2021_2022学年高中物理第1章电磁感应与现代生活1电磁感应__划时代的发现课件沪科版选修3_2(共24张PPT)
文档属性
| 名称 | 2021_2022学年高中物理第1章电磁感应与现代生活1电磁感应__划时代的发现课件沪科版选修3_2(共24张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1017.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-10-13 08:10:45 | ||
图片预览
文档简介
(共24张PPT)
1.1 电磁感应——划时代的发现
课标阐释 思维脉络
1.了解与电磁感应现象的发现相关的物理学史。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。
2.知道磁通量,会对其变化进行分析和计算。
3.通过实验探究和理解感应电流的产生条件。
一、法拉第发现电磁感应的艰难历程
1.新课题的提出:奥斯特发现了电流的磁效应,即“电能转化为磁”。受对称思维方法的启发,法拉第在1822年提出了自己的新课题:
“把磁转变为电”。
2.思维定势路漫长:法拉第在很长一段时间内基本上只做了两类实验,一是在强磁体旁边放置导线或线圈,希望在导线或线圈中感应出电流;二是两根导线并列放置,其中一根通有电流,希望在另一根中感应出电流。这两类实验成功了吗 没成功。
后来他又对实验进行了改进,在一个铁环上绕了两个独立的线圈,一个线圈接电池,另一个线圈接电流计,实验也没能成功。
3.偶然的发现:法拉第重做改进后的实验,在接电池的线圈电路里,当把开关闭合或断开时,电流计指针动了一下,当电路接通后,电流计又恢复了平静。
4.深入探究得真谛:法拉第的进一步实验表明,只要电流发生变化,就会感应出电流;用磁铁和线圈也感应出了电流,后来制造了世界上第一台发电机。由磁得到电的现象叫做电磁感应现象。
练一练
(多选)在探究“磁生电”现象的历程中,人们经历了并不平坦的道路。下列与之有关的说法正确的是( )
A.奥斯特在发现“电生磁”的同时,受对称性思想的影响也发现了“磁生电”现象
B.安培曾试图用恒定电流和磁铁放在导体线圈附近“感应”出电流
C.法拉第最初实验探究的失败是由于他试图用恒定电流的磁场使电路中感应出电流
D.奥斯特受法拉第的“磁生电”影响发现了“电生磁”
解析:奥斯特发现了电流的磁效应,即“电生磁”后,法拉第受对称性思想的启发,开始探究“磁生电”,并最终发现了电磁感应现象。安培的失败和法拉第的前几次实验的失败均在于他们试图用恒定电流的磁场感应出电流。
答案:BC
二、探究感应电流产生的条件
1.探究实验:利用磁铁在螺线管中的运动将条形磁铁插入或拔出与电流表构成闭合电路的螺线管的过程中,穿过螺线管的磁通量发生变化,观察到电流表的指针发生偏转。
2.探究实验:利用通电螺线管的磁场
螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个闭合回路,螺线管B与电流表组成一个闭合回路,螺线管A放在螺线管B内,当开关闭合或断开的瞬间、滑动变阻器的滑片移动、螺线管A离开或进入螺线管B时,螺线管B中的磁通量发生变化,电流表的指针发生偏转,闭合电路中产生了感应电流。
3.结论: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。
探究一
探究二
当堂检测
探究一磁通量及磁通量变化
问题导引
磁感线是形象描述磁场的物理模型,它与磁通量有什么关系
提示磁通量可看做是穿过闭合回路磁感线的条数。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
磁通量Φ与磁通量变化量ΔΦ的理解
项目 磁通量Φ 磁通量变化量ΔΦ
物理意义 某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数 穿过某个面的磁通量的差值
大小计算 Φ=BS,S为与B垂直的面积,不垂直时,取S在与B垂直方向上的投影 ΔΦ=Φ2-Φ1要首先规定正方向
说明 穿过某个面有方向相反的磁场,则不能直接用Φ=BS,应考虑相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量 与磁场垂直的平面,开始时和转过180°时穿过平面的磁通量是不同的,一正一负,
|ΔΦ|=2BS而不是零
探究一
探究二
当堂检测
例题1
一个100匝的线圈,其横截面是边长为L=0.20 m的正方形,放在磁感应强度为B=0.50 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变),在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少
探究一
探究二
当堂检测
解析:闭合线圈由正方形变为圆形(周长不变),其所围成的面积发生了改变,磁感应强度B未变,只要求出这两种情况的Φ即可求出ΔΦ。
