第三章《电磁感应》第1节《电磁感应现象》-人教版高中物理选修1-1

文档属性

名称 第三章《电磁感应》第1节《电磁感应现象》-人教版高中物理选修1-1
格式 zip
文件大小 9.6MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2012-12-22 20:11:34

文档简介

电磁感应现象 教案
 (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:Ф=B·S
  (3)单位:韦伯(Wb) 1Wb=1T·1m2=1V·s
  (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 多媒体辅助教学
  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。
  ★ 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。
  附:备课资料袋
  (一)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。
  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。
  (二)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: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
  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: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,肯定不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:ABCD
  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
  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: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
  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:AD
  7.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
选修1.3.1电磁感应现象 教案
我们生活中用到的“电”是怎么来的?主要有哪些发电方法?最重要的是哪一种?其原理是什么?这需要我们学习第三章 电磁感应 首先从电磁感应现象的发现开始学习 第一节 电磁感应现象
一、阅读课本53-59页了解本节内容,并回答下列问题:
自己介绍“奥斯特发现电生磁,法拉第梦圆磁生电”?
什么是电磁感应、感应电流?
猜测感应电流产生需要什么条件?
探究感应电流产生的条件?
什么是磁通量?
探究感应电流产生与磁通量的关系?
二、如果需要用实验说明问题时,可以选择下列仪器:
霍姆霍兹线圈、直导线、电流计、多匝线圈、条形磁铁、学生电源、开关、滑动变阻器
三、解决问题
参照课本,重点介绍奥斯忒和法拉第的精神和思维方法;
闭合电路中产生感应电流的现象叫做电磁感应现象;由电磁感应产生的电流叫做感应电流;
闭合电路、切割磁感线;
实验探究,按照课本表格分析引导;
闭合电路磁感线的多少;
按照56页实验分析引导。
“大家谈”---遗憾出自哪里?
四、练习
课后“问题与练习”
电磁感应现象 教案3
一、设计思想
新的物理课程标准提出了新的理念。“注重科学探究,提倡教学方式多样化”:即以物理知识和技能为载体,让学生经历科学探究过程,学习科学探究的方法,培养学生的探究精神,实践能力包括技术设计能力以及创新意识。
为了体现这些新的理念,“法拉第的发现”教学总的设计思想是:从“电能在工农业生产中的应用”的录像直接切入课题,采用研究性学习策略,尝试让学生提出问题,然后进行有目的的研究,达到解决问题、培养学生提出问题和解决问题的意识。
1 变验证型实验为探索型实验。
本节课按照传统验证型实验的教学方法,教师一边讲解一边演示实验,这种教师走一步学生跟一步的固定模式,学生根本没有参与自主探索的机会,没有探索的空间,不可能从发现问题中发展能力,极大地压抑了学生的创新潜能,也失去了宝贵的教育价值,因此,改验证型实验为探索型实验,让学生自己动手,在实验过程中探索物理实验反映的物理本质,从而形成正确的物理概念和掌握物理规律,探索型物理实验教学有助于学生自主发现新问题和解决新问题的能力。
2 突出学生自主探究
以探究磁怎样产生电和感应电流的方向跟哪些因素有关,是本节课教学的重点,从教学模式上突出“探究”,让学生参与以“探究”为目的的实验活动,让学生去想、去说、去做、去表达、去感悟,启发提出问题后,让学生自行设计实验,通过实验研究,让学生归纳出结论,充分体现学生的自主学习,使学生始终处于积极参与探究的状态之中,充分展现物理教学的特点和魅力。
二、过程设计
1 引入课题
通过“电能在工农业生产中的应用”的录像,提出电是怎样产生的?结合前面学习的“奥斯特的发现”,它揭示了电和磁之间的联系,说明电能生磁,那么,磁能否产生电?怎样才能产生电呢?今天这节课我们就来研究这些问题。
2 实验探索磁怎样产生电?
师:要利用磁场产生电流,需要些什么器材?
让学生讨论并回答:首先需要一块磁铁来产生磁场,还必须电路闭合,以及检查电路中是否有电流存在的仪器——灵敏电流计。
师:现在给同学们提供一块蹄型磁铁,一个线圈,一个灵敏电流计,要想办法获得电流,让同学讨论并猜想:怎样才能获得电流?
学生1:将导体放在磁场中就能产生电流。
学生2:将导体放在磁场中运动就能产生电流。
学生3:将导体放在磁场中不动,而磁铁运动也能产生电流。
师:同学们的猜想十分正确,有待于实验的检验,请同学们自己设计实验,想办法获得电流,然后根据实验结果,得出什么情况下能产生电流、什么情况下不能产生电流。
组织学生在实验探索的基础上汇报实验方法和结果,并进行归纳比较,找出产生感生电流的条件。
师:在实验中观察到什么?在什么情况下导体中有电流产生?
学生:闭合电路的一部分导体在磁场中运动,就会产生电流。
师:这个回答全面吗?
学生:闭合电路的一部分导体在磁场中运动中有时有电流,有时没有电流。
师:导体在磁场中做怎样的运动才有电流产生呢?
学生:讨论。
师:(归纳)导体在磁场中上下运动和前后(左右)运动是有区别的,区别在于导体是否在磁场中作切割磁感线运动。切割磁感应线时有电流产生,不切割时没有电流产生。教师利用自制的导体切割磁感线的模型演示导体切割磁感线运动,并进一步说明“切割”的意义。
师:通过前面的实验和讨论,能否归纳出感应电流产生的条件?
学生:感应电流产生的条件,即:(1)闭合电路的一部分导体;(2)在磁场中做切割磁感应线的运动。
师:电磁感应现象最早是由英国物理学家法拉第经过10年坚持不懈的努力,终于在1831年发现了这个现象,实现了“磁生电”的愿望。所以我们把电磁感应现象叫做法拉第的发现。法拉第的发现,进一步揭示了电和磁彼此不可分割的联系,使电能的大规模利用成为可能,开辟了电气化的新纪元。
3 实验探索感应电流的方向跟哪些因素有关?
师:电流是有方向的,感应电流的方向跟哪些因素有关呢?
引导学生进行讨论,并进行猜想。
学生1:感应电流的方向跟导体切割磁感应线的运动方向有关。
学生2:感应电流的方向跟磁场的方向有关。
师:既然感应电流的方向可能跟磁场方向和切割磁感应线的方向有关,那么我们怎样来研究这个问题呢?
学生1:保持磁场方向不变,改变导体做切割磁感应线的运动方向,观察灵敏电流计偏转方向是否改变?
学生2:保持导体做切割磁感应线运动的方向不变,改变磁场方向(即磁极对调),观察灵敏电流计的偏转方向是否改变?
组织学生边进行实验边探究,并将观察的结果记录下来。引导学生分析实验结果得出结论:感应电流的方向跟磁场的方向和切割磁感应线的方向有关。说明刚才同学们的猜想是正确的。
4 指导学生学习“阅读材料”
师:科拉顿、法拉第都是同时代的学者,他们都对“磁生电”的问题进行过研究。请同学们看一下“阅读材料”,科拉顿“跑”失良机。从这个故事里分析一下,科拉顿丢失了什么良机呢?为什么科拉顿看不到磁针的偏转呢?怎样才能观察到磁针的偏转呢?
学生:(讨论并交流)
师:(归纳)科拉顿“跑”失良机,问题出在他不是在切割磁感应线“时”观察的,所以看不到磁针的偏转,法拉第经过近10年的坚持不懈的努力,通过广泛的实验和精心的思索,终于独立地揭示了电磁感应现象的奥秘。同学们想一想:从这二位学者不同的经历中,我们能得到一些有益的启示吗?
选修1-1.3.1 电磁感应现象 教案 4
摘要:对于电磁感应现象教学,学生往往感到比较抽象,在本案例中,教师利用技术较好地解决了这一问题。首先,教师利用计算机演示多媒体教学软件,使学生加深对教学内容的理解。在正式开始实验前,教师先为学生演示实验基本操作,而后学生以小组方式动手实验,并归纳实验结论。最后阶段,教师通过展示一些实际生活中的电磁感应应用实例,进一步激发了学生的学习热情。
案例提供者信息:北京天坛中学张向红老师
二、对应的标准
与 CNETS.T 的相关性
Ⅰ 意识与态度
1. 具有在教学中开展信息技术与课程整合的兴趣与愿望
2. 具有运用技术不断丰富教学资源的意识与愿望
Ⅱ知识与技能
1. 了解现代教学理论和新型教育观念
2. 了解中小学学生认知发展规律及学习理论
3. 了解教育传播理论和系统方法
4. 掌握信息检索、加工与利用的方法
5. 掌握教学系统设计一般方法
6. 掌握常见教学媒体选择与开发的方法
Ⅲ应用与创新
1. 有效地分析课程的教学目标、教学内容,根据学生特点和教学条件设计合理的教学过程,并积极寻求优化教学的措施
2. 积极开展不同学科内容之间的整合,并积极实现信息技术与课程的有效整合
3. 掌握、应用和整合与学科教学相关的技术资源和校内外学习资源
4. 在教学过程中,不断为学生创设各种应用技术进行实践的机会
Ⅳ社会责任
1. 促进不同性别、经济状况的学生在利用技术和资源上享有均等的机会
2. 促进不同背景、性格和能力的学生利用技术和学习资源均能得到良好发展
3. 促进学生健康地使用技术与信息,减小技术和信息带来的负面影响
三、案例描述
在本案例中,教师依照如下步骤进行教学:
1. 教师利用计算机演示“奥斯特实验”,并设问题情境,激发学生的学习兴趣,引导学生思考电流能产生电磁场,反之磁场能否产生电流。学生通过观看屏幕,思考与回答问题。
2. 利用电脑演示英国物理学法拉第的照片,介绍他经过长达 10 年的研究,终于在 1831 年发现了利用磁场获得电流的现象,指出本节课就是来探讨这一问题。 3. 教师向学生介绍本实验的基本器材及连接方法,而后向学生演示实验过程中的两种情况:①闭合开关②换用强磁体闭合开关,发现两次实验结果均无电流产生。之后引导学生回忆奥斯特实验,根据“动电生磁”的现象,让学生以小组方式动手进行实验探究。
4. 总结学生发现的结果与现象,出示实验记录表格。教师引导学生思考为什么磁体或导体左右或斜看运动时都产生电流?二者有无共同特征?听取学生的回答,引导学生得出结论。应用多媒体软件演示“导体做切割磁感应线运动,闭合电路中产生电流”的现象,加深学生的理解,并归纳出电磁感应的定义。
5. 教师进一步引导学生通过实验,分析感应电流方向跟什么有关。通过总结学生的结论,进一步解释本次的教学内容。
6. 教师通过向学生展示手摇发动机,结合能量转化原理,引导学生思考能量之间的转换关系。通过向学生演示一些展示电磁感应的应用,加深学生对本次教学内容重要性的认识,引导学生进一步学习相关内容。
四、工具和资源
教师用多媒体计算机、视频投影仪、多媒体教学软件、电磁感应现象实验装置
五、案例点评
物理学科中的概念与原理,往往是学生很难把握与深入学习的部分。该案例能够在教学中将案例的讲解、动手实验、计算机演示、讨论与交流很好地结合在一起,充分发挥了教师的主导作用和学生的主体地位,较好地体现了中小学教师教育技术标准的要求。
选修1-1.3.1 电磁感应现象 教案 5
“电磁感应现象”合作探究教学设计
教学目的
1.培养实验方法探究的能力;
2.通过实验归纳出磁场产生电流的条件;
3.运用感应电流产生的条件解决简单问题;
4.培养合作竞争的精神。
实验器材
原副线圈、铁芯、电池、电流表、条形磁铁、蹄形磁铁、开关、滑动变阻器、导线(实验器材每两人一组)。
一、开门见山,提问设疑
教师:1820年奥斯特发现电流能够产生磁场,这说明电和磁之间存在着某种关系。既然电流能够产生磁场,那么磁场能否产生电流呢?
