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高中物理《探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件》的教案
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]
1.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過(guò)程
2.了解奧斯特、法拉第等科學(xué)家的科學(xué)思維方法
3.理解磁通量的概念，會(huì)用公式 計(jì)算穿過(guò)某一面積的磁通量和該公式中每一個(gè)物理量的物理意義
4.知道穿過(guò)某一面積的磁通量大小也可以用穿過(guò)這一面積的磁感線多少來(lái)表示，且與磁感線怎樣穿過(guò)（垂直該面或傾斜該面穿過(guò)）無(wú)關(guān)，如果有一條磁感線穿過(guò)某一面積但又穿過(guò)來(lái)一條，則穿過(guò)這一面積的磁通量為零。
5.知道磁通量的變化 等于末磁通量 與初磁通量 的差，即
6.理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。
穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，有兩個(gè)要點(diǎn)，一是閉合電路，二是磁通量變化；與穿過(guò)閉合電路的磁通量有無(wú)，多少無(wú)關(guān)，只要磁通量變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流，不變就沒(méi)有。如圖1所示，閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)垂直時(shí)，穿過(guò)線圈平面的磁通量最大，但此時(shí)磁通量不變，線圈中無(wú)感應(yīng)電流（可用示波器觀察）。
[自主學(xué)習(xí)]
1、定義： 的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中所產(chǎn)生的電流稱為 。
2、到了18世紀(jì)末，人們開(kāi)始思考不同自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系，一些科學(xué)家相信電與磁之間存在著某種聯(lián)系，經(jīng)過(guò)艱苦細(xì)致地分析、試驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)了電生磁，即電流的磁效應(yīng)； 發(fā)現(xiàn)了磁生電，即電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
3、 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為 ，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那段導(dǎo)體相當(dāng)于 ；
4、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是： 。
5、判斷感應(yīng)電流的方向利用 或 ，但前者應(yīng)用于閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，后者可應(yīng)用于一切情況。
[典型例題]
例1 如圖2所示，兩個(gè)同心圓形線圈a、b在同一水平面內(nèi)，圓半徑 ，一條形磁鐵穿過(guò)圓心垂直于圓面，穿過(guò)兩個(gè)線圈的磁通量分別為 和 ，則：
， ， ，（D）無(wú)法判斷
分析：在磁鐵的內(nèi)部磁感線從S極指向N極，在磁鐵的外部磁感線從N極指向S極；故從下向上穿過(guò)的磁感線條數(shù)一樣多，但面積越大從上向下穿過(guò)來(lái)的磁感線條數(shù)越多，則磁感線的條數(shù)差越少，磁通量越少，C正確
例2 光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖3所示，拋物線的方程是 ，下部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是 的直線（圖中的虛線所示）。一個(gè)小金屬塊從拋物線上 （ba）處以速度V沿拋物線自由下滑，假設(shè)拋物線足夠長(zhǎng)，金屬塊沿拋物線下滑后產(chǎn)生的總熱量是：
分析：金屬塊可以看成一圈一圈的線圈組成的，線圈在進(jìn)、出磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，金屬塊的機(jī)械能越來(lái)越少，上升的最大高度越來(lái)越小，最后限定在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，由能量守恒定律 ，所以D正確。
[針對(duì)訓(xùn)練]
1、1831年8月29日，法拉第終于取得突破性進(jìn)展。這次他用一個(gè)軟鐵圓環(huán)，環(huán)上繞兩個(gè)互相絕緣的線圈A和B，如圖4所示，他在日記中寫(xiě)道：“使一個(gè)有10對(duì)極板，每板面積為4平方英寸的電池充電。用一根銅導(dǎo)線將一個(gè)線圈，或更確切地說(shuō)把B邊的線圈的兩個(gè)端點(diǎn)連接，讓銅線通過(guò)一個(gè)距離，恰好經(jīng)過(guò)一根磁針的上方（距鐵環(huán)3英尺遠(yuǎn)）然后把電池連接在A邊線圈的兩端；這時(shí)立即觀察到磁針的效應(yīng)，它振蕩起來(lái)，最后又停在原先的位置上，一旦斷開(kāi)A邊與電池的連接，磁針再次被擾動(dòng)�！�(以上載自郭奕玲 沈慧君所著物理學(xué)史，清華大學(xué)出版社)
在法拉第的這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，（1）電路的連接是：A線圈與 ，B線圈 。法拉第觀察到的現(xiàn)象是： （2）線圈與電源接通時(shí)，小磁針 ，說(shuō)明另一個(gè)線圈中產(chǎn)生了 。并且最后小磁針又 。
2、下列說(shuō)法正確的是：
(A)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中一定有感應(yīng)電流
(B)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中一定有感應(yīng)電流
(C)只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生
(D)只要穿過(guò)閉合電路磁通量發(fā)生變化，電路中一定有感應(yīng)電流
3、關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是：
(A)導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
