教案1(分享孙广志老师的博客)

时间:2023-04-25 22:14:23 教案 我要投稿
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电磁感应教案 4.2 探究电磁感应的产生条件 默认分类 2009-12-05 22:51:07 阅读72 评论0 字号:大中小   高中物理课堂教学教案 年 月  日   课 题   § 4.2 探究电磁感应的产生条件   课 型   新授课   教 学  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 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、难点   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 手 段     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,     教学活动 (一)引入新课 “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 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。 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。 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。 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 分组讨论,学生代表发言。 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。 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) 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) 3、归纳总结 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? 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。 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。    (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(  )   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Ⅰ→Ⅱ磁通量增加,Ⅱ→Ⅲ磁通量减小,Ⅲ→Ⅳ磁通量增加,Ⅳ→Ⅴ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. 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  答案:CD 2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是(  ) A.Wb/m2  B.N/A·m C.kg/A·s2  D.kg/C·m  答案:ABC 3.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:D 4.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:C 5.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  答案:B 6.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

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