投影研究问题:磁场能否产生电流呢?
教师:怎样来研究这个问题?
学生:做实验。
(利用你想思维向学生提出问题,激发学生解决问题的动机。)
二、学生实验,合作探索
1.学生实验
教师:如何通过实验使磁场产生电流?
(提示:怎样利用桌上设备得到磁场?怎样判断导线或线圈里有没有电流?)
(教师给予学生充分的思考时间,小组讨论。尽可能让学生发散性思维。然后引导学生两人一组做实验探索,教师巡回检查,让学生画出实验图,为有目的地抽查学生做准备。)
2.小组汇报
在学生实验基本完成时,教师抽查一组,并请第一组学生代表投影实验图,并汇报实验的做法。
实验一:当导体AB在磁场中向左运动或向右切割磁感线时,就会观察到电流表的指针发生偏转。
教师:电流表指针偏转说明了什么?
学生:说明磁场可以产生电流。
教师:这个实验现象,我们在初中接触过,大家回忆一下,这个实验的结论是什么?
学生:组成闭合回路的一段导体AB切割磁感线时,会产生感应电流。
教师:对!刚才第一组同学成功地用了一种实验方法使磁场产生电流,还有没有其它方法?
教师利用表扬手段强化学生学习的动机,并请第二组学生代表上台演示汇报。第二组投影电路)
学生:把条形磁铁插入线圈中时,电流表指针向左(或右)偏转;把条形磁铁从线圈中拔出时,电流表指针向右(或左)偏转。电流表指针偏转说明有感应电流。
教师:如果把条形磁铁放在线圈中不动,情况又怎样?
学生:电流表指针不偏转
教师:好!第二组也成功地用另一种方法使磁场产生了电流,还有其它方法吗?
学生:左右移动滑动变阻器触头,或者把线圈A插入或拔出线圈B时,线圈B中都会有感应电流。(如图所示)。
教师:好!第三组同学又用另一种方法使磁场产生电流,还有其它方法吗?
(教师给学生思考时间,在学生没有补充的情况下,提出新课题)
3.实验归纳和自学相结合概括产生感应电流的条件
教师:我们用了3种方法可以使磁场产生电流,如果用初中学过的导体切割磁感线的理论去解释磁场产生电流的现象,只能解释第一种情况,很难解释第二、三种情况。能不能总结出一个理论来解释所有三个实验现象?
(教师把学生的思维引导到从三个实验中归纳出产生感应电流的条件上来,并着意让学生构建理论)
教师:实验二中磁铁从线圈插入、拔出过程中,线圈的面积没有变化,而磁感应强度B发生变化,有感应电流产生。
实验一中磁场是匀强磁场,磁感强度B并没有变化而有感应电流产生,说明磁感强度B的变化并不是产生感应电流的唯一条件,还可能有面积S变化。
教师:什么物理量能把B和S联系起来?
学生:是磁通量Φ。
教师:磁通量是不是产生感应电流的条件呢?
(分析实验二:磁铁放入线圈中不动时,线圈中有磁通量但无感应电流)
学生:磁通量的有无也不是产生感应电流的条件。
(教师引导学生再分析上述实验,比较有感应电流和无感应电流的情况,让学生自行发现磁通量变化时有感应电流,磁通量不变时无感应电流。)
教师:好!大家基本了解了产生感应电流的条件。我们用什么研究方法得出了这个结论?
投影研究方法:实验和归纳法。
教师:下面请大家阅读课本86~88面“产生感应电流的条件”第一段。
请大家用准确的语言说出产生感应电流的条件。
(在学生回答时,要抓住关键词:闭合电路,磁通量变化,感应电流。)
投影结论:产生感应电流的条件:只要穿过闭合电流的磁通量发生变化,闭合电路中会产生感应电流。
教师:我们今天研究了产生感应电流的条件,我们的方法和法拉第当年的研究方法时基本相同的。这说明我们每个人都可以成为像法拉第那样的科学家,但法拉第是经过10年坚持不懈的努力,经过无数次的失败,才发现了产生感应电流的条件。
电磁感应·电磁感应现象·教案
一、教学目标
?1.在物理知识方面.
(1)理解什么是电磁感应现象;
(2)掌握产生感应电流的条件.
2.在能力培养方面.
通过观察演示实验,归纳、概括出利用磁场产生电流的条件,培养学生的观察、概括能力.
?二、重点、难点分析
1.重点:使学生掌握只要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.难点:闭合电路磁通量的变化.
?三、教具
?蹄形磁铁,条形磁铁,电流计,原副线圈,滑动变阻器,开关,导线若干,电池,计算机,演示切割磁感线及磁通量变化软件.
?四、主要教学过程
? (一)发现电磁感应现象的背景
1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流能够产生磁场——电流的磁效应,揭示了电和磁之间存在着联系,受到这一发现的启发,人们开始考虑这样一个问题:既然电流能够产生磁场,反过来,利用磁场是不是能够产生电流呢?不少科学家进行了这方面的探索,英国科学家法拉第,坚信电与磁有密切的联系.经过10年坚持不懈的努力,于1831年终于取得了重大的突破,发现了利用磁场产生电流的条件.
(二)用实验方法研究产生感应电流的条件
实验1:
导体不动;
导体向上、向下运动;
导体向左或向右运动.
引导学生观察实验并进行概括.
归纳:闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动时,电路中就有电流产生.
用计算机模拟“切割磁感线”的运动.
理解“导体做切割磁感线运动”的含义:切割磁感线的运动,就是导体运动速度的方向和磁感线方向不平行.
问:导体不动,磁场动,会不会在电路中产生电流呢?
实验2:
用计算机模拟“条形磁铁插入、拔出螺线管.
注意:条形磁铁插入、拔出时,弯曲的磁感线被切割,电路中有感应电流.
引导学生观察实验并进行概括:无论是导体运动,还是磁场运动,只要导体和磁场之间发生切割磁感线的相对运动,闭合电路中就有电流产生.
过渡:闭合电路的一部分导体切割磁感线时,穿过电路的磁感线条数发生变化.如果导体和磁场不发生相对运动,而让穿过闭合电路的磁场发生变化,会不会在电路中产生电流呢?
实验3:
线圈电路接通、断开;
滑动变阻器滑动片左、右滑动.
在观察实验现象的基础上,引导学生分析上述现象的物理过程:因为电流所激发的磁场的磁感应强度B总是正比于电流强度I,即B∝I.电路的闭合或断开控制了电流从无到有或从有到无的变化;变阻器是通过改变电阻来改变电流的大小的,电流的变化必将引起闭合电路磁场的变化,穿过闭合电路的磁感线条数的变化——磁通量发生变化,闭合电路中产生电流.
用计算机模拟电路中S断开、闭合,滑动变阻器滑动时,穿过闭合电路磁场变化情况:
不论是导体做切割磁感线的运动,还是磁场发生变化,实质上都是引起穿过闭合电路的磁通量发生变化.
综上所述,总结出:
1.不论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生.这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流.
2.产生感应电流的条件.
(1)电路必须闭合;
(2)磁通量发生变化.
引导学生分析磁通量发生变化的因素:
由Ф=B·Ssinθ可知:当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与面积S之间的夹角θ发生变化.这三种情况都可以引起磁通量发生变化.
3.举例.
(1)闭合电路的一部分导体切割磁感线:
(2)磁场不变,闭合电路的面积变化:
(3)线圈面积不变,线圈在不均匀磁场中运动;
(4)线圈面积不变,磁场不断变化:
(三)课堂小结
产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化.这里关键要注意“闭合”与“变化”两词.就是说在闭合电路中有磁通量穿过但不变化,即使磁场很强,磁通量很大,也不会产生感应电流.当然电路不闭合,电流也不可能产生.