(B)導(dǎo)體垂直磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
(C)閉合電路在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，電路內(nèi)一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
(D)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
4、關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是：
(B) 閉合線圈放在變化的磁場(chǎng)中，必然有感應(yīng)電流產(chǎn)生
(C) 閉合正方形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直磁感線運(yùn)動(dòng)，必然產(chǎn)生感應(yīng)電流
(D) 穿過(guò)閉合線圈的磁通量變化時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流
(E) 穿過(guò)閉合電路的磁感線條數(shù)發(fā)生變化時(shí)，電路中有感應(yīng)電流
[能力訓(xùn)練]
1、如圖5所示，條形磁鐵穿過(guò)一閉合彈性導(dǎo)體環(huán)，且導(dǎo)體環(huán)位于條形磁鐵的中垂面上，如果把導(dǎo)體環(huán)壓扁成橢圓形，那么這一過(guò)程中：
(B) 穿過(guò)導(dǎo)體環(huán)的磁通量減少，有感應(yīng)電流產(chǎn)生
(C) 穿過(guò)導(dǎo)體環(huán)的磁通量增加，有感應(yīng)電流產(chǎn)生
(D) 穿過(guò)導(dǎo)體環(huán)的磁通量變?yōu)榱�，無(wú)感應(yīng)電流
(E) 穿過(guò)導(dǎo)體環(huán)的磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流
2．金屬矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做如圖6所示的運(yùn)動(dòng)，線圈中有感應(yīng)電流的是：
3、如圖7所示，一個(gè)矩形線圈與通有相同大小電流的平行直導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，且處于兩直導(dǎo)線的中央，則線框中有感應(yīng)電流的是;
(E) 兩電流同向且不斷增大 （B）兩電流同向且不斷減小
(C)兩電流反向且不斷增大 (D)兩電流反向且不斷減小
4、如圖8所示，線圈兩端接在電流表上組成閉合回路，在下列情況中，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是
(A)線圈不動(dòng)，磁鐵插入線圈 (B)線圈不動(dòng)，磁鐵拔出線圈
(C)磁鐵插在線圈內(nèi)不動(dòng) (D)磁鐵和線圈一塊平動(dòng)
5、一個(gè)處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的閉合線圈中有一定的磁通量穿過(guò)，能使該回路產(chǎn)生感應(yīng)電流的是：
A 改變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度
B 改變回路平面與磁場(chǎng)方向的夾角
C 改變閉合線圈所圍成的面積
D 線圈在磁場(chǎng)中平移
6、如圖9所示，直導(dǎo)線中通以電流I，矩形線圈與電流共面，下列情況能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是：
(A) 電流I增大 （B）線圈向右平動(dòng)
(C)線圈向下平動(dòng) (D)線圈繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)
7、如圖10所示，線圈abcd在磁場(chǎng)區(qū)域ABCD中，下列哪種情況下線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生：
（A）把線圈變成圓形（周長(zhǎng)不變）
(B)使線圈在磁場(chǎng)中加速平移
(C)使磁場(chǎng)增強(qiáng)或減弱
(D)使線圈以過(guò)ad的直線為軸旋轉(zhuǎn)
8、閉合矩形線圈跟磁感線方向平行，如圖11所示，下列那種情況線圈中有感應(yīng)電流：
(A) 線圈繞ab軸轉(zhuǎn)動(dòng)
(B)線圈垂直紙面向外平動(dòng)
(C)線圈沿ab軸向下移動(dòng)
(D)線圈繞cd軸轉(zhuǎn)動(dòng)
9、如圖12所示，開(kāi)始時(shí)矩形線圈平面與磁場(chǎng)垂直，且一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)一半在勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，若要使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列方法可行的是：
(A)以ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng)
(B)以 為軸轉(zhuǎn)動(dòng)
(C)以ad為軸轉(zhuǎn)動(dòng) （小于60）
(D)以bc為軸轉(zhuǎn)動(dòng)（小于 ）
10、如圖13所示，在條形磁鐵的外面套著一個(gè)閉合彈簧線圈，若把線圈四周向外拉，使線圈包圍的面積變大，這時(shí)：
(A) 線圈中有感應(yīng)電流 （B）線圈中無(wú)感應(yīng)電流
(C)穿過(guò)線圈的磁通量增大 (D)穿過(guò)線圈的磁通量減小
[學(xué)后反思]
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參考答案
自主學(xué)習(xí)：1.利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電 感應(yīng)電流2.法拉第 3.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 電源
4.穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化 5.右手定則 楞次定律
針對(duì)訓(xùn)練 1.（1）電源連接 兩端點(diǎn)連在一起
（2）振蕩（振動(dòng)） 感應(yīng)電流 停在原位置
2．D 3.D 4.CD
能力訓(xùn)練 1.B 2.A 3.CD 4.AB 5.ABC 6.ABD 7.ACD
8.A 9.ABD 10.AD
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