高中物理人教版选修3-2教案　4．2《探究感应电流的产生条件》

探究感应电流的产生条件
教学目标
知识与技能
(1)知道什么是电磁感应现象．
(2)能根据实验事实归纳产生感应电流的条件．
(3)会运用产生感应电流的条件判断具体实例中有无感应电流．
过程与方法
(1)体会科学探索的过程特征，领悟科学的思维方法．
(2)通过实验探究，归纳概括出利用磁场产生电流的条件，培养学生的观察、操作、探究、概括能力．
情感、态度与价值观
(1)通过本节课的学习，激发学生的求知欲望，培养他们严谨的科学态度．
(2)通过对物理学中对称美、简洁美的介绍赏析，培养学生欣赏物理学中美的情怀．
教学重难点
1．通过实验探究、归纳概括出利用磁场产生电流的条件的过程．
2．学生对实验现象的分析总结——磁通量的变化．
教学准备
灵敏电流计、蹄形磁铁、线框、条形磁铁、螺线管、电源、滑动变阻器、导线、多媒体课件等．
引入新课
【提出问题】
在伦敦奥运会男子花剑比赛中，雷声以15∶13击败对手，获得了金牌，打破了中国男子花剑金牌零的突破，为祖国赢得了荣誉．大家想一下，击剑比赛中是如何记录比赛成绩的？
答案点拨：是用运动员头盔上的指示灯发出的闪光来记录比赛成绩的．
为什么运动员头盔上的指示灯会发光呢？我们很容易就能够想到是产生的感应电流点亮了指示灯，这节课我们就来探究感应电流的产生条件．
新课教学
【课件展示】
法拉第的实验
法拉第是用自制的简单仪器发现电磁感应现象的．法拉第用的实验装置如图甲所示，两个线圈绕在一个铁环上，一个线圈A接电源，另一个线圈B接电流表．在他给线圈A通电或断电的瞬间，发现线圈B中出现了电流．图乙是法拉第实验用的自制线圈．

后来，他去掉了铁环，并把两个线圈稍微分开一点，在给线圈A通电的瞬间，发现线圈B中仍然出现电流，只是比较弱，这就是人类发现电磁感应现象的最初的实验，它成了物理学发展史中的一个重要里程碑．
【知识回顾】
我们在初中已经学过，当闭合导体回路的一部分做切割磁感线的运动时，闭合导体回路中会产生感应电流．
问题：进行探究导体切割磁感线产生感应电流的实验，应该如何选择实验器材？
答案点拨：(1)产生磁场的物体：蹄形磁铁、条形磁铁、通电螺线管等；(2)显示电流的器材：灵敏电流计；(3)切割磁感线的物体：导体棒、导线等．
利用多媒体课件展示实验方案、实验装置的实物连接图、实验现象的记录表格等．

导体棒动作 指针是否偏转
水平向右运动
水平向左运动
斜向运动
竖直上下运动
思考讨论：除此之外，还有哪些情况可以产生感应电流呢？
【探究实验】
1．向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中抽出

(1)介绍实验装置，说明实验目的．
(2)每个小组进行分工，明确每个同学的操作要求．
(3)按照实验要求连接好电路，进行实验，记录实验现象，填写表格．
(4)根据实验现象进行分析，得出实验结论.
磁铁的动作 表针摆动方向 磁铁的动作 表针摆动方向
N极插入线圈 S极插入线圈
N极停在线圈中 S极停在线圈中
N极从线圈中抽出 S极从线圈中抽出
2．模仿法拉第的实验

(1)介绍实验装置，说明实验目的．
(2)每个小组进行分工，明确每个同学的操作要求．
(3)按照实验要求连接好电路，进行实验，记录实验现象，填写表格．
(4)根据实验现象进行分析，得出实验结论．
实验操作 表针偏转
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合时，滑动变阻器不动
开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片
【分析论证】
根据以上探究实验进行分析，尝试归纳感应电流的产生条件．
1．闭合电路与磁铁发生相对运动时，线圈中的磁场强弱变化，可以产生感应电流．

2．开关通断或滑动变阻器的滑片迅速移动时，线圈A中的电流变化，线圈A中电流产生的磁场强弱发生变化，线圈B中可以产生感应电流．

总结：当闭合导体回路所处的磁场强弱发生变化时，闭合导体回路中就会产生感应电流．
问题：如图所示，在导体切割磁感线的过程中，导体回路中产生感应电流．但是，闭合导体回路中的磁感应强度不变化，为什么也可以产生感应电流？

答案点拨：闭合导体回路中能够产生感应电流，是因为导体切割磁感线．虽然磁场的强弱没有变化，但是闭合导体回路所包围的面积发生了变化．
【归纳总结】
只要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．
【知识拓展】
利用多媒体课件展示磁通量的相关知识．
(1)物理意义：表示穿过某一面积的磁感线条数的多少．用字母符号Φ表示．
(2)计算公式：Φ＝BS，式中B为匀强磁场的磁感应强度，S为有磁感线穿过且与B垂直的有效面积．
如图所示，1和2为垂直磁场放置的两个圆环，虚线框内有匀强磁场，由于环1和环2在磁场中的面积相同，所以穿过这两个圆环的磁通量是相等的．

(3)国际单位：韦伯，符号是Wb，1 Wb＝1 T·m2.
(4)磁通量是标量．若规定磁感线穿入这个平面为正，则穿出为负．若穿过一个面的磁感线来自相反方向，则穿过这个面的磁通量应为其代数和．
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，垂直于磁场放置，现使线圈以ab边为轴转180°，若规定初态的磁通量为正，即Φ1＝BS，则末态的磁通量Φ2＝－BS.

(5)穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关．因为穿过线圈的磁感线条数与匝数无关，所以线圈多匝时，不影响磁通量的计算．
三、课堂小结
我们通过实验探究了电磁感应产生的条件：不论什么原因，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会有感应电流产生．
本节课我们除了要掌握产生感应电流的条件外，更重要的是要掌握物理探究实验的探究方法，体验探究过程．
四、布置作业
问题与练习：1、2、3.
板书设计
2 探究感应电流的产生条件
1.感应电流的产生条件
只要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
2.磁通量
(1)物理意义：表示穿过某一面积的磁感线条数的多少
(2)计算公式：Φ＝BS，式中B为匀强磁场的磁感应强度，S为有磁感线穿过且与B垂直的有效面积
(3)国际单位：韦伯，符号是Wb，1 Wb＝1 T·m2
(4)磁通量是标量．若规定磁感线穿入这个平面为正，则穿出为负
(5)穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关,,,)