.线圈中将产生adcb方向的感应电流C.线圈中产生感应电流的方向先是abcd，后是adcbD.线圈中无感应电流产生解析：由几何知识知，周长相等的几何图形中，圆的面积最大.当由圆形变成正方形时磁通量变小. 答案：A点评：周长相同情况下，圆的面积最大6.如图所示，有一固定的超导圆环，在其右端放一条形磁铁，此时圆环中无电流，当把磁铁向右方移走时，由于电磁感应，在超导圆环中产生了一定的电流.则以下判断中正确的是 （ ）A.此电流方向如箭头所示，磁铁移走后，此电流继续维持B.此电流方向与箭头方向相反，磁铁移走后，此电流很快消失C.此电流方向如箭头所示，磁铁移走后，此电流很快消失D.此电流方向与箭头方向相反，磁铁移走后，此电流继续维持解析：在超导圆环中产生感应电流后，电能基本不损失，电流继续存在. 答案：D点评：超导无电阻71931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个磁极的粒子磁单极子.如图所示，如果有一个磁单极子（单N极）从a点开始运动穿过线圈后从b点飞过.那么 （ ）A.线圈中感应电流的方向是沿PMQ方向B.线圈中感应电流的方向是沿QMP方向C.线圈中感应电流的方向先是沿QMP方向，然后是PMQ方向D.线圈中感应电流的方向先是沿PMQ方向，然后是QMP方向解析：将磁单极子（单N极），理解为其磁感线都是向外的答案：B点评：关键是磁单极子的磁场 特点.8如图所示，一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动.已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置和位置时，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向分别为 （ ）A.逆时针方向,逆时针方向B.逆时针方向,顺时针方向C.顺时针方向,顺时针方向D.顺时针方向,逆时针方向解析：线圈在位置时，磁通量方向水平向右且在增加.据楞次定律，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，所以感应电流的磁场方向应水平向左.据安培定则，顺着磁场方向看，线圈中的感应电流方向为逆时针方向.当线圈第一次通过位置时，穿过线圈的磁通量方向水平向右且在减小.根据楞次定律，感应电流的磁场方向应水平向左.再根据安培定则，顺着磁场方向看去，线圈中感应电流的方向应为顺时针. 答案：B点评：应用楞次定律按程序 分析9如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框ab将 （ ）A.保持静止不动B.逆时针转动C.顺时针转动D.发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向解析：滑动变阻器R的滑片P向右滑动时，接入电路的电阻变大，电流强度变小，由这个电流产生的磁场减弱，穿过线框磁通量变小.根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流磁场的变化,所以线框ab应顺时针方向转动，增大其垂直于磁感线方向的投影面积，才能阻碍线框的磁通量减小. 答案：C点评：若被电源未标明极性所困惑，于是作个假设：设电源左端为正或右端为正，然后根据两种情况中的磁极的极性和引起穿过线圈磁通量的变化分别判断.这样做，费很大周折,如能抓住楞次定律的实质去判别则很简便.课余作业1、认真阅读教材。2、思考并完成 “问题与练习”中的题题目。教学体会思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。4.4 法拉第电磁感应定律新课标要求（一）知识与技能1知道什么叫感应电动势。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、。3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。4知道E=BLvsin如何推得。5会用和E=BLvsin解决问题。（二）过程与方法通过推导到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。（三）情感、态度与价值观1从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。2了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。教学重点法拉第电磁感应定律。教学难点平均电动势与瞬时电动势区别。教学方法19演示法、归纳法、类比法教学用具：CAI课件、多媒体电脑、投影仪、投影片。教学过程（一）引入新课教师：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？学生：穿过闭合电路的磁通量发生变化。教师：在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况？学生甲：由磁感应强度的变化引起的，即=BS。学生乙：由回路面积的变化引起的，即=BS。学生丙：由磁感应强度和面积同时变化引起的，即=B2S2B1S1学生丁：概括为=21点评：该问题学生通常只能回答出一两种情况，需要教师启发、引导，才能归纳出磁通量变化的各种情形。在指导学生回答此问题时，重在培养学生的想象能力和概括能力，不宜过多纠缠细节，以免冲淡教学重点。教师：恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？学生：电路闭合、有电源。教师：在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。（二）进行新课1、感应电动势教师：CAI课件展示出下面两个电路教师：在图a与图b中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？学生：电路断开，肯定无电流，但有电动势。教师：电动势大，电流一定大吗？学生：电流的大小由电动势和电阻共同决定。教师：图b中，哪部分相当于a中的电源？学生：螺线管相当于电源。教师：图b中，哪部分相当于a中电源内阻？学生：线圈自身的电阻。教师：在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势.有感应电动势是电磁感应现象的本质。2、电磁感应定律教师：感应电动势跟什么因素有关？现在演示前节课中三个成功实验，用CAI课件展示出这三个电路图，同时提出三个问题供学生思考： 乙甲 丙问题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：第一个成功实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同?学生甲：穿过电路的变化产生E感产生I感.学生乙：由全电路欧姆定律知I=，当电路中的总电阻一定时，E感越大，I越大，指针偏转越大。学生丙：磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同。教师：磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来描述，即单位时间内磁通量的变化量，用公式表示为。从上面的三个实验，同学们可归纳出什么结论呢？学生甲：实验甲中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，大，I感大，E感大。学生乙：实验乙中，导体棒运动越快，越大，I感越大，E感越大。学生丙：实验丙中，开关断开或闭合，比开关闭合时移动滑动变阻器的滑片时大，I感大，E感大。教师：从上面的三个实验我们可以发现，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）设t1时刻穿过回路的磁通量为1，t2时刻穿过回路的磁通量为2，在时间t=t2t1内磁通量的变化量为=21，磁通量的变化率为，感应电动势为E，则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=n3、导线切割磁感线时的感应电动势教师：导体切割磁感线时，感应电动势如何计算呢？用CAI课件展