人教版高中物理选修3-2 第四章 4.2探究电磁感兴的产生条件 上课课件
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-2 第四章 4.2探究电磁感兴的产生条件 上课课件 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.9MB | ||
| 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 | 2020-04-12 22:24:06 | ||
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文档简介
(共45张PPT)
导 入 新 课
电从何而来？
答案就在节！！！！
交流发电机模型
发电机转子：三峡电站
亚洲最大的风力发电站：新疆风力发电站
三峡工程
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感应电流的产生条件
重走法拉第之路
（experiment & exploring）
第二节 探究感应电流的产生条件
1.知识与技能
知道产生感应电流的条件。
会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
教 学 目 标
2.过程与方法
通过实验探究过程，培养和强化学生科学探究的基本思想和理性分析方法。
通过探究性实验之间逻辑关系的分析，使学生感悟“由现象到本质”的实验设计思想。
3.情感态度与价值观
经历科学探究的过程，培养学生的科学态度和科学精神。
通过科学进步和科技成果对生产生活方式的改变，激发学生热爱科学、热爱祖国的优秀品质！
教学重、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。
1.实验观察
2.分析论证
3.归纳结论
本 节 导 航
1.实验观察
知识回顾：磁通量
B垂直于S=>Φ =B·S
B平行于S =>Φ =0
B与S成一定夹角=>Φ =BS·cos0
公式仅适用于匀强磁场
-
磁通量是标量
法拉弟设想：把绕在磁铁上的导线和电流表连接起来组成一个闭合电路，结果发现指针不偏转，不能产生电流，换用强的磁铁或换用更灵敏电流表，也没有电流。
怎样才能产生电流呢？我们通过几个实验来说明这个问题吧。
三类典型实验情境
磁场和导体都不动，磁场变化。
导体不动，磁场动。
磁场动，导体不动。
归纳与概括
实验一：磁场不动，导体运动
——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。
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。
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。
表 1
现象分析：导体不切割磁力线时，电路中没有电流；而切割磁力线时闭合电路中有电流。回忆磁通量定义Φ＝BS（师生讨论）对闭合回路而言，所处磁场B未变，仅因为导体棒的运动使回路在磁场中部分面积变了，使穿过回路的磁通变化，故回路中产生了感应电流。
概括与总结：
当闭合电路的部分导体切割磁感线时，导体中就有感应电流产生
还有哪些情况可以产生感应电流呢？
实验二：导体不动，磁场运动
——向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出
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，如图4.2-2所示。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。
图4.2-2
研究对象：由线圈,电流表构成的闭合回路。
磁场提供：条形磁铁。
观察实验，记录现象
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。
表 2
现象分析：如图，（师生讨论）对线圈回路，当线圈与磁铁有沿轴线的相对运动时，所处磁场B因磁铁的远离和靠近而变化，而S未变，故穿过线圈的磁通变化，产生感应电流，而当磁铁不动时，线圈处B,S不变，故无感应电流。
，
概括与总结：
当线圈中的磁场发生变化时，线圈中就有感应电流产生。
实验三：磁场和导体都不动，磁场变化。
——模仿法拉第的实验
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。
移动变阻器滑片（或通断开关）观察电流表指针是否偏转？
研究对象：线圈B和电流表构成的闭合回路
磁场提供：通电线圈A
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。
现象分析：对线圈B，滑片移动或开关通断，引起A中电流变，则磁场变，穿过B的磁通变 ，故B中产生感应电流。当A中电流稳定时，磁场不变，磁通不变则B中无感应电流。
结论与实验二相同：
当线圈中的磁场发生变化时，线圈中就有感应电流产生。
归纳
（1）闭合电路中一段直导线在磁场中做割磁感线运动时，电路中有电流 。
（2）条形磁铁和线圈有沿轴线的相对运动时，线圈中有电流。
（3）原副线圈有沿轴线的相对运动时，线圈中有电流。
（4）原副线圈没有相对运动，但通过原线圈的电流有变化。
总结
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做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
2.分析论证
“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。
演示实验1：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：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）
磁场变强
磁场变弱
由于磁铁的插入与抽出，线圈中磁场的强弱在变化。
演示实验3：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）
磁通量变大
磁通量变小
由于线圈A中电流的变化，磁场也在变化
3.归纳结论
大家回想一下什么是磁通量？说出磁通量的物理意义以及引起磁通量变化的因素。
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。
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。
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。
总结
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（或感应电动势）。
产生感应电流的必要条件：
（1）闭合电路
（2）磁通量发生变化
课堂讨论
摇绳能发电吗？
长约十米的导线与一电流表形成闭合回路。两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗?简述你的理由
课外不妨试一试
课 堂 小 结
1.当闭合电路的部分导体切割磁感线时，
导体中就有感应电流产生。
2.当线圈中的磁场发生变化时，线圈中就有
感应电流产生。
3.原副线圈有沿轴线的相对运动时，线圈中有电流。
4.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（或感应电动势）。
课 堂 练 习
1.关于感应电流，下面说法正确的是（ ）
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 只要闭合电路中有部分导线做切割磁感线运动，导体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干线运动，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。
D
2.产生感应电流的必要条件:____________________ _________________________________
