2.2-1 法拉第电磁感应定律 导学案 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 2.2-1 法拉第电磁感应定律 导学案 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 253.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-12 22:42:47 | ||
图片预览
文档简介
物理选必二 第二章 电磁感应 自学探究学案
学习内容：2.2-1法拉第电磁感应定律
主备: 时间 ： 月 日 班 级 姓名
教学目标-科学素养
物理观念：1. 理解和掌握法拉第电磁感应定律的内容和表达式。能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小.
科学思维：通过电磁感应实验现象，引导学生对影响电动势的因素的大胆猜测，培养学生分析推理能力。
科学探究: 经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程，体会用变化率定义物理量的方法
科学态度与价值观：感受科学家对规律的研究过程，培养学生探究科学的兴趣。
自主学习（认真阅读课本，独立思考，相信你一定行﹗）
一、感应电动势
穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中
就有感应电流。既然闭合电路中有感应电流，这个电路
中就一定有电动势(如甲乙图、丙丁图类比)。
1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的 叫作
感应电动势。
2.等效电源：产生 的那部分导体就相当于等效电源。（如图乙中的线圈，丁 图的ab棒）
思考：若电路没有闭合，回路中有没有感应电流？有没有感应电动势？
3.产生感应电动势的条件：
二．法拉第电磁感应定律
穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流，就有感生电动势，感应电动势的大小跟哪些因素有关？
观察实验，大胆猜测
如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验。
实验1. 将一根条形磁铁从同一高度插入线圈中的同
一位置，一次快速插入，一次缓慢插入。
现象：快插电流表指针偏角 ，慢插电流表指针偏角 。
实验2.将两根条形磁铁从同一高度插入线圈中的同一位置（和一根磁铁插入位置一样），一次快速插入（和一根磁铁插入速度一样快），一次缓慢插入（和一根磁铁插入速度一样慢）。
现象：两根磁铁快插电流表指针偏角 一根磁铁快插电流表指针偏角。
两根磁铁慢插电流表指针偏角 一根磁铁慢插电流表指针偏角。
（2）大胆猜测：感应电动势的大小跟哪些因素有关？
2.法拉第电磁感应定律：
最初由德国物理学家 、 在对理论和实验资料进行严格分析后先后指出的。因法拉第对电磁感应现象研究的巨大贡献，后人以法拉第的名字命名。
法拉第电磁感应定律：闭合电路中感应电动势的大小，跟 这一电路的 成 。
表达式：E= ，k是 。
在国际单位制中，k取 ，故E= 。
匝数为 n 的线圈，整个线圈中的感应电动势E= 。
（4）对法拉第电磁感应定律的强调、理解
①感应电动势E的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率，而与Φ的大小、 ΔΦ的大小没有必然的关系，与电路的电阻R无关；感应电流的大小与感应电动势E和回路总电阻R有关。
②E＝n一般只表示感应电动势的大小，不涉及其正负，计算时ΔΦ应取绝对值。感应电流的方向可以用楞次定律去判定。
磁通量变化率有三种表达方式
a.B不变，S变化，则＝B·；
b.B变化，S不变，则＝·S；
c.B、S变化，则＝。
③磁通量的变化率，当 时，是Φ-t图像上某点切线
的斜率，可反映单匝线圈瞬时感应电动势的大小和方向。
磁通量的变化率，当较大时，是磁通量的变化率的平
均值，是Φ-t图像上某点到坐标原点割线的斜率，反映单匝线圈
平均感应电动势的大小。由E＝n可求得整个线圈的平均感应电动势的大小。
通过闭合电路欧姆定律可求得电路中的平均电流I＝＝，通过电路中导体横截面的电量Q＝IΔt＝n。
典例精讲
例1. 一个匝数为100、面积为10cm2、电阻为 10Ω的线圈垂直磁场放置，把一个电阻为40Ω的电阻连接在线圈两端，在0. 5s内穿过线圈的磁场从9T减小到1T。求：
（1）线圈中的感应电动势；（2）通过电阻的电流；（3）线圈两端的电压。
例2.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场．若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则下列说法不正确的是（ ）
A. 线圈中0时刻感应电动势最大
B. 线圈中D时刻感应电动势为零
C. 线圈中D时刻感应电动势最大
D. 线圈中0至D时间内平均感应电动势为0.4V
例3．矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向
与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面
向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若
规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中
正确的是（ ）
A．B． C． D．
例4．如图所示，一不可伸长的细绳上端固定，下端系在边长的正方形金属框ad边的中点。金属框ab边和cd边的中点连线水平，其上方有垂直于金属框所在平面的匀强磁场。从开始，磁感应强度大小随时间的变化关系为。金属框的电阻，质量，细绳承受的最大拉力，重力加速度。经过一段时间细绳断裂，金属框下落。求：从开始到细绳断裂所经过的时间。
例5．如图所示，空间存在垂直于纸面的匀强磁场，在半径为a的圆形区域内部及外部，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B。一半径为b（b＞a）、电阻为R的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合。当内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线环截面的电荷量为（ ）
A． B．
C． D．
学习内容：2.2-1法拉第电磁感应定律
主备: 时间 ： 月 日 班 级 姓名
教学目标-科学素养
物理观念：1. 理解和掌握法拉第电磁感应定律的内容和表达式。能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小.