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课件15张PPT。选修1-1.3.1 电磁感应现象 教案 0(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
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
(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
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。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 多媒体辅助教学
  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。第三节、磁场对通电导体的作用
一、安培力
说明: 既然通电导线能产生磁场,它本身也相当于一个磁体,那么通电导线在磁场中是否受到力的作用呢?我们通过实验来研究。 演示实验 实验仪器:一条直导线、磁场、电源 实验步骤:①将导线放入磁场中,使导线方向和磁场方向相垂直 ??????????????????? ②给导线通电 ??????????????????? ③观察导线运动状态 实验现象:导线由静止运动起来 实验结论:通电导体在磁场中受到力的作用 说明:磁场对通电导线的作用力称为安培力 说明:把一段通电直导线放在磁场里,当导线方向与磁场方向垂直时,它所受的安培力最大.当导线方向与磁场方向一致时,导线不受安培力.当导线方向与磁场方向斜交时,所受安培力介于最大值和0 之间。我们只研究导线所受安培力最大的情形。
演示实验: 实验仪器:三块相同的蹄形磁铁、一根直导线、直流电源、支架 实验步骤: ①保持电流大小不变,分别接通“2 、3 ”和“l 、4 ’可以改变导线通电部分的长度,观察摆角的变化 实验现象:保持电流大小不变,长度越大,摆角越大 实验结论:安培力跟长度的大小成正比 ??????? ②保特导线通电部分的长度不变,改变电流 实验现象:保持长度大小不变,电流越大,摆角越大 ??????? 实验结论:安培力跟电流的大小成正比 ??????? 实验结论:安培力跟电流和长度的乘积成正比 ??????? 说明:用公式表示就是F = BIL ,式中B 是比例系数。 二、磁感应强度 说明:对于不同的磁场,F = BIL都成立,但在强弱不同的磁场中,比例系数B 是不一样的。B 反映了磁场的强弱,叫做磁感应强度。即B=F/IL 问:磁感应强度是什么性质的物理量?(磁感应强度是个矢量,它不仅有大小,还有方向。小磁针的N 极在磁场中某点受力的方向,就是这点磁感应强度的方向。过去所说的磁场的方向实际上就是磁感应强度的方向) 问:磁感应强度的大小由谁决定?(由磁场本身的性质决定) 问:磁感应强度的单位是什么?(特斯拉,简称特,符号T? ) 三、安培力的方向 问:在前面的实验中,如果调换磁铁两极的位置而使磁场的方向改变,则导线受力的方向就相反。这说明了什么?(安培的方向跟磁感应强度的方向有关) 问:在前面的实验中,这保持磁场的方向不变而电流方向改变时,导线的受力方向也相反。这说明了什么?(安培的方向跟电流的方向有关) 说明:由上面的分析可知,安培力的方向跟磁场方向和电流方向有关 说明:分析大量的 实验结果后可以发现,安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直,又跟电流方向垂直.三个方向之间的关系可以用左手定则来判定,具体内容是:伸开左手.使拇指跟其余四指垂直.并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线穿入手心.并使四指指向电流的方向.那么.拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。 四、电动机 思考与讨论P40 问:如果放在磁场中的不是一段通电的导线.而是一个通电的矩形线圈 ,会发生什么现象?(ab边垂直直面向外运动,cd边垂直直面向里运动,这个线圈发生旋转) 阅读电动机这一节 问:电动机的原理是什么?(线圈在磁场中受到安培力的作用,适时改变电流的方向使线圈不断朝同一方向转动)
?第三节、磁场对通电导体的作用 板书设计 一、安培力 1、安培力:通电导体在磁场中受到力的作用 2、F = BIL ,式中B 是比例系数 二、磁感应强度------磁场的强弱 1、B=F/IL 2、矢量??? 方向:小磁针的N 极在磁场中某点受力的方向 ????? 磁感应强度的大小由磁场本身的性质决定 3、单位:特斯拉,简称特,符号T? 三、安培力的方向 1、左手定则:伸开左手.使拇指跟其余四指垂直.并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线穿入手心.并使四指指向电流的方向.那么.拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。 四、电动机 1、原理:线圈在磁场中旋转
第四节、磁场对运动电荷的作用
一、洛仑兹力 问:电流和电荷的运动之间存在怎样的关系?(运动的电荷形成电流) 说明:磁场对电荷安培力作用,那么磁场对运动电荷是否有力的作用呢?请看下面的实验 演示实验 实验仪器:安装一个阴极、一个阳极的真空玻璃管、高压电源、磁铁 实验原理:电子束由阴极出发,穿过真空到达阳极,形成一种电流,电流作用在荧光物质上产生荧光 实验步骤:( l )没有磁场时,瑰察电于束的径迹 ??????????????????? ( 2 )把电子射线管放在蹄形磁长的两极之间,瑰察电子束的径迹 ???????????????? ( 3 )调换磁铁N、S极的位置 ,再次观察电子束的径迹 实验结果:磁场对运动的电荷有力的作用,保持电子的运动方向不变,改变磁场的方向,受力的方向 ??????????????????? 也改变, 说明:磁场对运动的电荷有力的作用,这个力我们称之为洛仑兹力 问:洛仑兹力和安培力之间是什么关系?(微观和宏观的关系) 二、洛仑兹力的方向 问:既然洛仑兹力和安培力之间是微观和宏观的关系,那么能够根据安培力方向的判断方法来总结洛仑兹力方向的判断方法呢?(若运动电荷是正电荷,则可以这样表示:伸开左手.使拇指跟其余四指垂直.并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线穿入手心.并使四指指向正电荷的运动方向.那么.拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向) 问:若运动电荷是负电荷,又该如何表示洛仑兹力的方向呢?(伸开左手.使拇指跟其余四指垂直.并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线穿入手心.并使四指指向负电荷的运动方向的反方向.那么.拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向) 说明:综上所述可以这样判断洛仑兹力的方向:伸开左手.使拇指跟其余四指垂直.并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线穿入手心.并使四指指向正电荷的运动方向(负电荷的运动方向的反方向).那么.拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向 三、电子束的磁偏转 说明: 图2 . 4 - 2 所示的实验装置叫做洛伦兹力演示仪,可以演示洛伦兹力的方向和大小。 问:洛仑兹力演示仪的构造如何?(它由一个球形电子射线管和一组线圈组成,电子射线管可以发射电子,通过改变电子枪两极间的电压可以改变电子的速度,两组线圈之间可以残生磁场,通过改变线圈中电流的强弱可以改变磁感应强度的大小) 实验过程:接通射线管,不给线圈通电 实验现象:电子束沿直线运动 实验过程:接通射线管,并且给线圈通电 实验现象:电子束沿曲线运动 实验过程:保持电子射线管的电压不变,改变线圈的电流 实验现象:电子束沿曲线运动的半径发生变化 实验过程:保持线圈的电流不变,改变电子射线管的电压 实验现象:电子束沿曲线运动的半径发生变化 综上所述:磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径 四、显像管的工作原理 说明:电视显像管应用了电子束偏转的原理,显像管中的阴极在工作时发射电子,荧光屏上涂有荧光物质,电子束打在荧光屏上会发光,但是,很细的一束电子打在荧光屏上只能使一个点发光,如图3.5-4所示,在不加电场的情况下,电子束直接打在O点。 问:要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏上的A点,偏转磁场应该沿什么方向?(应用左手定则,应该垂直打在纸面向上) 问:要使电子束在水平方向偏离中心,打在荧光屏上的B点,偏转磁场应该沿什么方向?(应用左手定则,应该垂直打在纸面向下) 问:如果要使电子束打在荧光屏上的位置由B点逐渐向A点移动,偏转磁场应该怎样变化?(由垂直直面向下逐渐减小,然后变成垂直纸面向上逐渐增大) 说明:实际上,在偏转区的水平方向和竖直方向都加有偏转磁场,其方向、强弱都在不断变化,水平方向的磁场是电子上下移动,竖直方向的磁场使电子左右移动,这样电子束打在荧光屏上的光点就能够布满整个区域,这种电视技术就就称之为扫描,电视机中每秒要进行50场扫描,使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的,叫做偏转线圈。偏转线圈通常做成马鞍型。
第四节、磁场对运动电荷的作用 板书设计 一、洛仑兹力 1、洛仑兹力:磁场对运动电荷力的作用 2、洛仑兹力和安培力是微观和宏观的关系 二、洛仑兹力的方向 1、判断洛仑兹力的方向:伸开左手.使拇指跟其余四指垂直.并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线穿入手心.并使四指指向正电荷的运动方向(负电荷的运动方向的反方向).那么.拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向 三、电子束的磁偏转 1、磁场的强弱和电子的速度都能影响圆的半径 四、显像管的工作原理 1、原理:磁场对运动电荷的偏转作用
第五节、磁性材料
教学目标:
1、了解磁化与退磁的概念。
2、了解磁性材料及其应用
教学过程:
