物理选修学案.doc

.可编辑修改，可打印别找了你想要的都有！ 精品教育资料全册教案，试卷，教学课件，教学设计等一站式服务全力满足教学需求，真实规划教学环节最新全面教学资源，打造完美教学模式第四章4.1划时代的发现4.2节探究感应电流的产生条件学习目标：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1通过实验探究过程，培养和强化学生科学探究的基本思想和理性分析方法2通过探究性实验之间逻辑关系的分析，使学生感悟“由现象到本质”的实验设计思想3进一步认识磁通量的概念，能结合实例对磁通量的变化进行定性和定量的判断三、情感、态度与价值观1经历科学探究的过程，培养学生的科学态度和科学精神2通过观察演示实验，归纳出利用磁场产生电流的条件，培养学生的观察能力重点：感应电流的产生条件。难点：感应电流产生的实验探究、理性分析，以及实验之间的逻辑关系。1奥斯特实验要有明显的效果，通电导线必须_放置。21831年8月29日，_发现了电磁感应现象；把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到_，另一个线圈接入_，在给一个线圈_或_的瞬间，发现了另一个线圈中也出现了_。3闭合电路的一部分做_的运动时，电路中会产生感应电流。闭合电路的_与垂直穿过它的_的乘积叫做磁通量。用磁通量来描述感应电流的产生条件：只要穿过闭合电路的磁通量_，闭合电路中就有感应电流。学点1奥斯特梦圆“电生磁”(直接在课本上找答案即可)1是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的关系？在此之前，有关这方面科学研究领域的历史背景是怎样的？2奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？奥斯特面对失败是怎样做的？3电流磁效应发现的意义。学点2法拉第心系“磁生电” (直接在课本上找答案即可)1奥斯特发现电流的磁效应引发了怎样的思考？法拉第对此所持的观点是什么？2法拉第面对失败是怎么做的？失败的原因是什么？3法拉第认为发现电磁感应现象成功的“秘诀”是什么？从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？学点3磁通量1磁通量的定义？计算式？单位？磁通量的另一种定义？通过某一平面的磁通量的大小可以用穿过这一平面的磁感线条数的多少形象的表示。2某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，如何计算这个面的磁通量？如图所示。小结：磁通量虽然是标量，却有正、负之分 ，磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向，它的符号仅表示磁感线的贯穿方向。注意：磁通量与线圈的匝数无关4【例1】如图所示，线圈平面与水平方向成角， 磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量_。对应训练1.一个n匝线圈abcd水平放置，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，如右图所示，线圈面积为S，磁感应强度为B。当线圈以ab边为轴转过30角和60角时，穿过线圈的磁通量分别是多大？学点4磁通量的变化1运用公式21，定量计算磁通量的变化。若某平面S初位置与匀强磁场B垂直，转过180后仍与匀强磁场B垂直，则 等于？2磁通量的变化，具体可分为几种情况？小结：磁通量变化的形式虽然多种多样，但在计算时规定磁通量的正方向，搞清初、末磁场1和2，则21各量均带符号运算，变化量大小为|21|。【例2】一磁感应强度为B的匀强磁场方向为水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成角。将abcd绕ad轴转180角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为()A0B2BSC2BScos D2BSsin对应训练2.有一个垂直纸面向里的匀强磁场，B0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm。在纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1cm，10匝；B线圈半径为2cm，1匝；C线圈半径为0.5cm，1匝。问： (1)在B减为0.4T的过程中，A和B中磁通量改变多少？(2)在磁场转过30角的过程中，C中磁通量改变多少？学点5感应电流的产生条件实验一 闭合电路中部分导体做切割磁感线运动如图所示，导体AB做切割磁感线运动时，导体AB顺着磁感线运动时，两种情况线路中有无电流产生？“切割磁感线运动”的含义？分析论证：感应电流的产生条件是实验二条形磁铁在线圈中运动如图所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，磁铁在线圈中静止不动，线路中有无电流产生？分析论证：感应电流的产生条件是实验三改变螺线管AB中的电流如图所示，将小螺线管AB插入大螺线管CD中不动，当开关S接通或断开时，若开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时，；而开关一直闭合，滑动变阻器不动时，线路中有无电流产生？分析论证：感应电流的产生条件是实验二和实验三都是磁场强弱变化了，那在观察实验一，匀强磁场，B没有发生变化，也有感应电流产生，那是什么变了呢？S变了。三个实验中，闭合电路中均有感应电流产生。三个实验的共同特点是？