线圈横截面是正方形时的面积:S1=L2=(0.20)2 m2=4.0×10-2 m2。穿过线圈的磁通量:Φ1=BS1=0.50×4.0×10-2 Wb=2.0×10-2 Wb。横截面
答案:5.5×10-3 Wb
探究一
探究二
当堂检测
触类旁通
上题中若将正方形绕某一边向上转过60°角,此时磁通量及磁通量的变化分别是多少
答案:1.0×10-2 Wb 1.0×10-2 Wb
探究一
探究二
当堂检测
探究二感应电流有无的判断
问题导引
下图中为何在电流表中显示无电流通过 结合图试举一例说明怎样才能产生感应电流
提示①因线圈中磁通量没有变化。②让线圈沿磁铁抽出。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
判断感应电流有无的方法
(1)明确电路是否为闭合电路。
(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化,穿过闭合电路的磁通量发生变化,大致有以下几种情况:
①磁感应强度B不变,线圈面积S发生变化,例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时。
②线圈面积S不变,磁感应强度B发生变化,例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生,而螺线管中的电流变化时。
探究一
探究二
当堂检测
③磁感应强度B和回路面积S同时发生变化,此时可由ΔΦ=Φ1-Φ0计算并判断磁通量是否变化。
④线圈面积S不变,磁感应强度B也不变,但二者之间夹角发生变化,例如线圈在磁场中转动时。
特别提醒
(1)ΔΦ与Φ意义不同,大小也没有必然的联系。感应电流的产生与Φ无关,只取决于Φ的变化,即与ΔΦ有关。
(2)磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小,所以判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时,可充分利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否变化。
探究一
探究二
当堂检测
例题2 如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框,在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是( )
A.线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动
B.线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动
C.线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D.线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
解析:四种情况中初始位置线框均与磁感线平行,磁通量为零,线框按A、B、D三种情况移动后,线框仍与磁感线平行,磁通量保持为零不变,线框中不产生感应电流。C中线框转动后,穿过线框的磁通量不断发生变化,所以产生感应电流,选项C正确。
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
变式训练(多选)
如图所示,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为l,匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B,两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们分别以速度v1、v2做匀速直线运动,下列哪种情形回路中有电流通过( )
A.v1=v2
B.v1>v2
C.v1D.以上说法都不对
解析:只要两杆速度不同,穿过闭合回路的磁通量就会变化,回路中就有感应电流。所以选项B、C正确。
答案:BC
探究一
探究二
当堂检测
1.如图所示,电流表与螺线管组成闭合电路,以下不能使电流表指针偏转的是( )
A.将磁铁插入螺线管中
B.磁铁放在螺线管中不动
C.将磁铁从螺线管中向上拉出
D.磁铁静止而将螺线管向上移动
探究一
探究二
当堂检测
解析:将磁铁插入螺线管的过程中,穿过螺线管的磁通量发生变化,产生感应电流,电流表指针发生偏转,故A错误;磁铁放在螺线管中不动时,穿过螺线管的磁通量不发生变化,不产生感应电流,电流表指针不发生偏转,故B正确;将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中,穿过螺线管的磁通量发生变化,产生感应电流,电流表指针发生偏转,故C错误;磁铁静止而将螺线管向上移动的过程中,穿过螺线管的磁通量发生变化,产生感应电流,电流表指针发生偏转,故D错误。