一、磁化和退磁 说明:缝衣针、螺丝刀等钢铁物体,与磁铁接触后就会显示出磁性,我们把钢性材料与磁铁接触后显示出磁性的现象称之为磁化 说明:原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的作用,就会失去磁性,这种现象叫做退磁 说明:铁、钴、镍以及它们的合金.还有一些氧化物,磁化后的磁性比其他物质强得多,这些物质叫做铁磁性物质,也叫强磁性物质 问:为什么铁磁性物质磁化后能有很强的磁性?(铁磁性物质的结构与其他物质有所不同,物质是由原子构成的,原子是由原子核和电子构成,电子绕核旋转,这就相当于一个小磁体,称之为磁畴,磁化前,各个磁畴的磁化方向不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用在宏观上互相抵消,物体对外不显磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴的磁化方向有规律地排列起来,使得磁场大大加强。这个过程就是磁化的过程,高温下,磁性材料的磁畴会被破坏.在受到剧烈震动时,磁畴的排列会被打乱,这些悄况下材料都会产生退磁现象。有些铁磁性材料,在外磁场撤去以后,各磁畴的方向仍能很好地保持一致,物体具有很强的剩磁.这样的材料叫做硬磁性材料。有的铁磁性材料,外磁场撤去以后,磁畴的磁化的方向又变得杂乱,物体没有明显的剩磁,这样的材料叫做软磁性材料。永磁体要有很强的剩磁,所以要用硬磁性材料制造.电磁铁要在通电时有磁性,断电时失去磁性,所以要用软磁性材料制造。) 二、磁性材料的发展 阅读 三、磁记录 阅读 四、地球磁场留下的记录 阅读
第五节、磁性材料 一、磁化和退磁 1、磁化:钢性材料与磁铁接触后显示出磁性的现象 2、退磁:原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的作用,就会失去磁性 3、铁磁性物质(强磁性物质):铁、钴、镍以及它们的合金.还有一些氧化物,磁化后的磁性比较强 4、磁化和退磁解释:物质是由原子构成的,原子是由原子核和电子构成,电子绕核旋转,这就相当于一个小磁体,称之为磁畴,磁化前,各个磁畴的磁化方向不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用在宏观上互相抵消,物体对外不显磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴的磁化方向有规律地排列起来,使得磁场大大加强。这个过程就是磁化的过程,高温下,磁性材料的磁畴会被破坏.在受到剧烈震动时,磁畴的排列会被打乱,这些悄况下材料都会产生退磁现象 5、硬磁性材料:磁化后撤去外磁场,物体具有很强的剩磁 ???? 软磁性材料:磁化后磁畴的磁化的方向又变得杂乱,物体没有明显的剩磁 ??????? 二、磁性材料的发展 三、磁记录 四、地球磁场留下的记录
第一节、电磁感应现象
教学目标:
1、收集有关物理学史资料,了解电磁感应现象发现过程,体会人类探索自然规律的科学方法、科学态度和科学精神
2、知道磁通量,会比较“穿过不同闭合电路磁通量”的大小
3、通过实验,了解感应电流的产生条件
教学过程:
一、划时代的发现 说明:1820 年奥斯特发现了电流磁效应,说明电流能够产生磁场,人们很自然地思考,能不能根据磁来产生电呢,为此很多科学家做出了很多的尝试,其中最著名的科学家就是法拉第,他进行了长达10 年的艰苦探索。最初,法拉第认为.很强的磁铁或很强的电流可能会在邻近的闭合导线中感应出电流。他做了多次尝试,经历了一次次失败,都没有得到预想的结果。但是,法拉第坚信:电与磁有联系,电流能产生磁场,磁场也就一定能产生电流。在这些信念的支持下,1 831 年他终于发现了电磁感应现象:把两个线圈绕在一个铁环上,一个线圈接电源,另一个线圈接“电流表”,当给一个线圈通电或断电的瞬间,在另一个线圈上出现了电流。 二、电磁感应现象 问:什么是电磁感应现象?(闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流) 三、电磁感应的产生条件 说明:在什么条件下能够产生电磁感应?要产生感应电流的前提条件线圈当然要是闭合线圈, ??????????? 那还有什么条件呢?请看下面的实验 说明:为了说明产生电磁感应的条件.要用到一个物理盘--磁通量。什么是磁通量?我们可以 ???????????? 用“穿过一个闭合电路的磁感线的多少”来形象地理解:“穿过这个闭合电路的磁通量” 思考与讨论:P55、思考与讨论?? 磁通量发生变化 ??????? 演示实脸 ???????? 实验仪器:磁铁、螺线管、电流表 实验过程:①将螺线管和电流表连接 ??????????????????? ②N极插入线圈的过程中,观察指针有没有偏转?如何偏转? ??????????????????????? N极停在线圈中,观察指针有没有偏转?如何偏转? ??????????????????????? N极从线圈中抽出的过程中,观察指针有没有偏转?如何偏转? ??????????????????????? S极插入线圈的过程中,观察指针有没有偏转?如何偏转? ??????????????????????? S极停在线圈中,观察指针有没有偏转?如何偏转? ??????????????????????? S极从线圈中抽出的过程中,观察指针有没有偏转?如何偏转? 问:N极在插入线圈的过程中,磁通量是否发生变化?(变化) ??????? N极停在线圈中,磁通量是否发生变化?(不变化) ??????? N极从线圈中抽出的过程中,磁通量是否发生变化?(变化) ??????? S极在插入线圈的过程中,磁通量是否发生变化?(变化) ??????? S极停在线圈中,磁通量是否发生变化?(不变化) ??????? S极从线圈中抽出的过程中,磁通量是否发生变化?(变化) ???????? 演示实脸 ??????? 实验仪器:学生电源、电键、滑动变阻器、小螺线管A、大螺线管B、电流表 实验过程:①将小螺线管A套在大螺线管B中;将大螺线管B和电流表连接;将学生电源、电键、 ??????????????????????? 滑动变阻器、小螺线管A连接 ??????????????????? ②开关闭合的瞬间,观察指针有没有偏转?如何偏转? ??????????????????????? 开关断开的瞬间,观察指针有没有偏转?如何偏转? ????????????????????? 开关总是闭合的,滑动变限器也不动,观察指针有没有偏转?如何偏转? ????????????????????? 开关总是闭含的,但迅速移动滑动变阻器的滑片,观察指针有没有偏转?如何偏转? 问:归纳以上的实验,你能得出什么结论?(产生感应电流的条件是①闭合线圈②磁通量发生 ?????? 变化。大量 实验事实表明:只要穿过闭合电路的磁通,发生变化.闭合电路中就有感应电流产生)
板书设计 一、划时代的发现 二、电磁感应现象 1、产生感应电流的条件:①闭合线圈????? ②磁通量发生 2、只要穿过闭合电路的磁通,发生变化.闭合电路中就有感应电流产生
第二节、法拉第电磁感应定律
教学目标:
1、知道什么是感应电动势。
2、了解什么是磁通量以及磁通量的变化量和磁通量的变化率。
3、在实验基础上,了解法拉第电磁感应定律内容及数学表达式,学会用该定律分析与解决一些简单的问题。
4、培养类比推理和通过观察、实验、归纳寻找物理规律的能力。
教学过程:
一、感应电动势 说明:既然在闭合电路中产生了感应电流,这个电路中就一定有电动势。我们把电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。在闭合电路里,产生感应电动势的那部分导体相当十电源。在同一个电路中,感应电动势越大,感应电流越大。那么,感应电动势的大小跟什么因素有关呢?请看实验 演示实验: 实验装置:图3 .1-2 和图3.1-3 实验过程: 在图3.1 -2中,使导体捧以不同的速度切割磁感线,砚察电流表指针偏转的幅度。 ?实验结论:在导线切割磁感线的过程中,切割速度越大,感应电动势越大 实验过程: 在图3.1-3 中,使磁铁以不同的速度插入线圈和从线圈中抽出,观察电流表指针偏转的幅度。 ???????? 实验结论:在磁铁插入和从线圈中拔出的过程中,插入和拔出的速度越大,感应电动势越大 说明:导体捧以较大的速度切割磁感线,和磁体以较大的速度插入线圈和从线圈中抽出,都使线圈中的磁通量发生变化,且磁通量变化的速度比较大 说明:许多实验都表明,感应电动势的大小跟磁通变化的快慢有关。我们用磁通量的变化率来描述磁通量变化的快慢,它是磁通量的变化量 跟产生这个变化所用时间的比值。 问:如果时刻t1的磁通量是Φ1,时刻t2的磁通量 变为Φ2。 在这段时间里磁通量的变化量是什么?(△Φ =Φ2-Φ1);磁通量的变化率应该表示为什么?【△Φ/t=(Φ2-Φ1)/t】 二、法拉第电磁感应定律 说明:精确的实验表明:电路中感应电动势的大小.跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这就是法拉第电磁感应定律 问:该定律的数学表达式是什么?(E=△Φ/△t) 问:E的单位是什么?(伏特) 磁通量的变化量的单位是什么? (韦伯)和秒(s ) 说明:现在我们来探究一下多匝线圈的感应电动势,首先想一想.线圈的匝数与感应电动势可能有什么关系。一个闭合电路可以看做由1 个线圈组成。如果线圈是多匝的,由于每一匝线圈中都会产生感应电功势,在多匝线圈上产生的感应电动势要比l匝线圈产生的感应电动势大。我们仍然用前面的实脸装置 来研究.但这次选用匝数不同的两个线圈。 演示实验 实验装置:图3.1-3的装置,螺线管要准备10匝和100匝的两个 实验过程:实验时把条形磁铁插入一个10匝的线圈和从这个线圈中抽出,然后以相同的速度插入另一个匝数为100的线圈和从这个线圈抽出,比较电流表指针的偏转情况。 实验结论:匝数越多,感应电动势越大 说明:精确的实验告诉我们,在n 匝线圈组成的电路上,产生的感应电动势是E=n△Φ/△t 说明:在实际工作中,为了获得较大的感应电动势,常常采用几百匝甚至几千匝的线圈。 问:导体切割磁感线和磁铁插人线圈或从线圈中抽出过程中,能量转化情况如何?(机械能转化为电能)电池能量转化情况如何?(化学能转变成了电能) 说明:法拉第电磁感应定律进一步揭示了电与磁的相互联系,同时也告诉我们:电能的产生一定是以消耗其他形式的能量为代价的。今天,我们使用的电能从各种形式的能转化而来:风力发电,是把空气流动的动能转化为电能.水力发电,是利用水的机械能带动发电机来发电.火力发电,是利用石油、天然气或煤嫩烧时的内能,推动蒸汽轮机再带动发电机来发电,一随着社会对电力需求的不断增大,人们一直在探索获取电能的更好方法。但是到目前为止,各种获得大规模电能的实用方案,都是以法拉第电磁感应定律为理论基础的,不同的只是如何来推动发电机而已。
第二节、法拉第电磁感应定律 ??????? 一、感应电动势 ??????? 1、感应电动势:电磁感应现象中产生的电动势 ??????? 2、实验表明:感应电动势的大小跟磁通变化的快慢有关。 ??????? 3、时刻t1的磁通量是Φ1,时刻t2的磁通量 变为Φ2???????