1归纳结论小结：1不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。2感应电流产生条件可分为两条：一是电路闭合；二是磁通量变化。二者缺一不可完成课本课后作业1、2、3、4【例3】如图所示，竖直放置的长直导线通以恒 定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在 下列情况中线圈能产生感应电流的是()A导线中电流变大B线框向右平动C线框向下平动D线框以ab边为轴转动E线框以直导线为轴转动对应训练3.我国已经制定了登月计划，假如航天员登月后想探测月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断中正确的是()A直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断有无磁场B将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则判断月球表面无磁场C将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则判断月球表面有磁场D将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈分别绕两个互相垂直的轴动，月球表面若有磁场，则电流表至少有一次示数不为零4.3楞次定律(1)学习目标：一、知识与技能1理解楞次定律的内容，能运用楞次定律判断感应电流方向，解答有关问题2理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反应3掌握右手定则，认识右手定则是楞次定律的一种具体表现形式4体验楞次定律实验探究过程，提高分析、归纳、概况及表述的能力二、过程与方法培养逻辑思维能力、观察能力、实验动手能力三、情感、态度与价值观激发学生对物理学习的兴趣，培养学生自主学习习惯及探究意识1感应电流的磁场方向既与感应电流的方向有联系，又跟引起磁通量变化的磁场有联系。当穿过闭合电路的磁通量_时，感应电流的磁场方向与原磁场方向_，阻碍穿过闭合电路的磁通量增加；当穿过闭合电路的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向_，_穿过闭合电路的磁通量减少。2楞次定律感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要_引起感应电流的磁通量的变化。3楞次定律的应用步骤应用楞次定律判断感应电流方向可以按以下四步进行：确定_方向判定穿过闭合电路_的如何变化(增大还是减小)；确定感应电流的_方向(增反减同)根据_判定感应电流的方向。4右手定则伸开右手，使拇指与其余四个手指_，并且都与手掌在_内；让磁感线_，并使拇指指向_的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。学点1探究楞次定律的实验1演示实验，在下图标记感应电流方向，并填写表格条形磁铁运动情况N极向下插入线圈N极向下拔出线圈S极向下插入线圈S极向下拔出线圈原磁场方向穿过线圈的磁通量变化情况感应电流的磁场方向原磁场与感应电流的磁场方向关系磁体间的作用情况结论：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场_当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场_磁铁靠近线圈时，两者_磁铁远离线圈时，两者_2当线圈中的磁通量增加时，感应电流的磁场是有助于磁通量的增加还是阻碍了磁通量的增加？减少时，感应电流的磁场是有助于磁通量的减少还是阻碍了磁通量的减少？3叙述楞次定律的内容4【例1】在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图所示。它们是：电流表；直流电源； 带铁芯的线圈A；线圈B；开关；滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)。(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)。 (2)若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱C和D上，而在开关刚刚闭合时电流表指针右偏，则开关闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，电流表指针将_(填“左偏”“右偏”或“不偏”)。对应训练1关于感应电流的磁场，下列说法中正确的是()A感应电流的磁场方向总是与外磁场的方向相反B感应电流的磁场方向总是与外磁场的方向相同C感应电流的磁场方向取决于磁通量是增大还是减小D感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化学点2对楞次定律的理解和应用1当闭合回路的磁通量变化时，闭合回路中有几个磁场？ 2楞次定律中的阻碍是指谁起阻碍作用？阻碍的是什么？怎样阻碍？阻碍是阻止吗？3课本11页思考讨论，得出结论：产生感应电流的过程必须遵守能量守恒定律，这是能量转化的必然结果，阻碍的作用是克服磁场力做功，把其他形式的能(或其他电路的电能)转化(或转移)为感应电流所在回路的电能，没有阻碍作用就不能实现能量的转化(或转移)4结合下表完成课本11页例1，并总结楞次定律解题步骤研究对象穿过线圈原磁场的方向磁通量变化感应电流磁场方向感应电流方向解题步骤：5【例2】如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)()A线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引D线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥学生讨论一段时间后，把任务分给小组，组内总结，选出展示的同学。