科学思维：通过电磁感应实验现象，引导学生对影响电动势的因素的大胆猜测，培养学生分析推理能力。
科学探究: 经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程，体会用变化率定义物理量的方法
科学态度与价值观：感受科学家对规律的研究过程，培养学生探究科学的兴趣。
自主学习（认真阅读课本，独立思考，相信你一定行﹗）
一、感应电动势
穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中
就有感应电流。既然闭合电路中有感应电流，这个电路
中就一定有电动势(如甲乙图、丙丁图类比)。
1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的 叫作
感应电动势。
2.等效电源：产生 的那部分导体就相当于等效电源。（如图乙中的线圈，丁 图的ab棒）
思考：若电路没有闭合，回路中有没有感应电流？有没有感应电动势？
3.产生感应电动势的条件：
二．法拉第电磁感应定律
穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流，就有感生电动势，感应电动势的大小跟哪些因素有关？
观察实验，大胆猜测
如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验。
实验1. 将一根条形磁铁从同一高度插入线圈中的同
一位置，一次快速插入，一次缓慢插入。
现象：快插电流表指针偏角 ，慢插电流表指针偏角 。
实验2.将两根条形磁铁从同一高度插入线圈中的同一位置（和一根磁铁插入位置一样），一次快速插入（和一根磁铁插入速度一样快），一次缓慢插入（和一根磁铁插入速度一样慢）。
现象：两根磁铁快插电流表指针偏角 一根磁铁快插电流表指针偏角。
两根磁铁慢插电流表指针偏角 一根磁铁慢插电流表指针偏角。
（2）大胆猜测：感应电动势的大小跟哪些因素有关？
2.法拉第电磁感应定律：
最初由德国物理学家 、 在对理论和实验资料进行严格分析后先后指出的。因法拉第对电磁感应现象研究的巨大贡献，后人以法拉第的名字命名。
法拉第电磁感应定律：闭合电路中感应电动势的大小，跟 这一电路的 成 。
表达式：E= ，k是 。
在国际单位制中，k取 ，故E= 。
匝数为 n 的线圈，整个线圈中的感应电动势E= 。
（4）对法拉第电磁感应定律的强调、理解
①感应电动势E的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率，而与Φ的大小、 ΔΦ的大小没有必然的关系，与电路的电阻R无关；感应电流的大小与感应电动势E和回路总电阻R有关。
②E＝n一般只表示感应电动势的大小，不涉及其正负，计算时ΔΦ应取绝对值。感应电流的方向可以用楞次定律去判定。
磁通量变化率有三种表达方式
a.B不变，S变化，则＝B·；
b.B变化，S不变，则＝·S；
c.B、S变化，则＝。
③磁通量的变化率，当 时，是Φ-t图像上某点切线
的斜率，可反映单匝线圈瞬时感应电动势的大小和方向。
磁通量的变化率，当较大时，是磁通量的变化率的平
均值，是Φ-t图像上某点到坐标原点割线的斜率，反映单匝线圈
平均感应电动势的大小。由E＝n可求得整个线圈的平均感应电动势的大小。
通过闭合电路欧姆定律可求得电路中的平均电流I＝＝，通过电路中导体横截面的电量Q＝IΔt＝n。
典例精讲
例1. 一个匝数为100、面积为10cm2、电阻为 10Ω的线圈垂直磁场放置，把一个电阻为40Ω的电阻连接在线圈两端，在0. 5s内穿过线圈的磁场从9T减小到1T。求：
（1）线圈中的感应电动势；（2）通过电阻的电流；（3）线圈两端的电压。
例2.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场．若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则下列说法不正确的是（ ）
A. 线圈中0时刻感应电动势最大
B. 线圈中D时刻感应电动势为零
C. 线圈中D时刻感应电动势最大
D. 线圈中0至D时间内平均感应电动势为0.4V
例3．矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向
与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面
向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若
规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中
正确的是（ ）
A．B． C． D．
例4．如图所示，一不可伸长的细绳上端固定，下端系在边长的正方形金属框ad边的中点。金属框ab边和cd边的中点连线水平，其上方有垂直于金属框所在平面的匀强磁场。从开始，磁感应强度大小随时间的变化关系为。金属框的电阻，质量，细绳承受的最大拉力，重力加速度。经过一段时间细绳断裂，金属框下落。求：从开始到细绳断裂所经过的时间。
例5．如图所示，空间存在垂直于纸面的匀强磁场，在半径为a的圆形区域内部及外部，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B。一半径为b（b＞a）、电阻为R的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合。当内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线环截面的电荷量为（ ）
A． B．
C． D．