磁通量的变化量:△Φ =Φ2-Φ1 ??????????????????磁通量的变化率:△Φ/t=(Φ2-Φ1)/(t2-t1) ??????? 二、法拉第电磁感应定律 1、法拉第电磁感应定律:电路中感应电动势的大小.跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比 2、单匝:E=△Φ/△t???????????????? n匝:??? E=n△Φ/△t 3、发电:其他形式的能转化为电能 ?????????????????? 原理:法拉第电磁感应定律
第三节、交变电流
教学目标:
1、理解交变电流是怎样产生的。
2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。
3、知道交流能通过电容器的原因,了解交流这一特性在电子技术中的应用。
4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用,进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。
教学过程:
一、交流发电机 说明:交流发电机是由定子和转子构成,有的发电机的磁体转动,线圈不动;有的发电机的磁体转动,线圈不动。 问:无论是线圈转动,还是磁体转动,转子的作用是什么?(转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化) 演示实验 实验仪器:交流发电机、电灯、电流表 实验过程:将交流发电机、电灯、电流表连接成电路,摇动交流发电机,观察电灯的亮度有什么变化?电流表的示数有什么变化? 实验结果:电灯的亮度忽明忽暗,电流表的指针忽左忽右 实验结论:发电机发出的电流大小和方向都在不断变化,大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流 ,简称交流。各种电池供给的电流只沿一个方向流动,叫做直流 二、交流的变化规律 演示实验: 实验仪器:示波器、小灯泡、导线、学生电源 实验过程:将示波器和灯泡并联接入电路中,用示波器演示加在灯泡两端的电压 实验现象:显示的电压图象为正弦曲线 说明:严格的数学分析表明,电网中的交变电流,它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化,这样的电流称之为正弦式电流 问:如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压?(i = Imsinωt???? u =Umsinωt? ) 说明:Im、Um分别是电流和电压的最大值,叫做交流的峰值 说明:交变电流的大小和方向在不断地变化,我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期,通常用T 表示,它的单位是秒。交流在1s 内发生周期性变化的次数,叫做交流的颇率通常用f表示,它的单位是赫兹,简称赫,符号是Hz 。 ?问:频率和周期有怎样的关系?(T=1/f) 说明:我国使用的交变电流,频率是50 Hz 三、交流的有效值 说明:交变电流有电压最大值和电流最大值,但如果按照峰值来标志交流的大小,存在许多不合理的因素。例如,在计算用电量时,如果用峰值计算,所得结果必然超过实际用电的数值。因此在描述交流的电压、电流时,要找一个合理的数值,这就是交流电压、电流的有效值。 问:如何求交流电压、电流的有效值呢?(交流的有效值,是根据电流的热效应规定的:把交流和直流分别通过相同的电阻,如果在相等的时间里它们产生的热t 相等,我们就把这个直流电压、电流的数值称做交流电压、电流的有效值) 说明:经过实验和理论分析表明有效值和最大值之间存在着这样的关系:Ie=Im/√2?? Ue=Um/√2? ??????????? 其中Ue、Ie 分别代表交流电压、电流的有效值 说明:在各种使用交变电流的电器设备上,所标注的额定电压、额定电流值,都是交流的有效值。 四、交流能够通过电容器 说明:当电容器上两端连接直流电源时,正负电荷聚集在极板上,不能移动,因此电路中不会形成长时间的电流,因此我们说电容器具有隔直流的特点 说明:但当电容器两端连接上交流电压后,当电压升高时,正负电荷在电容器两块极板上聚集,当电压降低时,正负电荷从电容器两块极板上释放,因此能够形成较长时间的电流,我们称电容器具有通交流的特点。 说明:总而言之,电容器具有隔直通交的特点,注意电容器接交流电时,电荷实际上并没有越过两极板间的介质。
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第三节、交变电流 板书设计 一、交流发电机 1、交变电流:大小和方向都在不断变化的电流 2、直流电流:方向不变的电流称之为直流 ?????? 二、交流的变化规律 1、正弦式电流:电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的电流 ?????? i = Imsinωt???? u =Umsinωt???????? Im、Um分别是电流和电压的最大值 2、周期T:交流完成一次周期性变化所用的时间????? 单位:秒 ????? 频率f:交流在1s 内发生周期性变化的次数????????? 单位:赫兹???? 符号:Hz ????? 换算关系:T=1/f 三、交流的有效值 1、把交流和直流分别通过相同的电阻,如果在相等的时间里它们产生的热量相等,我们就把这个 ????? 直流电压、电流的数值称做交流电压、电流的有效值 ??????? 2、有效值和最大值之间的关系:Ie=Im/√2?? Ue=Um/√2?????? 其中Ue、Ie :交流电压、电流的有效值 ?????? 四、交流能够通过电容器 ??????? 1、电容器特点:隔直通交 ??????? 2、注意:电容器接交流电时,电荷实际上并没有越过两极板间的介质
第三节、交变电流
教学目标:
1、理解交变电流是怎样产生的。
2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。
3、知道交流能通过电容器的原因,了解交流这一特性在电子技术中的应用。
4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用,进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。
教学过程:
一、交流发电机 说明:交流发电机是由定子和转子构成,有的发电机的磁体转动,线圈不动;有的发电机的磁体转动,线圈不动。 问:无论是线圈转动,还是磁体转动,转子的作用是什么?(转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化) 演示实验 实验仪器:交流发电机、电灯、电流表 实验过程:将交流发电机、电灯、电流表连接成电路,摇动交流发电机,观察电灯的亮度有什么变化?电流表的示数有什么变化? 实验结果:电灯的亮度忽明忽暗,电流表的指针忽左忽右 实验结论:发电机发出的电流大小和方向都在不断变化,大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流 ,简称交流。各种电池供给的电流只沿一个方向流动,叫做直流 二、交流的变化规律 演示实验: 实验仪器:示波器、小灯泡、导线、学生电源 实验过程:将示波器和灯泡并联接入电路中,用示波器演示加在灯泡两端的电压 实验现象:显示的电压图象为正弦曲线 说明:严格的数学分析表明,电网中的交变电流,它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化,这样的电流称之为正弦式电流 问:如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压?(i = Imsinωt???? u =Umsinωt? ) 说明:Im、Um分别是电流和电压的最大值,叫做交流的峰值 说明:交变电流的大小和方向在不断地变化,我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期,通常用T 表示,它的单位是秒。交流在1s 内发生周期性变化的次数,叫做交流的颇率通常用f表示,它的单位是赫兹,简称赫,符号是Hz 。 ?问:频率和周期有怎样的关系?(T=1/f) 说明:我国使用的交变电流,频率是50 Hz 三、交流的有效值 说明:交变电流有电压最大值和电流最大值,但如果按照峰值来标志交流的大小,存在许多不合理的因素。例如,在计算用电量时,如果用峰值计算,所得结果必然超过实际用电的数值。因此在描述交流的电压、电流时,要找一个合理的数值,这就是交流电压、电流的有效值。 问:如何求交流电压、电流的有效值呢?(交流的有效值,是根据电流的热效应规定的:把交流和直流分别通过相同的电阻,如果在相等的时间里它们产生的热t 相等,我们就把这个直流电压、电流的数值称做交流电压、电流的有效值) 说明:经过实验和理论分析表明有效值和最大值之间存在着这样的关系:Ie=Im/√2?? Ue=Um/√2? ??????????? 其中Ue、Ie 分别代表交流电压、电流的有效值 说明:在各种使用交变电流的电器设备上,所标注的额定电压、额定电流值,都是交流的有效值。 四、交流能够通过电容器 说明:当电容器上两端连接直流电源时,正负电荷聚集在极板上,不能移动,因此电路中不会形成长时间的电流,因此我们说电容器具有隔直流的特点 说明:但当电容器两端连接上交流电压后,当电压升高时,正负电荷在电容器两块极板上聚集,当电压降低时,正负电荷从电容器两块极板上释放,因此能够形成较长时间的电流,我们称电容器具有通交流的特点。 说明:总而言之,电容器具有隔直通交的特点,注意电容器接交流电时,电荷实际上并没有越过两极板间的介质。
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第三节、交变电流 板书设计 一、交流发电机 1、交变电流:大小和方向都在不断变化的电流 2、直流电流:方向不变的电流称之为直流 ?????? 二、交流的变化规律 1、正弦式电流:电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的电流 ?????? i = Imsinωt???? u =Umsinωt???????? Im、Um分别是电流和电压的最大值 2、周期T:交流完成一次周期性变化所用的时间????? 单位:秒 ????? 频率f:交流在1s 内发生周期性变化的次数????????? 单位:赫兹???? 符号:Hz ????? 换算关系:T=1/f 三、交流的有效值 1、把交流和直流分别通过相同的电阻,如果在相等的时间里它们产生的热量相等,我们就把这个 ????? 直流电压、电流的数值称做交流电压、电流的有效值 ??????? 2、有效值和最大值之间的关系:Ie=Im/√2?? Ue=Um/√2?????? 其中Ue、Ie :交流电压、电流的有效值 ?????? 四、交流能够通过电容器 ??????? 1、电容器特点:隔直通交
??????? 2、注意:电容器接交流电时,电荷实际上并没有越过两极板间的介质
第五节 高压输电
教学目标:
了解为什么用高压输电。
知道减少远距输送电能损失的主要途径。
了解电网在能源利用上的作用,认识科学技术对人类生活的深远影响。
教学过程:
上一节提到远距离输电,需要高压,为什么呢?
一、阅读课本74-78页了解本节内容,并回答下列问题:
远距离输电的电能损失在哪些地方?
如何减小输带电损失,可以通过那些途径?
具体减小输电损失是怎样做的?
为什么一定要用高压输电?
为什么用电网输电,而不是逐户送电?
输电技术的发展过程。
二、如果需要用实验说明问题时,可以选择下列仪器:
远距离输电模型
三、解决问题
电线电阻;
根据可以知道,通过减小电阻和电流可以实现;
降低导线电阻:粗一些,但不能太粗,中心是钢芯,四周为铝层;降低输电电流:使用高压输电;
根据发电机输出功率一定,输电线电阻一定情况下,计算不同输电电压的导线损失;
电网输电可以合理调度电力,保证可靠供应;
参考课本。
四、练习
课后“问题与练习”
第六节自感现象涡流
教学目标:
1、了解什么是自感现象、自感系数和涡流,知道影响自感系数大小的因素。
2、了解自感现象的利用和危害的防止。
3、初步了解日光灯、电磁炉等家用电器工作的自感原理。
4、利用对自感现象的想象培养想象能力,体验将物理知识应用于生活的过程。
5、体会科技成果对生活的广泛影响,培养对涡流现象的广泛、神奇的应用产生兴趣。
教学过程:
一、 学习新知识
1、电磁感应现象原理:E1==Δφ/Δt 提问
2、自感现象
演示1(图36-2)-自感电动势阻碍电流的增加。
演示2(图36-3)-自感电动势阻碍电流的减小。
自感作用:电路中的自感作用是阻碍电流变化。
3、电感器 线圈 演示讲解
自感(系数):匝数越多,自感系数越大;加如铁芯,自感系数增大。
作用:有阻碍交流的作用
实例:变压器(即互感器)、日光灯电子镇流器 个例分析
危害:城市无轨电车弓型拾电器电弧火花-烧蚀开关、危及行人。
4、涡流及其应用
现象: 阻尼摆演示-设问-探究-释疑
概念及成因:空间磁通量变化,空间中的导体就会感应出电流,即涡流。
应用:
变压器硅钢片 设计原理: --- 解释:为什么变压器要有冷却装置?