展示过程其他小组评价学生总结(紧扣知识目标)教师适当小结,4.3楞次定律(2)学点3楞次定律中阻碍作用的体现1磁通量变化的角度阻碍的体现“增反减同”的含义：原磁场磁通量增加，感应磁场与原磁场_，原磁场磁通量减小，感应磁场与原磁场_“增缩减扩”的含义：电磁感应致使导体回路的面积变化，收缩或扩张是为了阻止回路磁通量的变化，当闭合回路的磁通量_时，面积有收缩趋势，当闭合回路的磁通量_时，面积有扩张趋势。2相对运动的角度阻碍的体现“来拒去留”的含义：当导体与磁体靠近时，感应电流的安培力要阻碍它们之间的_，当导体和磁体远离时，感应电流的安培力要阻碍它们之间的_对应训练2.如图所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落靠近回路时()Ap、q将互相靠拢Bp、q将互相远离C磁铁的加速度仍为gD磁铁的加速度小于g即时巩固1如图所示，条形磁铁固定在小车上，闭合金属圆环固定于水平面上，不计一切摩擦。给小车一初速度v0，下列描述正确的是()A小车做匀速运动B小车做减速运动C圆环有扩张的趋势D圆环有收缩的趋势即时巩固2如图所示，当磁铁绕O1O2轴匀速转动时，矩形导线框(不考虑重力)将如何运动？学点4右手定则1课本12页思考和讨论2右手定则内容3课本13页第3题利用右手定则判断感应电流、对应训练1、对应训练1.在图中，假定导体棒AB向右运动。(1)试用楞次定律和右手定则两种方法判断：导体棒AB中感应电流是沿哪个方向的？(2)A、B两点哪点电势高？4楞次定律与右手定则的比较从研究对象上看，楞次定律研究是整个_，右手定则研究的是闭合回路的_，即一段导体做切割磁感线运动从适用范围上看，楞次定律用于_，右手定则只适用于_学生讨论一段时间后，把任务分给小组，组内总结，选出展示的同学。展示过程其他小组评价学生总结(紧扣知识目标)教师适当小结,4.4法拉第电磁感应定律学习目标：一、知识与技能1知道什么叫感应电动势2理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式3知道公式EBLvsin的推导过程4会用En/t和EBLvsin解决问题二、过程与方法1经历法拉第电磁感应定律的建立过程，进一步认识电与磁之间的联系，培养学生空间思维能力和通过观察、实验寻找物理规律的能力2通过对实验的分析和研究，体会类比法、控制变量法在物理学中的作用，培养学生对不同事物进行分析，找出共性和个性的辩证唯物主义思想三、情感态度与价值观通过实验方案的自主设计，及对不同实验现象的归纳总结，体验探究的快乐重点：法拉第电磁感应定律的建立以及理解难点：磁通量的变化量和磁通量的变化率的区别1在_现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于_。电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的_成正比，即E_，这就是法拉第电磁感应定律。当导线垂直切割磁感线时，导线中产生的感应电动势为E_，如果导线不是垂直切割磁感线，则产生的感应电动势为E_。2有一个n匝线圈，面积为S，在？t时间内垂直线圈平面的磁感应强度变化了？B，则这段时间内穿过n匝线圈的磁通量的变化量为_，磁通量的变化率为_，穿过一匝线圈的磁通量的变化量为_，磁通量的变化率为_。区别 、/t一、感应电动势闭合电路中要维持电流，其中必有电动势的存在，在电磁感应现象中，闭合电路中有感应电流，必然存在对应的电动势，即感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源如甲图，线圈相当于电源，其电动势为感应电动势，线圈的电阻相当于电源内阻，其等效电路图如乙图问题：怎样判断电源的正负极？练习、找出电源，并判断电源的正负极【例1】在北半球，地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为1，右方机翼末端处电势为2，则()A若飞机从西往东飞，1比2高B若飞机从东往西飞，2比1高C若飞机从南往北飞，1比2高D若飞机从北往南飞，2比1高 对应训练1.在图中，假定导体棒AB向右运动。(1)试用楞次定律和右手定则两种方法判断：导体棒AB中感应电流是沿哪个方向的？(2)A、B两点哪点电势高？学点2电磁感应定律1请写出法拉第电磁感应定律(解释比例系数什么情况下等于1，磁通量，磁通量的变化，磁通量的变化率的区别 /t图像的意义)2(1)公式(2)复习磁通量改变的三种方式(3)公式可求什么样的电动势巩固：完成课后17页1、2题【例2】如图(甲)所示，螺线管匝数n1500匝，横截面积S20 cm2，导线的电阻r1.5 ，R13.5 ，R225 。穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图451(乙)所示规律变化，则R2消耗的电功率是多大？对应训练2.如图所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B(20.2t)T，定值电阻R16 ，线圈电阻R24 。求：(1)磁通量变化率，回路中的感应电动势；(2)A、B两点间电压UAB。学点3导线切割磁感线时的感应电动势1如图B、L、V三者互相垂直，请推导E的公式2若V与导线垂直，但与磁感线方向有一个夹角请推导E的公式3此公式可以求什么样的电动势，请说明4等效长度(1)公式EBLV中的L指的是直导线的有效长度，怎样定义呢？