答案:B
探究一
探究二
当堂检测
2.如图所示,矩形线框abcd放置在水平面内,磁场方向与水平方向成α角,已知sin α= ,回路面积为S,磁感应强度为B,则通过线框的磁通量为( )
解析:在磁通量Φ=BS公式中,B与S必须垂直,若B与S不垂直,则S要转化为垂直于B的有效面积,也可以将B转化为垂直于S的垂直分量,故Φ=BSsin α= BS。
答案:B
探究一
探究二
当堂检测
3.如图所示,绕在铁心上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路,在铁心的右端套有一个表面绝缘的铜环a,下列各种情况铜环a中不产生感应电流的是 ( )
A.线圈中通以恒定的电流
B.通电时,使变阻器的滑片P匀速移动
C.通电时,使变阻器的滑片P加速移动
D.将开关突然断开的瞬间
解析:线圈中通以恒定电流时,铜环a处磁场不变,穿过铜环的磁通量不变,铜环中不产生感应电流;变阻器滑片移动或开关断开时,线圈中电流变化,铜环a处磁场变化,穿过铜环的磁通量变化,产生感应电流,故应选A。
答案:A
探究一
探究二
当堂检测
4.关于磁通量的概念,以下说法中正确的是( )
A.磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量也越大
B.磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量也越大
C.穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零
D.磁通量发生变化,一定是磁场发生变化引起的
解析:穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素,所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况,选项A、B错误;同样由磁通量的变化情况,也无法判断其中一个因素的情况,选项C正确,选项D错误。
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
5.在如图所示的直角坐标系中,矩形导线框的两个对称轴在y轴和z轴上,匀强磁场方向与y轴平行,当线框分别绕x、y、z轴旋转时,哪种情况线框中有感应电流
探究一
探究二
当堂检测
解析:判断回路中是否产生感应电流,就看穿过回路的磁通量是否发生变化。线框绕x轴旋转时,线框平面始终与磁感线平行,线框中的磁通量始终为零不变化,线框中无感应电流。
线框绕y轴旋转时,整个线框平面内磁通量始终为零,不发生变化,线框内无感应电流。
线框绕z轴旋转时,线框平面内磁通量发生变化,线框内有感应电流产生。
答案:线框绕x、y轴旋转时均无感应电流,线框绕z轴旋转时有感应电流
1.1 电磁感应——划时代的发现
课标阐释 思维脉络
1.了解与电磁感应现象的发现相关的物理学史。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。
2.知道磁通量,会对其变化进行分析和计算。
3.通过实验探究和理解感应电流的产生条件。
一、法拉第发现电磁感应的艰难历程
1.新课题的提出:奥斯特发现了电流的磁效应,即“电能转化为磁”。受对称思维方法的启发,法拉第在1822年提出了自己的新课题:
“把磁转变为电”。
2.思维定势路漫长:法拉第在很长一段时间内基本上只做了两类实验,一是在强磁体旁边放置导线或线圈,希望在导线或线圈中感应出电流;二是两根导线并列放置,其中一根通有电流,希望在另一根中感应出电流。这两类实验成功了吗 没成功。
后来他又对实验进行了改进,在一个铁环上绕了两个独立的线圈,一个线圈接电池,另一个线圈接电流计,实验也没能成功。
3.偶然的发现:法拉第重做改进后的实验,在接电池的线圈电路里,当把开关闭合或断开时,电流计指针动了一下,当电路接通后,电流计又恢复了平静。
4.深入探究得真谛:法拉第的进一步实验表明,只要电流发生变化,就会感应出电流;用磁铁和线圈也感应出了电流,后来制造了世界上第一台发电机。由磁得到电的现象叫做电磁感应现象。
练一练
(多选)在探究“磁生电”现象的历程中,人们经历了并不平坦的道路。下列与之有关的说法正确的是( )
A.奥斯特在发现“电生磁”的同时,受对称性思想的影响也发现了“磁生电”现象
B.安培曾试图用恒定电流和磁铁放在导体线圈附近“感应”出电流
C.法拉第最初实验探究的失败是由于他试图用恒定电流的磁场使电路中感应出电流
D.奥斯特受法拉第的“磁生电”影响发现了“电生磁”
解析:奥斯特发现了电流的磁效应,即“电生磁”后,法拉第受对称性思想的启发,开始探究“磁生电”,并最终发现了电磁感应现象。安培的失败和法拉第的前几次实验的失败均在于他们试图用恒定电流的磁场感应出电流。
答案:BC
二、探究感应电流产生的条件
1.探究实验:利用磁铁在螺线管中的运动将条形磁铁插入或拔出与电流表构成闭合电路的螺线管的过程中,穿过螺线管的磁通量发生变化,观察到电流表的指针发生偏转。
