1、 高中物理课堂教学教案 年 月 日 课 题 4.2 探究电磁感应的产生条件 课 型 新授课 教 学 目 标 （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、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。 教 学 方 法 实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法 教 学 手 段 条形磁铁（
2、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， 教学活动 （一）引入新课 “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
3、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 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。 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
4、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 活 动 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
5、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。 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 分组讨论，学生代表发言。 演示实验 1 中，部分导体切
6、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 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） 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） 3、归纳总结 请大家思考以上几个产生感应电
7、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。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。 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
8、变化，闭合电路中就有感应电流产生。 （四）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 。BS1S2012 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1B2BS212 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（ ） 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
9、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，可知磁通量增加，磁通量减小，磁通量增加， 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
10、， 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
11、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 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S 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 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 （ ） AWb/m 2 BN/Am Ckg/As 2 Dkg/Cm 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
12、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：
13、画出电流周围的磁感线分布情况。 答案：C 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 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 （ ） A B C D 答案：D 作 业 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。 板 书 设 计 教 学 后 记