(2)如右图甲乙丙三导线切割磁感线，求三种情况下的感应电动势对应训练3.在如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是()A乙和丁B甲、乙、丁C甲、乙、丙、丁 D只有乙延伸问题：导体棒在磁场中的转动问题【例题】导体棒长为L，在匀强磁场中绕a点以角速度切割磁感线转动，如图所示，若磁感应强度为B，求Uab？学生讨论一段时间后，把任务分给小组，组内总结，选出展示的同学。展示过程其他小组评价学点4反电动势1什么是反电动势2反电动势的作用3电动机在工作中若由于机械阻力过大而停止转动，会产生什么结果，我们应当怎么办？学生总结(紧扣知识目标)教师适当小结,4.5电磁感应现象的两类情况(1)学习目标：一、知识与技能1了解感生电场，知道感生电动势产生的原因，会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。2了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系。会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小。3了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析。二、过程与方法通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。三、情感、态度与价值观通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。1英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种_，这种_会使闭合导体中产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势。在这种情况下，所谓的非静电力就是这种_对自由电荷的作用，导体中感应电流的方向就是_的方向。如果感应电动势是由_产生的，它也叫做感生电动势。2当一段导线切割磁感线时，导线中的自由电荷会受到_力作用，并且在_力的作用下发生定向移动，从而使导线中产生感应电动势，这种感应电动势叫做_电动势。重点、难点：电磁感应规律的应用，学点1电磁感应现象中的感生电场1什么是感生电场2什么是感生电动势？其产生原因？什么扮演了非静电力？3感生电动势的大小是多少？方向如何判断？4变化的磁场周围所产生的电场与电荷周围的静电场的区别？结论：感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因。【例1】有一面积为S100 cm2的金属环，电阻为R0.1 ，环中磁场变化规律如图所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？对应训练1.如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率B/tk，k为负的常量。用电阻率为、横截面积为S的硬导线做成一边长为1的方框。将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中。求：(1)导线中感应电流的大小；(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率。学点2电磁感应现象中的洛伦兹力(动生电动势)5动生电动势如何产生？什么扮演非静电力？6大小及公式推导(校本教材19页)，方向的判断？8课本20页思考与讨论感生电动势与动生电动势的比较和综合应用两种电动势感生电动势动生电动势表述不同产生原因不同相当于电源的部分的产生原因不同大小计算方向判断结论：(1)由EBLv计算导体切割磁感线产生的动生电动势大小，既可以是瞬时值，也可以是平均值。(2)用E/t求出的一般是感生电动势的平均值。【例2】如图设有界匀强磁场的磁感应强度B0.10 T，方向竖直向下，矩形导线框abcd的边长ab60 cm，bc40 cm，其ad边在磁场外。线框向右水平匀速运动，速度v5.0 m/s，线框的电阻R0.50 。求：(1)线框中感应电动势的大小；(2)线框中感应电流的大小。对应训练2.如图所示，三角形金属导轨EOF上放有一金属杆AB，在外力作用下，使AB保持与OF垂直，以速度v匀速从O点开始右移，设导轨与金属棒均为粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是()A电路中的感应电流大小不变B电路中的感应电动势大小不变C电路中的感应电动势逐渐增大D电路中的感应电流减小学生讨论一段时间后，把任务分给小组，组内总结，选出展示的同学。展示过程其他小组评价学生总结(紧扣知识目标)教师适当小结,4.5电磁感应现象的两类情况(2)问题一；电磁感应中的图象问题对于图象问题，搞清物理量之间的函数关系、变化范围、初始条件、斜率的物理意义等，往往是解题的关键。解决图象问题的一般步骤：(1)明确图象的种类，即是Bt图还是t图，或者Et图、It图等。(2)分析电磁感应的具体过程。(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式。(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等。(6)画图象或判断图象。【例1】在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，正确表示线圈中感应电动势E变化的是图中的()对应训练1.一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，规定向里为正方向，在磁场中有一金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图68所示。