电磁炉发热原理:
金属探测器:
危害:使得变压器及电机铁芯内感应涡流,发热,影响绝缘性能乃至导致火灾事故。
防止办法:铁芯分片组叠,并彼此绝缘。
二、 巩固新知识
1、小结:自感-涡流-现象-规律-应用 2、阅课文:P78-81
3、练习:(课本)P81—1、2(讲)、3(提示:自感系数因素)、4(启发分析)、5(启发讲述)
4、作业:
后记:
1、电磁炉原理:
电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板,交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场,磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时,产生涡流,令锅底迅速发热,达到加热食品的目的。
电磁炉加热原理如图所示,灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板(结晶玻璃),台面下边装有高频感应加热线圈(即励磁线圈)、高频电力转换装置及相应的控制系统,台面的上面放有平底烹饪锅。
其工作过程如下:电流电压经过整流器转换为直流电,又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电,将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上,由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换,所产生的焦耳热就是烹调的热源。
概述
电磁灶是应用电磁感应原理进行加热工作的,是现代家庭烹饪食物的先进电子炊具。它使用起来非常方便,可用来进行煮、炸、煎、蒸、炒等各种烹调操作。特点:效率高、体积小、重量轻、噪音小、省电节能、不污染环境、安全卫生,烹饪时加热均匀、能较好地保持食物的色、香、味和营养素,是实现厨房现代化不可缺少的新型电子炊具。电磁灶的功率一般在700--1800W左右。
电磁炉按感应线圈中的电流频率分为低频和高频两大类,相比较高频电磁灶受热效率高,比较省电。   按样式分类,可以分以下三种。   台式电磁炉:分为单头和双头两种,具有摆放方便、可移动性强等优点。因为价格低较受欢迎。   埋入式电磁炉:是将整个电磁炉放入橱柜面内,然后在台面上挖个洞,使灶面与橱柜台面成一个平面。业内专家认为这种安装方法只求美观,但不科学,很大一部分消费群体把电磁炉当做火锅,埋入式炒菜并不方便。   嵌入式电磁炉:可适应不同锅具的需要,不再对锅具有特殊要求。
2、涡流现象离学生生活很近,要不失时机的利用本节课的教学让他们有所了解。比如,他们用来给手机充电的充电器,在电源插孔出插的时间长了,要发热,就有涡流起的作用。
3、涡流,涡流,就是旋涡一样的电流。
第一节、电磁波的发现
教学目标:
1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱:变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。了解变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。
了解电磁场在空间传播形成电磁波。
了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。体会两位科学家研究物理问题的思想方法。
教学过程: 一、伟大的预言 说明:法拉第发现电磁感应现象那年,麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生,从小就表现出了惊人的数学和物理天赋,他从小热爱科学,喜欢思考,1854年从剑桥大学毕业后,精心研读了法拉第的著作,法拉第关于“场”和“力线”的思想深深吸引了麦克斯韦,但麦克斯韦也发现了法拉第定性描述的弱点,那就是不能定量的描述电场和磁场的关系。因此,这位初出茅庐的科学家决定用他的数学才能来弥补。1860年初秋,麦克斯韦特意去拜访法拉第,两人虽然在年龄上相差四十岁,在性情、爱好、特长方面也迥然各异,可是对物质世界的看法却产生了共鸣。法拉第鼓励麦克斯韦:“你不应停留在数学解释我的观点”,而应该突破它。 说明:麦克斯韦学习了库仑、安培、奥斯特、法拉第、亨利的研究成果,结合了自己的创造性工作,最终建立了经典电磁场理论。 说明:法拉第电磁感应定律告诉我们:闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流,我们知道电荷的定向移动形成电流,为什么会产生感应电流呢?一定是有了感应电场,因此,麦克斯韦认为,这个法拉第电磁感应的实质是变化的磁场产生电场,电路中的电荷就在这个电场的作用下做定向移动,产生了感应电流。即使变化的磁场周围没有闭合电路,同样要产生电场。变化的磁场产生电场,这是一个普遍规律 说明:自然规律存在着对称性与和谐性,例如有作用力就有反作用力。既然变化的磁场能够产生电场,那么变化的电场能否产生磁场呢?麦克斯韦大胆地假设,变化的电场能够产生磁场。 问:什么现象能够说明变化的电场能够产生磁场?(例如通电螺线管中的电流发生变化,那么螺线管内部的磁场要发生变化) 说明:根据这两个基本论点,麦克斯韦推断:如果在空间在空间某区域中有不均匀变化的电场,那么这个变化的电场能够引起变化的磁场,这个变化的磁场又引起新的变化的电场.........这样变化的电场引起变化的磁场,变化的磁场又引起变化的电场,变化的电场和磁场交替产生,由近及远传播就形成了电磁波。 二、电磁波 问:在机械波的横波中,质点的振动方向和波的传播方向之间有何关系?(两者垂直) 说明:根据麦克斯韦的理论,电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直,而且两者均与电磁波的传播方向垂直,电磁波是横波。 问:电磁波以多大的速度传播呢?(以光速C传播) 问:在机械波中是位移随时间做周期性变化,在电磁波中是什么随时间做周期性变化呢?(电场强度E和磁感应强度B) 三、赫兹的电火花 说明:德国科学家赫兹证明了麦克斯韦关于电磁场的理论
第一节、电磁波的发现 板书设计 一、伟大的预言 1、变化的磁场产生电场 ????? 变化的电场产生磁场 2、变化的电场和磁场交替产生,由近及远传播形成电磁波 二、电磁波 1、电磁波是横波,E和B互相垂直,而且两者均与电磁波的传播方向垂直÷ 2、电磁波以光速C传播) 3、电磁波中电场强度E和磁感应强度B随时间做周期性变化 三、赫兹的电火花 赫兹证明了麦克斯韦关于电磁场的理论
第二节、电磁波谱
教学目标:
1、掌握波长、频率和波速的关系。知道电磁波在真空中的传播速度跟光速相同,即c=3×108m/s。
2、了解电磁波谱是有无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线组成的,能够知道它们各自的特点与主要应用。
3、了解电磁波具有能量。了解太阳辐射大部分能量集中的波长范围。
4、了解寻找地外文明的主要历史和当前的进展,激发学生探索地外未知生命的热情,增加求知欲。
教学过程:
一、电磁波谱 说明:电磁波的频率很广,无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线都是电磁波。按电磁波的波长或频率大小的顺序把他们排列成谱,叫做电磁波谱 二、无线电波 问:无线电波的波长范围如何?(波长大于1mm,频率小于3GHz) 问:无线电波有何应用?(广播、电视、天体物理研究) 三、红外线 问:红外线的波长范围如何?(比无线电波短,比可见光长) 问:红外线有何特点?(红外线具有热效应,任何物体都能辐射红外线,温度越高,红外辐射越强) 问:红外线有何应用?(①红外线遥感②遥控③红外线加热) 三、可见光 问:可见光的波长范围是什么?(400nm-700nm) 问:可见光中包含哪几种颜色的色光?(红、橙、黄、绿、蓝、聢、紫) 问:天空为什么看起来是蓝色的?(在没有大气的太空,即使太阳高悬在空中,它周围的天空也是黑暗的,光线经过大气层,经过大气的散射,所以天空是亮的,四面八方都是亮的。由于大气对波长较短的蓝光、紫光的散射作用比较强所以天空看起来是蓝色的) 问:为什么早晨、傍晚的阳光特别红?(因为傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时,蓝光、紫光大部分被吸收掉了,剩下红光、橙光进入我们的眼睛,所以傍晚的阳光看起来比较红) 四、紫外线 问:紫外线的波长范围是什么?(5nm-370nm) 问:紫外线有何特征?(具有较大的能量) 问:紫外线有何应用?(①杀菌②促进钙的吸收③防伪) 问:紫外线有何危害?(过量的紫外线照射会伤害眼睛和皮肤) 五、x射线和γ射线 问:x射线和γ射线的波长有何特点?(波长比紫外线更短) 问:x射线有何应用?(①检查人体内部器官②金属探伤③安检) 问:γ射线有何应用?(①杀死癌细胞②金属探伤) 六、电磁波的能量 说明:麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,这说明电磁波是一种客观存在的物质 说明:我们可以利用微波对食物进行加热,光是一种电磁波,太阳光照射到我们身上,我们感觉到身体热起来,我们的收音机能够受到广播电台的声音,那是因为电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流。这种种现象说明电磁波具有能量 七、太阳辐射 说明:阳光从太阳辐射出来,包含无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线,而波长在5.5*10-7m左右的黄绿光的能量最强。我们的眼睛正好对这个区域的电磁辐射最敏感,眼睛把太阳在最强辐射区的辐射作为自己的接收对象,这样就能够看到最多的东西,获得最丰富的信息。
第三节、电磁波的发射和接收
教学目标:
1、了解无线电广播发射和接收技术中,调制、调幅、调频、调谐、解调的含义。
2、了解电视摄像管的基本结构以及电视广播发射和接收过程。
3、了解移动通信就的基本过程。了解基站的作用。
4、了解通信技术的发展对人类文明的促进作用。
教学过程:
一、无线电波的发射 说明:LC振荡电路中,能量损失主要是各个元件之间的热量和辐射出去的电磁波,然而辐射出去的电磁波能量很少。 问:如何才能有效地辐射电磁波,即有效地辐射电磁波的条件是什么呢?(第一要有足够高的频率,理论研究表明,频率越高,发射电磁波的能力越强;第二振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间) 问:观察图14.3-1所示的振荡电路,说出这几个图的变化规律?(电容器极板间的距离逐渐增大,电场和磁场逐步扩展到电容器的外部,这样的电路称之为开放电路) 说明:实际应用的开放电路,如图丁所示,一端用导线与大地相连,这根导线称之为地线,另一端和高高地架设在空中的天线相连。无线电波就是通过这样的方式发射出去的 问:在电磁波发射过程中有哪几种方式呢?(①一种方式叫做调幅AM即使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变②另一种方法称之为调频FM即即使高频电磁波的频率随信号的强弱而变) 说明:使电磁波随各种信号的强弱而变的技术叫做调制 二、无线电波的接收 问:无线电波的接收需要经过几个过程?(①调谐②解调。电磁波在传播时如果遇到导体,会使导体中产生感应电流,当接收电磁波时,调节接收电路的固有频率使固有频率等于电磁波的频率,接收电路的振荡电流最大,这种现象称之为电谐振,相当于机械振动中的共振,使接收电路产生电谐振的过程就称之为调谐。调谐以后得到的高频电流还不是我们需要的声音和图象信息,还要使声音和图象信号从高频电流中还原出来,这个过程是调制的逆过程,所以叫做解调,调幅波的解调也叫检波)
三、电视 说明:电视的传播过程需要分两个过程:电视信号的发射和电视信号的接收。
四、移动电话 问:移动电话的原理是什么?(每一部移动电话都是一个无线电台,它可以将用户的声音转变为高频电信号发射到空中,同时又相当于一台收音机,捕捉到空中的电磁波,使用户接收到通话对方送来的信号) 问:移动电话与其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接。这种固定的电台叫做基地台或者基站。在城市中,移动通信基地台的天线建在高大建筑物上。
第三节、电磁波的发射和接收 板书设计 一、无线电波的发射 1、有效地辐射电磁波的条件:①足够高的频率②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间 2、电磁波发射方式①调幅AM②调频FM ??? 调制:使电磁波随各种信号的强弱而变的技术 二、无线电波的接收 1、无线电波的接过程? ①调谐②解调
第四节 信息化社会
教学目标:
了解常见传感器及其应用,体会传感器的应用给人们带来的方便。
了解信息的拾取、信息的传递、信息的处理、信息的记录的基础知识。
了解信息时代给人们的生活和工作方式带来哪些变革。
教学过程:
信息化社会,我们要了解信息技术的基础。
一、阅读课本105-111页了解本节内容,并回答下列问题:
1、????? 信息的拾取用何仪器? 2、????? 什么是传感器?