3.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有_____________________________
4.当线圈中_____________________的时候，线圈中就有感应电流产生。
感应电流
闭合电路
磁通量发生变化
磁场发生变化
导 入 新 课
电从何而来？
答案就在节！！！！
交流发电机模型
发电机转子：三峡电站
亚洲最大的风力发电站：新疆风力发电站
三峡工程
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感应电流的产生条件
重走法拉第之路
（experiment & exploring）
第二节 探究感应电流的产生条件
1.知识与技能
知道产生感应电流的条件。
会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
教 学 目 标
2.过程与方法
通过实验探究过程，培养和强化学生科学探究的基本思想和理性分析方法。
通过探究性实验之间逻辑关系的分析，使学生感悟“由现象到本质”的实验设计思想。
3.情感态度与价值观
经历科学探究的过程，培养学生的科学态度和科学精神。
通过科学进步和科技成果对生产生活方式的改变，激发学生热爱科学、热爱祖国的优秀品质！
教学重、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。
1.实验观察
2.分析论证
3.归纳结论
本 节 导 航
1.实验观察
知识回顾：磁通量
B垂直于S=>Φ =B·S
B平行于S =>Φ =0
B与S成一定夹角=>Φ =BS·cos0
公式仅适用于匀强磁场
-
磁通量是标量
法拉弟设想：把绕在磁铁上的导线和电流表连接起来组成一个闭合电路，结果发现指针不偏转，不能产生电流，换用强的磁铁或换用更灵敏电流表，也没有电流。
怎样才能产生电流呢？我们通过几个实验来说明这个问题吧。
三类典型实验情境
磁场和导体都不动，磁场变化。
导体不动，磁场动。
磁场动，导体不动。
归纳与概括
实验一：磁场不动，导体运动
——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。
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。
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。
表 1
现象分析：导体不切割磁力线时，电路中没有电流；而切割磁力线时闭合电路中有电流。回忆磁通量定义Φ＝BS（师生讨论）对闭合回路而言，所处磁场B未变，仅因为导体棒的运动使回路在磁场中部分面积变了，使穿过回路的磁通变化，故回路中产生了感应电流。
概括与总结：
当闭合电路的部分导体切割磁感线时，导体中就有感应电流产生
还有哪些情况可以产生感应电流呢？
实验二：导体不动，磁场运动
——向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出
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，如图4.2-2所示。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。
图4.2-2
研究对象：由线圈,电流表构成的闭合回路。
磁场提供：条形磁铁。
观察实验，记录现象
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。
表 2
现象分析：如图，（师生讨论）对线圈回路，当线圈与磁铁有沿轴线的相对运动时，所处磁场B因磁铁的远离和靠近而变化，而S未变，故穿过线圈的磁通变化，产生感应电流，而当磁铁不动时，线圈处B,S不变，故无感应电流。
，
概括与总结：
当线圈中的磁场发生变化时，线圈中就有感应电流产生。
实验三：磁场和导体都不动，磁场变化。
——模仿法拉第的实验
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。
移动变阻器滑片（或通断开关）观察电流表指针是否偏转？
研究对象：线圈B和电流表构成的闭合回路
磁场提供：通电线圈A
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。
现象分析：对线圈B，滑片移动或开关通断，引起A中电流变，则磁场变，穿过B的磁通变 ，故B中产生感应电流。当A中电流稳定时，磁场不变，磁通不变则B中无感应电流。
结论与实验二相同：
当线圈中的磁场发生变化时，线圈中就有感应电流产生。
归纳
（1）闭合电路中一段直导线在磁场中做割磁感线运动时，电路中有电流 。
（2）条形磁铁和线圈有沿轴线的相对运动时，线圈中有电流。
（3）原副线圈有沿轴线的相对运动时，线圈中有电流。
（4）原副线圈没有相对运动，但通过原线圈的电流有变化。
总结
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做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
2.分析论证
“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。
演示实验1：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：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）
磁场变强
磁场变弱
由于磁铁的插入与抽出，线圈中磁场的强弱在变化。
演示实验3：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）
磁通量变大
磁通量变小
由于线圈A中电流的变化，磁场也在变化
3.归纳结论
大家回想一下什么是磁通量？说出磁通量的物理意义以及引起磁通量变化的因素。
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。
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。
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。
总结
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（或感应电动势）。
产生感应电流的必要条件：
（1）闭合电路
（2）磁通量发生变化
课堂讨论
摇绳能发电吗？
长约十米的导线与一电流表形成闭合回路。两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗?简述你的理由
课外不妨试一试
课 堂 小 结
1.当闭合电路的部分导体切割磁感线时，
导体中就有感应电流产生。
2.当线圈中的磁场发生变化时，线圈中就有
感应电流产生。
3.原副线圈有沿轴线的相对运动时，线圈中有电流。
4.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（或感应电动势）。
课 堂 练 习
1.关于感应电流，下面说法正确的是（ ）
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 只要闭合电路中有部分导线做切割磁感线运动，导体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干线运动，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。
D
2.产生感应电流的必要条件:____________________ _________________________________
3.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有_____________________________
4.当线圈中_____________________的时候，线圈中就有感应电流产生。
感应电流
闭合电路
磁通量发生变化
磁场发生变化