现令磁感应强度B随时间变化，先按如图所示的Oa图线变化，后来又按照图线bc、cd变化，令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中的感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，画出感应电流的图像【例2】如图所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面。一导线框abcdef位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界P重合。导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从t0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域。abcdef为线框中的电动势E的正方向，以下四个Et关系示意图中正确的是()对应训练2.如图所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到MN的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图象，可能正确的是()问题二：电磁感应中的力学问题电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起，这类问题需要综合运用电磁感应规律和力学的相关规律解决。因此，处理此类问题的一般思路是先电后力。即：(1)先作“源”的分析分析出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E和r；(2)再进行“路”的分析画出必要的电路图，分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，以便安培力的求解；(3)然后是“力”的分析画出必要的受力分析图，分析力学所研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力；(4)接着进行“运动”状态分析根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型。电磁感应中涉及到力学和电路问题较多，电路分析是解决问题的基础，受力与运动分析结合是关键。分析过程是：导体受力运动产生感应电动势感应电流通电导体受安培力合外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态，要画好受力图，抓住a0时速度v达到最大值的特点，最后运用物理规律列方程求解。【例3】如图所示，两根足够长的直金属杆MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为l。M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。(1)由b向a方向看到的装置如图4所示， 请在此图中画出ab杆下滑过程中此时刻的受力示意图。(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小。(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。对应训练3.如图所示，ab、cd是固定在竖直平面内的足够长的金属框架，除电阻R外其余电阻不计；ef为一金属杆，与ab、cd接触良好且没有摩擦。下滑时ef始终处于水平状态，整个装置处在垂直框面的匀强磁场中，ef从静止下滑一段时间后，闭合开关S，则()A闭合开关时ef的加速度一定小于gB闭合开关时ef的加速度可能等于gC闭合开关的时刻不同，ef最终的速度不同D闭合开关的时刻不同，ef最终的速度相同,4.5电磁感应现象的两类情况(3)问题三：电磁感应中能量问题的分析电磁感应的发生过程实质是不同形式的能量转化的过程，电磁感应过程中产生感应电流，导体在磁场中必定受到安培力的作用。因此要维持安培力的存在，必须有“外力”克服安培力做功，此过程中，其他形式的能转化为电能。当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能，可以简化为下列形式：同理，安培力做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能。(1)求解此类问题的思路主要有以下三种：利用电路特征来求解。计算电磁感应中产生的电能，先由法拉第电磁感应定律求出感应电动势，再由欧姆定律求出感应电流，最后由电路中的内能得出电能的多少。利用克服安培力做功求解。将整个电路的电功率转换为安培力的功率进行求解。此方法常用于导体杆及方框类问题，处理安培力做功常用动能定理来解决。利用能量守恒来求解。综合类问题常用这种方法解决，处理的时候要注意哪些能量减少了，哪些能量增加了。(2)以电磁感应现象中产生的电能为核心，考查各种不同形式的能(如机械能、内能等)的转化。电磁感应的综合题有两种类型：一是电磁感应与电路、电场的综合；二是电磁感应与磁场、导体的受力和运动的综合。题中电磁感应现象、力现象相互联系、相互影响和制约，其基本形式如下：求解电磁感应现象中的能量守恒问题的一般思路：(1)在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源。(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能发生了变化。