3、????? 传感器有哪些类型? 4、????? 举例说明哪些地方用到了传感器?
5、????? 信息传递的方式有哪些?6、????? 信号有哪些方式?
7、????? 信息记录方式? 8、????? 数字电视简介;
9、????? 信息时代、因特网与信息化生活。
二、如果需要用实验说明问题时,可以选择下列仪器:
声光控开关、烟雾传感器、启动器、驻极体话筒、电容式话筒、软盘、硬盘、光盘(dvd、vcd)
三、解决问题
1、????? 传感器;
2、????? 各种替代、延伸、补充人的感觉器官功能的科学技术手段;
3、????? 压力传感器、光敏传感器、热敏传感器、双金属传感器、磁敏传感器等;
4、????? 声光控开关、烟雾报警器、自动烘干机(手)等;
5、????? 有线:电线、光缆,无线:电磁波;
6、????? 模拟信号和数字信号;
7、????? 磁盘、光盘等记录手段;8、????? 参考课本;9、????? 学生自己介绍。
四、练习
课后“问题与练习”
课 题: 电磁感应现象 类型:新授课
目的要求:知道电磁感应现象的发现相关的物理学史;能根据实验事实归纳产生感应电流的条件.
重点难点:
教 具:
过程及内容:一、划时代的发现
奥斯特在1820年发现的电流磁效应,使整个科学界受到了极大的震动,它证实电现象与磁现象是有联系的。探究电与磁关系的崭新领域,突然洞开在人们面前,激发了科学家们的探索热情。一个接一个的新发现,象热浪一样冲击欧洲大陆,也激励着英国的科学界。
1821年,法拉第评价奥斯特的发现“它猛然打开了一个科学领域的大门,那里过去是一片漆黑,如今充满了光明。”
既然电能生磁,那么,磁是否能生电呢?如果磁能生电,又怎样才能实现呢?
英国科学家法拉第认为电和磁是一对和谐对称的自然现象,他坚定地相信存在着奥斯特效应的逆过程, 即磁力转化为电力的可能。他认为既然电荷可以在导体上产生感应电荷,电流也应该可以在导体上产生感应电流。早在1822年, 法拉第在笔记本中就记下了这样的信念: “一定要转磁为电”,他做了无数次的尝试,经历了一次次失败,但他坚信电与磁有联系,经十年努力,终于发现磁能生电。这是一个划时代的发现
二、电磁感应的发现历程
1820年, 奥斯特发现电流磁效应的时候,法拉第正在忙于化学研究,没有顾及到新的电磁现象。1821年,法拉第的一位朋友请法拉第为皇家学会的刊物《哲学杂志》撰写一篇文章,评价电磁学领域取得的新成果,这一偶然机会,把法拉第吸引到电磁学研究领域。
起初,法拉第仿照静电感应,试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使邻近的闭合导线中产生出稳定的电流,但都一次次地失败了。
例如: 1825年11月28日他做了以下几个实验:
实验1:两根长4米长的导线平行放置,用两张厚纸将它们隔开,先把其中的一根导线接到电池的两端通电,再把另一根与电流计相连。电流计的指针没有发生任何转动。
实验2:将空心螺线管接到电池的两极,把一直导线引进螺线管,直导线两端与电流计相连,没有任何效应发生。
实验3:将实验2中的直导线与电池两极相连,螺线管与电流计连接,仍无任何效应。
实验4:把两根导线互相缠绕着,先把其中的一根的两头接到电池上通电,把另一根的两头接到电流计上。没有观察到任何现象。
虽然法拉第的日记中记满了“没有现象”“毫无反应”“不行”等失败的记录,但他说:“如果实验不成功,只能表明我还不善于处置它;即使不成功,那也应当找出原因来”。
1831年8月29日,法拉第订做了一个软铁环,厚度大约2厘米,外径约15厘米,圆环上绕两个彼此绝缘的线圈A和B,B边的两端用一条铜导线连接,形成一个闭合回路。在铜线下面,平行放置一个小磁针。然后把A边与一组由10只电池组成的电池组相连接。法拉第在日记中记述道:“闭合开关,这时立刻观察到磁针上的效应,它振动起来并且最后停在原来的位置上。在断开A 边与电池的接线时,磁针又受到扰动。”这表明,一个电流通过铁环介质而感应出了另一个电流。这个实验通常被称为电磁感应的发现,
在这个发现之后,法拉第立即想到,铁环和线圈A是不是产生这一效应的必要条件?10月17日他在一个圆纸筒上绕了多层线圈,将一个圆柱形的磁棒插入线圈的一端。然后把磁棒迅速地塞入螺线圈中,这时线圈所连的电流计的指针动了;抽出磁棒时,指针又动了,但偏转的方向相反。每次把磁棒塞进或抽出时,这种效应都会重现。这就是所谓“磁电感应”现象。
最后,10月28日,法拉第把巴罗轮反过来运行。他转动一侧夹在马蹄形磁铁当中的铜盘,便可以在铜盘轴心和周缘两处引出电流。这实际上就是最早的发电机的雏型。
1831年11月24日,法拉第在向皇家学会提交的一个报告中,把这种现象定名为“电磁感应”,并概括了可以产生感应电流的五种类型:变化着的电流,变化着的磁场,运动的稳恒电流,运动的磁铁,在磁场中运动的导体。
三、电磁感应现象
电磁感应现象一:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动 时,导体中就产生电流。物理学中把这种现象叫做电磁感应,由电磁感应产生的电流叫做感应电流。
电磁感应现象二:磁铁在线圈中运动,线圈中产生感应电流。(即运动的磁铁)
电磁感应现象三:产生磁场的线圈中电流变化,感应线圈中产生感应电流。(即变化的电流或磁场)
N极插入、停在线圈中和抽出有无感应电流?动画:电磁感应演示
现象
磁铁动作
表针摆动方向
磁铁动作
表针摆动方向
N极插入线圈
?偏转
S极插入线圈
?偏转
N极停在线圈中
不?偏转
S极停在线圈中
?不偏转
N极从线圈抽出
?偏转
S极从线圈抽出
?偏转
归纳:在这个实验中,产生感应电流的条件是什么?
四、磁通量
为了说清楚产生电磁感应的条件,要用到一个物理量——磁通量φ 。
1、定义:穿过闭合回路的磁感线的条数。
2、理解:
两个闭合电路的面积相同,但穿过的磁通量不同。
那么哪些情况可以引起磁通量的变化?