2.探究实验:利用通电螺线管的磁场
螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个闭合回路,螺线管B与电流表组成一个闭合回路,螺线管A放在螺线管B内,当开关闭合或断开的瞬间、滑动变阻器的滑片移动、螺线管A离开或进入螺线管B时,螺线管B中的磁通量发生变化,电流表的指针发生偏转,闭合电路中产生了感应电流。
3.结论: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。
探究一
探究二
当堂检测
探究一磁通量及磁通量变化
问题导引
磁感线是形象描述磁场的物理模型,它与磁通量有什么关系
提示磁通量可看做是穿过闭合回路磁感线的条数。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
磁通量Φ与磁通量变化量ΔΦ的理解
项目 磁通量Φ 磁通量变化量ΔΦ
物理意义 某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数 穿过某个面的磁通量的差值
大小计算 Φ=BS,S为与B垂直的面积,不垂直时,取S在与B垂直方向上的投影 ΔΦ=Φ2-Φ1要首先规定正方向
说明 穿过某个面有方向相反的磁场,则不能直接用Φ=BS,应考虑相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量 与磁场垂直的平面,开始时和转过180°时穿过平面的磁通量是不同的,一正一负,
|ΔΦ|=2BS而不是零
探究一
探究二
当堂检测
例题1
一个100匝的线圈,其横截面是边长为L=0.20 m的正方形,放在磁感应强度为B=0.50 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直。若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变),在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少
探究一
探究二
当堂检测
解析:闭合线圈由正方形变为圆形(周长不变),其所围成的面积发生了改变,磁感应强度B未变,只要求出这两种情况的Φ即可求出ΔΦ。
线圈横截面是正方形时的面积:S1=L2=(0.20)2 m2=4.0×10-2 m2。穿过线圈的磁通量:Φ1=BS1=0.50×4.0×10-2 Wb=2.0×10-2 Wb。横截面
答案:5.5×10-3 Wb
探究一
探究二
当堂检测
触类旁通
上题中若将正方形绕某一边向上转过60°角,此时磁通量及磁通量的变化分别是多少
答案:1.0×10-2 Wb 1.0×10-2 Wb
探究一
探究二
当堂检测
探究二感应电流有无的判断
问题导引
下图中为何在电流表中显示无电流通过 结合图试举一例说明怎样才能产生感应电流
提示①因线圈中磁通量没有变化。②让线圈沿磁铁抽出。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
判断感应电流有无的方法
(1)明确电路是否为闭合电路。
(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化,穿过闭合电路的磁通量发生变化,大致有以下几种情况:
①磁感应强度B不变,线圈面积S发生变化,例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时。
②线圈面积S不变,磁感应强度B发生变化,例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生,而螺线管中的电流变化时。
探究一
探究二
当堂检测
③磁感应强度B和回路面积S同时发生变化,此时可由ΔΦ=Φ1-Φ0计算并判断磁通量是否变化。
④线圈面积S不变,磁感应强度B也不变,但二者之间夹角发生变化,例如线圈在磁场中转动时。
特别提醒
(1)ΔΦ与Φ意义不同,大小也没有必然的联系。感应电流的产生与Φ无关,只取决于Φ的变化,即与ΔΦ有关。
(2)磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小,所以判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时,可充分利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否变化。
探究一
探究二
当堂检测
例题2 如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框,在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是( )
A.线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动