如：有摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然发生变化；克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能；如果是安培力做正功，就是电能转化为其他形式的能。(3)列有关能量的关系式在利用能的转化和守恒定律解决电磁感应的问题时，要注意分析安培力做功的情况，因为安培力的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”。【例】位于竖直平面内的矩形平面导线框ABCD，AB长L11.0 m，BC长L20.5 m，线框的质量m0.2 kg，电阻R2 。其下方有一匀强磁场区域，该区域的上、下边界PP和QQ均与AB平行。两边界 之间距离为H，HL2，磁场的磁感应强度B1.0 T，方向与线框平面垂直，如图481所示，令线框的DC边从离磁场区域上边界PP的距离为h0.7 m 处自由下落。已知线框的DC边进入磁场以后，AB 边到达边界PP之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值。问：从线框开始下落，到DC边刚刚到达磁场区域下边界QQ的过程 中，磁场作用于线框的安培力所做的功为多少？(取g10 m/s2)对应训练如图所示，abcd为静止于水平面上宽度为L而长度足够长的U形金属导轨，bc边接有电阻R，其他部分电阻不计。ef为一可在导轨平面上滑动、质量为m的均匀金属棒，一匀强磁场B垂直导轨平面。金属棒连一水平细绳，细绳另一头跨过定滑轮连接一质量为M的重物。令重物从静止开始下落，不考虑滑轮的质量，且金属棒在运动中均保持与bc边平行。忽略所有摩擦力。则(1)当金属棒做匀速运动时，其速率是多少？(忽略bc边对金属棒的作用力)(2)若重物从静止开始至匀速运动之后的某一时刻下落的总高度为h，求这 一过程中电阻R上产生的热量。,4.6互感和自感学习目标：一、知识与技能1知道什么是互感现象和自感现象。 2知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。3知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。4能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题二、过程与方法1通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能力和分析推理能力。 2通过自感现象的利弊学习，培养学生客观全面认识问题的能力。三、情感态度与价值观自感是电磁感应现象的特例，使学生初步形成特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点1两个相互靠近的线圈，当一个线圈中_的变化时，它所产生的变化_的会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫做_，这种感应电动势叫做_电动势。2当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的_不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它本身激发出_，这种现象称为自感。由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势。自感电动势的大小正比于_，即E_，式中L是比例系数，它与线圈的_、_、_，以及是否有_等因素有关，叫做自感系数，国际单位是_，符号是_。学点1互感现象互感现象实质是电磁感应现象的一种，当一个线圈中电流变化时，这个线圈产生的磁场将发生变化，在另一个线圈中将产生感应电动势，因此互感的实质是电磁感应。通过变化的磁场将两个线圈联系起来，实现能量的传递。说明：(1)互感现象是一种常见的电磁感应现象。它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且还可以发生于任何相互靠近的电路之间。(2)互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。(3)在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要求设法减小电路间的互感。【例1】如图所示是一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁F将衔接杆D吸下，C电路接通。当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才释放，则()A由于线圈A的电磁感应作用，才产生延迟释放D的作用B由于线圈B的电磁感应作用，才产生延迟释放 D的作用C如果断开线圈B的开关S2，无延时作用D如果断开线圈B的开关S2，延时将变化学点2自感现象演示课本22页的实验，让学生分析原因(通电自感)演示课本23页的实验，完成思考与讨论(断电自感)完成课后作业2题、3题【例2】在如图所示电路中，L是自感系数足够大的线圈(直流电阻不计)，A、B为两只相同的灯泡，下列说法中正确的是()A在S刚闭合时，灯A逐渐变亮，灯B立即变亮B在S刚闭合时，两灯同时亮，然后灯A熄灭，灯B更亮CS闭合一段时间后，再将S断开，A、B两灯同时熄灭DS闭合一段时间后，再将S断开，灯A亮一会儿再熄灭，灯B立即熄灭【例3】如图所示电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零点在表盘中央的相同的电流表。