①改变线圈所在位置的磁感应强度
②改变线圈的面积
③改变线圈与磁场方向所成夹角
思考:利用磁通量的知识,我们是否可以把前面探究中归纳的结论引申一步,找一找“产生感应电流的条件”与“磁通量”之间的关系呢? ——课本P47
当闭合线圈中磁通量发生变化时,线圈中出现感应电流。
进一步探究感应电流与磁通量变化的关系--课本 P48
结论:
只有当线圈A中电流发生变化,线圈B中才有感应电流
只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流
日内瓦年轻的科拉顿在1825年曾试图用一块磁铁在在螺线管中移动使线圈中产生出感应电流。为了排除磁铁移动对灵敏电流计的影响,他用很长的导线把连接于螺线管的电流计放在另一个房间内,他在两个房间里跑来跑去进行实验和观察,这当然是观察不到感应电流的。有人说, 如果科拉顿有一个助手专门来看管检流计, 也许历史就要改写了。我们在为科拉顿感到惋惜时, 同样清楚地看到科拉顿认识的局限。科拉顿发生错误的关键, 并不是由于缺少助手, 其主要原因还是未预料到磁产生电现象的暂态性, 没想到产生的电流会很快消失, 即没有预料到只有变化的磁才能产生电流, 必须在磁发生变化时才能观察到检流计指针的偏转。
课件29张PPT。《电磁感应现象 》回顾:永磁体:条形、蹄形磁铁通电导线通电螺线管磁感应强度:大小、方向、单位磁感线:方向(安培定则)、疏密程度对通电导线:安培力F=BIL对运动电荷:洛仑兹力F=qvB航海、电动机、显像管磁谱仪、地磁场一、划时代的发现
奥斯特在1820年发现的电流磁效应,使整个科学界受到了极大的震动,它证实电现象与磁现象是有联系的。探究电与磁关系的崭新领域,突然洞开在人们面前,激发了科学家们的探索热情。一个接一个的新发现,象热浪一样冲击欧洲大陆,也激励着英国的科学界。 1821年,法拉第评价奥斯特的发现“它猛然打开了一个科学领域的大门,那里过去是一片漆黑,如今充满了光明。” 英国科学家法拉第认为电和磁是一对和谐对称的自然现象,他坚定地相信存在着奥斯特效应的逆过程, 即磁力转化为电力的可能。他认为既然电荷可以在导体上产生感应电荷,电流也应该可以在导体上产生感应电流。早在1822年, 法拉既然电能生磁,那么,磁是否能生电呢?如果磁能生电,又怎样才能实现呢?第在笔记本中就记下了这样的信念: “一定要转磁为电”,他做了无数次的尝试,经历了一次次失败,但他坚信电与磁有联系,经十年努力,终于发现磁能生电。
这是一个划时代的发现二、电磁感应的发现历程 1820年, 奥斯特发现电流磁效应的时候,法拉第正在忙于化学研究,没有顾及到新的电磁现象。1821年,法拉第的一位朋友请法拉第为皇家学会的刊物《哲学杂志》撰写一篇文章,评价电磁学领域取得的新成果,这一偶然机会,把法拉第吸引到电磁学研究领域。 起初,法拉第仿照静电感应,试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使邻近的闭合导线中产生出稳定的电流,但都一次次地失败了。 例如: 1825年11月28日他做了以下几个实验:
实验1:两根长4米长的导线平行放置,用两张厚纸将它们隔开,先把其中的一根导线接到电池的两端通电,再把另一根与电流计相连。电流计的指针没有发生任何转动。
实验2:将空心螺线管接到电池的两极,把一直导线引进螺线管,直导线两端与电流计相连,没有任何效应发生。
实验3:将实验2中的直导线与电池两极相连,螺线管与电流计连接,仍无任何效应。
实验4:把两根导线互相缠绕着,先把其中的一根的两头接到电池上通电,把另一根的两头接到电流计上。没有观察到任何现象。 虽然法拉第的日记中记满了“没有现象”“毫无反应”“不行”等失败的记录,但他说:“如果实验不成功,只能表明我还不善于处置它;即使不成功,那也应当找出原因来”。 1831年8月29日,法拉第订做了一个软铁环,厚度大约2厘米,外径约15厘米,圆环上绕两个彼此绝缘的线圈A和B,B边的两端用一条铜导线连接,形成一个闭合回路。在铜线下面,平行放置一个小磁针。然后把A边与一组由10只电池组成的电池组相连接。法拉第在日记中记述道:“闭合开关,这时立刻观察到磁针上的效应,它振动起来并且最后停在原来的位置上。在断开A 边与电池的接线时,磁针又受到扰动。”这表明,一个电流通过铁环介质而感应出了另一个电流。这个实验通常被称为电磁感应的发现, 在这个发现之后,法拉第立即想到,铁环和线圈A是不是产生这一效应的必要条件?10月17日他在一个圆纸筒上绕了多层线圈,将一个圆柱形的磁棒插入线圈的一端。然后把磁棒迅速地塞入螺线圈中,这时线圈所连的电流计的指针动了;抽出磁棒时,指针又动了,但偏转的方向相反。每次把磁棒塞进或抽出时,这种效应都会重现。这就是所谓“磁电感应”现象。 最后,10月28日,法拉第把巴罗轮反过来运行。他转动一侧夹在马蹄形磁铁当中的铜盘,便可以在铜盘轴心和周缘两处引出电流。这实际上就是最早的发电机的雏型。 1831年11月24日,法拉第在向皇家学会提交的一个报告中,把这种现象定名为“电磁感应”,并概括了可以产生感应电流的五种类型:变化着的电流,变化着的磁场,运动的稳恒电流,运动的磁铁,在磁场中运动的导体。 法拉第简介:
法拉第(Michael Faraday,1791~1867年),英国家、化学家。1791年9月22日生于伦敦。父亲是铁匠,母亲识字不多,法拉第从小生长在贫苦的家庭中,不可能受到较多的教育。9岁时,父亲去世了。法拉第不得不去文具店当学徒。1805年到书店当图书装订工,使他有机会接触到各类书籍。每当他接触到有趣的书籍尤其是百科全书和有关电的书本时,简直使他着了迷。?
一次,法拉第去听著名科学家戴维的讲座,他认真地记笔记,并把它装成精美的书册。然后把这本笔记本和一封毛遂自荐的信于1812年圣诞节前夕,一起寄给戴维。在戴维的介绍下,法拉第进入皇家学院实验室并当了他的助手。
1821年他任皇家学院实验室总监。1824年被选为皇家学会会员。1825年接替戴维任实验室主任。1846年法拉第荣获伦福德奖章和皇家勋章。
1831年法拉第发现电磁感应现象。1834年他研究电流通过溶液时产生的化学变化,提出了法拉第电解定律。法拉第不计较名誉地位,更不计较钱财。他拒绝了制造商的高价聘请,谢绝了大家提名他为皇家学会会长和维多利亚女皇准备授与他的爵位,终身在皇家学院实验室工作,甘愿当个平民迈克尔·法拉第。 1867年8月25日法拉第与世长辞。
二、在物理学方面的科学成就
(1)制作了历史上第一台电动机
(2)发现了电磁感应现象
(3)在实验基础上总结出法拉第电磁感应定律
(4)制成第一台圆盘发电机
(5)提出了电场和磁场的概念
(6)预言了电磁波存在的可能性,并预言光可能是一种电磁振动的传播三、电磁感应现象
电磁感应现象一:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流。物理学中把这种现象叫做电磁感应,由电磁感应产生的电流叫做感应电流。 短片:探究电磁感应现象电磁感应现象二:磁铁在线圈中运动,线圈中产生感应电流。(即运动的磁铁)短片:电磁感应现象归纳:在这个实验中,产生感应电流的条件是什么?偏转不偏转偏转偏转不偏转偏转 N极插入、停在线圈中和抽出有无感应电流?动画:电磁感应演示电磁感应现象三:产生磁场的线圈中电流变化,感应线圈中产生感应电流。(即变化的电流或磁场)四、磁通量
为了说清楚产生电磁感应的条件,要用到一个物理量——磁通量φ 。
1、定义:穿过闭合回路的磁感线的条数。 φ= B S——不要求掌握2、理解: 两个闭合电路的面积相同,但穿过的磁通量不同。那么哪些情况可以引起磁通量的变化?①改变线圈所在位置的磁感应强度②改变线圈的面积③改变线圈与磁场方向所成夹角思考:利用磁通量的知识,我们是否可以把前面探究中归纳的结论引申一步,找一找“产生感应电流的条件”与“磁通量”之间的关系呢? ——课本P47将磁极插入线圈线圈中磁通量变大将磁极拔出线圈线圈中磁通量变小磁极停在线圈中磁通量不变线圈中出现电流线圈中无电流当闭合线圈中磁通量发生变化时,线圈中出现感应电流。进一步探究感应电流与磁通量变化的关系课本 P48开关总是闭合,迅速移动变阻器的滑片变化开关总是闭合,滑动变阻器不动不变开关断开瞬间增大开关闭合瞬间现象操作有电流产生有电流产生无电流产生有电流产生结论: 只有当线圈A中电流发生变化,线圈B中才有感应电流 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流磁通量减小分析论证归纳总结结论: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。小结
一、电磁感应:
1、磁通量:穿过闭合回路的磁感线的条数φ 。
φ= B S—— 不要求掌握
2、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线,
或穿过闭合电路的磁通量发生变化,产生感应电流的现象。
3、电磁感应产生的电流叫做感应电流。
二、产生感应电流条件:
穿过闭合电路的磁通量发生变化。 “Φ变”
“Φ变”的原因:可能是B变、S变、B与S间的夹角变日内瓦年轻的科拉顿在1825年曾试图用一块磁铁在螺线管中移动使线圈中产生出感应电流。为了排除磁铁移动对灵敏电流计的影响,他用很长的导线把连接于螺线管的电流计放在另一个房间内,他在两个房间里跑来跑去进行实验和观察,这当然是观察不到感应电流的。有人说, 如果科拉顿有一个助手专门来看管检流计, 也许历史就要改写了。当然, 历史不能假设, 我们在为科拉顿感到惋惜时, 同样清楚地看到科拉顿认识的局限。科拉顿发生错误的关键, 并不是由于缺少助手, 其主要原因还是未预料到磁产生电现象的暂态性, 没想到产生的电流会很快消失, 即没有预料到只有变化的磁才能产生电流, 必须在磁发生变化时才能观察到检流计指针的偏转。 摇绳能发电吗?
把一条大约10m长的电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上,形成闭合电路。两个同学迅速摇动这条电线,可以发电吗?简述你的理由。
你认为两个同学沿哪个方向站立时,摇绳发电的可能性比较大?试一试。课本 P50 1、图中所示的匀强磁场中有一闭合导线框,在下列几种情况下,线圈中是否产生感应电流? (1)保持线框平面始终与磁感线垂直,线框在磁场中上下运动? (2)保持线框平面始终与磁感线垂直,线框在磁场中左右运动? (3)线框绕轴线转动?课本 P50 2、图中所示的匀强磁场中的一闭合的弹簧线圈,先把线圈撑开,然后放手,让线圈收缩。在线圈收缩时,其中是否有感应电流?为什么?