B.线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动
C.线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动
D.线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动
解析:四种情况中初始位置线框均与磁感线平行,磁通量为零,线框按A、B、D三种情况移动后,线框仍与磁感线平行,磁通量保持为零不变,线框中不产生感应电流。C中线框转动后,穿过线框的磁通量不断发生变化,所以产生感应电流,选项C正确。
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
变式训练(多选)
如图所示,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为l,匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B,两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们分别以速度v1、v2做匀速直线运动,下列哪种情形回路中有电流通过( )
A.v1=v2
B.v1>v2
C.v1
解析:只要两杆速度不同,穿过闭合回路的磁通量就会变化,回路中就有感应电流。所以选项B、C正确。
答案:BC
探究一
探究二
当堂检测
1.如图所示,电流表与螺线管组成闭合电路,以下不能使电流表指针偏转的是( )
A.将磁铁插入螺线管中
B.磁铁放在螺线管中不动
C.将磁铁从螺线管中向上拉出
D.磁铁静止而将螺线管向上移动
探究一
探究二
当堂检测
解析:将磁铁插入螺线管的过程中,穿过螺线管的磁通量发生变化,产生感应电流,电流表指针发生偏转,故A错误;磁铁放在螺线管中不动时,穿过螺线管的磁通量不发生变化,不产生感应电流,电流表指针不发生偏转,故B正确;将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中,穿过螺线管的磁通量发生变化,产生感应电流,电流表指针发生偏转,故C错误;磁铁静止而将螺线管向上移动的过程中,穿过螺线管的磁通量发生变化,产生感应电流,电流表指针发生偏转,故D错误。
答案:B
探究一
探究二
当堂检测
2.如图所示,矩形线框abcd放置在水平面内,磁场方向与水平方向成α角,已知sin α= ,回路面积为S,磁感应强度为B,则通过线框的磁通量为( )
解析:在磁通量Φ=BS公式中,B与S必须垂直,若B与S不垂直,则S要转化为垂直于B的有效面积,也可以将B转化为垂直于S的垂直分量,故Φ=BSsin α= BS。
答案:B
探究一
探究二
当堂检测
3.如图所示,绕在铁心上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路,在铁心的右端套有一个表面绝缘的铜环a,下列各种情况铜环a中不产生感应电流的是 ( )
A.线圈中通以恒定的电流
B.通电时,使变阻器的滑片P匀速移动
C.通电时,使变阻器的滑片P加速移动
D.将开关突然断开的瞬间
解析:线圈中通以恒定电流时,铜环a处磁场不变,穿过铜环的磁通量不变,铜环中不产生感应电流;变阻器滑片移动或开关断开时,线圈中电流变化,铜环a处磁场变化,穿过铜环的磁通量变化,产生感应电流,故应选A。
答案:A
探究一
探究二
当堂检测
4.关于磁通量的概念,以下说法中正确的是( )
A.磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量也越大
B.磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量也越大
C.穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零
D.磁通量发生变化,一定是磁场发生变化引起的
解析:穿过闭合回路的磁通量大小取决于磁感应强度、回路所围面积以及两者夹角三个因素,所以只了解其中一个或两个因素无法确定磁通量的变化情况,选项A、B错误;同样由磁通量的变化情况,也无法判断其中一个因素的情况,选项C正确,选项D错误。
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
5.在如图所示的直角坐标系中,矩形导线框的两个对称轴在y轴和z轴上,匀强磁场方向与y轴平行,当线框分别绕x、y、z轴旋转时,哪种情况线框中有感应电流
探究一
探究二
当堂检测
解析:判断回路中是否产生感应电流,就看穿过回路的磁通量是否发生变化。线框绕x轴旋转时,线框平面始终与磁感线平行,线框中的磁通量始终为零不变化,线框中无感应电流。
线框绕y轴旋转时,整个线框平面内磁通量始终为零,不发生变化,线框内无感应电流。
线框绕z轴旋转时,线框平面内磁通量发生变化,线框内有感应电流产生。
答案:线框绕x、y轴旋转时均无感应电流,线框绕z轴旋转时有感应电流