当开关S闭合时，电流表G1指针偏向右方，那么当开关S 断开时，将出现的现象是()AG1和G2指针都立即回到零点BG1指针立即回到零点，而G2指针缓慢回到零点CG1指针缓慢回到零点，而G2指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到 零点DG1指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到原点，而G2指针缓慢地回 到零点学点3自感系数(1)自感电动势E感与哪些因素有关自感电动势E感可以写成E感n/t，由于磁通量的变化是电流的变化引起的，故自感电动势的大小与电流变化的快慢有关，可表示为E感LI/t ，式中L称为自感系数。(2)自感系数自感系数是表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量，简称为自感或电感，用L表示。大小：线圈的长度越长，线圈的横截面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数越大，线圈有铁芯比无铁芯时自感系数大得多。单位：亨利(符号H)，1亨103毫亨106微亨(1H103 mH106 (H)。物理意义：表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量，数值上等于通过线圈的电流在1 s内改变1A时产生的自感电动势的大小。【例4】一个线圈的电流在0.001 s内变化了0.02 A，产生了50 V的自感电动势，求线圈的自感系数。如果这个电路中的电流的变化率变为40 A/s，自感电动势变为多大？学点4磁场的能量在断电自感实验中，S断开前，线圈L中有电流，则线圈中有磁场能。S断开后，线圈所储存的磁场能通过灯泡释放出来，流过线圈的电流在原来大小的基础上逐渐减小，若ILI灯，则灯泡会更亮一下。说明：在通电自感实验中，线圈电流稳定后断开S，线圈储存的能量也会通过两个灯泡释放出来。在互感现象中能量从一个线圈传递到另一个线圈，通过变化的磁场实现能量的传递。在断电自感中，储存在线圈中的磁场能通过变化的磁场实现了转化。学生总结 教师补充,4.7涡流、电磁阻尼、电磁驱动)本节课安排学生自学提纲1涡流的定义？涡流的利用以及减小涡流的方法？2课本27页的思考与讨论3什么是电磁阻尼？完成课本27页的做一做4了解什么是电磁驱动？5完成课后问题与练习？第五章交变电流,5.1交变电流学习目标：一、知识与技能1使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面2掌握交变电流的变化规律及表示方法3掌握描述物理量的三种方法(文字法，公式法，图象法)4培养学生的观察能力，空间想象能力以放将立体图形转化为平图图形的能力5培养学生运用数学知识解决物理问题的能力二、过程和方法1观察手摇发电机产生的电流(小灯珠发光强弱的变化、电流表指针偏转方向的变化、二极管发光的变化)2运用电磁感应基本知识、分析一个周期内交变电流的变化规律3通过推导一个周期内交变电流的瞬时值表达式，建立正弦交变电流随时间变化的图象、知道交流电流在什么时刻达到最大值，在什么位置改变方向三、情感、态度与价值观感受交变电流在生活、生产中的广泛运用，激发学生学习的热情体会数学函数与图象在物理知识上广泛运用，感受运用数学知识在推导物理规律过程中所带来的愉悦感重点：交变电流产生的物理过程的分析难点：交变电流的变化规律及应用1家庭电路中的电流，它的_和_都随时间做周期性的变化，这样的电流叫做交变电流，简称交流。_不随时间变化的电流称为直流。2在匀强磁场中，绕_方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流。线圈平面_时，线圈中的感应电流为_，这一位置叫做中性面。线圈经过中性面时，电流方向_。线圈绕轴转动一周，经过中性面_次，因此感应电流方向改变_次。3按照_规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流，简称正弦式电流。当闭合线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴转动，若从_位置开始计时，则变化线圈中产生正弦式交变电流。学点1交变电流【例1】下列图象中属于交变电流的有()对应训练1下列图象中属交变电流的是()学点2交变电流的产生问题1教科书图5.13中，矩形线圈转动过程中，哪些边会产生感应电动势？2请在课本上画出对应的正视图。完成课本上的问题3什么是中性面？线圈位于中性面时有什么特点？【例2】矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是()A当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D线框经过中性面时，各边不切割磁感线对应训练2如图所示，闭合金属线圈abcd在 匀强磁场中以OO为轴匀速转动，下说法中正确的()A线圈平面平行于磁场时，穿过线圈的磁通量为零B线圈平面平行于磁场时，线圈中电流最大C线圈平面垂直于磁场方向时，线圈中电动势最大D线圈平面垂直于磁场方向时，线圈中电流为零学点3交变电流的变化规律如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，矩形线圈逆时针绕中轴匀速转动，角速度为，图中标a的小圆圈表示线圈ab边的横截面，标d的小圆圈表示线圈cd边的横截面，ab，cd，长为L1，ad、bc长为L2，设线圈平面从中性面开始转动。则经时间t，1线圈与中性面的夹角是多少？2ab边的速度是多大？3ab边的速度方向与磁场方向的交角是多大？4ab边产生的感应电动势多大？5线圈中感应电动势多大？峰值Em2BLv为电动势的最大值，也叫电动势的峰值。当线圈abcd绕中心轴线(ad、bc中点连线)匀速转动时，设角速度为(，则vLabLad/2，线圈的面积SLadLab，所以EmBS。如果线圈匝数为N，则EmNBS。由此可见，交变电动势的最大值，由线圈匝数N、磁感应强度B、转动角速度(和线圈面积S决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，因此如图518所示几种情况中，如果N、B、S均相同，则感应电动势的峰值均为EmNBS。线圈转动过程中的平均电动势：线圈在转动过程中某一段时间内或从一个位置到另一个位置的过程中所产生的电动势，称为平均电动势，它不等于始、末两时刻瞬时值的平均值，必须用法拉第电磁感应定律计算，即 En/t。同理，计算交变电流在某段时间内通过导体横截面的电荷量，也必须用平均值，即Q n /(Rr)。【例3】如图所示，匀强磁场B0.1 T，所用矩形线圈的匝数N100，边长ab0.2 m，bc0.5 m, 以角速度(100( rad/s绕OO轴匀速转动。当线圈平面通过中性面时开始计时，试求：(1)线圈中感应电动势的大小；(2)由t0至tT/4过程中的平均电动势值；(3)若线圈平面自平行磁感线时开始计时，求线圈在tT/6时 刻的电动势大小。对应训练3有一10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 ，线框绕OO轴以10 rad/s的角速度匀速转动，如图，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T。问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60时，感应电动 势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式。,5.2描述交变电流的物理量学习目标：一、知识与技能1理解什么是交变电流的最大值和有效值，知道它们之间的关系。2理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。二、过程与方法能应用数学工具描述和分析处理物理问题。三、情感态度与价值观让学生了解多种电器铭牌，介绍现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情。描述交变电流的物理量1周期、频率(1)周期：交变电流_所需的时间，用_表示，国际单位是_(2)频率：交变电流在1S内完成_的次数，用_表示，国际单位是_(3)周期和频率互为_关系，即_。(4)我国工农业及生活用电的周期为0.02s，频率为50Hz，电流方向每秒改变_次2峰值、有效值(1)交变电流的峰值Im或Um是它能够达到的_数值，可以用来表示电流的_或电压的_。(2)让交流与恒定电流分别通过_的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的_相等，如果这个恒定电流是I、电压是U，我们就把I、U叫做这个交流的有效值。(3)正弦交变电流的有效值与最大值之间的关系：I_U_(4)人们通常说家庭电路的电压是220 V，指的是_值。使用交流的电气设备上，标出的额定电压和额定电流都是_值，一般交流电压表和电流表测量的数值是_值。电容器所能承受的电压要_交变电压的峰值，否则电容器就可能被_。在计算交变电流通过导体产生的焦耳热，做功的电功率以及保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的_。小组合作交流以下问题学点1周期、频率：描述交变电流变化快慢的物理量【例1】交流电压表达式为U20sin314t V，求周期T、频率f。对应训练1有一个电子器件，当其两端电压高于100 V时导电，等于或低于100 V时不导电，若把这个电子器件接到100 V、50 Hz的正弦交变电流电源上，这个电子器件将()A不导电B每秒钟内导电50次C每秒钟内导电100次D每次导电的时间间隔为0.005 s【例2】如图所示为一交变电流的电流随时间而变化的图象，此交变电流的有效值是()A5v 2 AB5 AC3.5v 2 A D3.5 A对应训练2两个完全相同的电热器，分别通以如图所示的电流最大值相等的矩形交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比P甲： P乙_。【例3】将阻值为5 的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动 势随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是()A电路中交变电流的频率为0.25 HzB通过电阻的电流为v 2AC电阻消耗的电功率为2.5 WD用交流电压表测得电阻两端的电压是5 V学点3相位1什么叫相位2什么叫相位差3相位差是个很重要的物理量，不同的交流发电机在向同一个电网供电时，它们的相位必须完全相同，即相位差必须保持为零，否则，轻则会使输电效率降低，严重时会损坏输电设备学生总结，教师补充,5.3电感和电容对交变电流的影响)学习目标：1了解电感器和电容器对交变电流的阻碍和导通作用2知道感抗和容抗的物理意义及影响因素1电感对交流电有_作用。电感线圈分为低频扼流圈和高频扼流圈两种，低频扼流圈通_，阻_，高频扼流圈通_、通_，阻_。并且交流电的频率越_、线圈自感系数越_，感抗就越大。2电容对交流电有_作用。电容器通_、隔_，通_、阻_。交流电的频率越_、电容器的电容越_，容抗就越大。学点1电感对交变电流的阻碍作用1电感器对交变电流的阻碍作用的本质(1)交变电流通过电感线圈时，由于电流时刻都在变化，因此在线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