【正文】 第四章 電磁感應 劃時代的發(fā)現(xiàn) 教學目標 （一）知識與技能 1．知道與電流磁效應和電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)相關的物理學史。 2．知道電磁感應、感應電流的定義。 （二）過程與方法 領悟科學探究中提出問題、觀察實驗、分析論證、歸納總結等要素在研究物理問題時的重要性。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 1．領會科學家對自然現(xiàn)象、自然規(guī)律的某些猜想在科學發(fā)現(xiàn)中的重要性。 2．以科學家不怕失敗、勇敢面對挫折的堅強意志激勵自己。 教學重點、難點 教學重點 知道與電流磁效應和電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)相關的物理學史。領悟科學探究的 方法和艱難歷程。培養(yǎng)不怕失敗、勇敢面對挫折的堅強意志。 教學難點 領悟科學探究的方法和艱難歷程。培養(yǎng)不怕失敗、勇敢面對挫折的堅強意志。 教學方法 教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，討論、交流學習成果。 教學手段 計算機、投影儀、錄像片 教學過程 一、奧斯特夢圓“電生磁” 電流的磁效應 引導學生閱讀教材有關奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應的內(nèi)容。提出以下問題，引導學生思考并回答： （ 1）是什么信念激勵奧斯特尋找電與磁的聯(lián)系的？在這之前，科學研究領域存在怎樣的歷史背景？ （ 2）奧斯特的研究是一帆風順的嗎？奧斯特 面對失敗是怎樣做的？ （ 3）奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應的過程是怎樣的？用學過的知識如何解釋？ （ 4）電流磁效應的發(fā)現(xiàn)有何意義？談談自己的感受。 學生活動：結合思考題，認真閱讀教材，分成小組討論，發(fā)表自己的見解。 二、法拉第心系“磁生電” 電磁感應現(xiàn)象 教師活動：引導學生閱讀教材有關法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應的內(nèi)容。提出以下問題，引導學生思考并回答： （ 1）奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應引發(fā)了怎樣的哲學思考？法拉第持怎樣的觀點？ （ 2）法拉第的研究是一帆風順的嗎？法拉第面對失敗是怎樣做的？ （ 3）法拉第做了大量實驗都是以 失敗告終，失敗的原因是什么？ （ 4）法拉第經(jīng)歷了多次失敗后，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，他發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的具體的過程是怎樣的？之后他又做了大量的實驗都取得了成功，他認為成 功的“秘訣”是什么？ （ 5）從法拉第探索電磁感應現(xiàn)象的歷程中，你學到了什么？談談自己的體會。 學生活動：結合思考題，認真閱讀教材，分成小組討論，發(fā)表自己的見解。 三、科學的足跡 科學家的啟迪 教材 P4 偉大的科學家法拉第 教材 四、實例探究 【 例 1】 發(fā)電的基本原理是電磁感應。發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的科學家是（ C） A．安培 B．赫茲 C．法拉第 D．麥克斯韋 【 例 2】 發(fā)現(xiàn)電流磁效應現(xiàn)象的科學家是 __奧斯特 __，發(fā)現(xiàn)通電導線在磁場中受力規(guī)律的科學家是 _安培 _，發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的科學家是 _法拉第 _，發(fā)現(xiàn)電荷間相互作用力規(guī)律的的科學家是 _庫侖 _。 【 例 3】 下列現(xiàn)象中屬于電磁感應現(xiàn)象的是（ B） A．磁場對電流產(chǎn)生力的作用 B．變化的磁場使閉合電路中產(chǎn)生電流 C．插在通電螺線管中的軟鐵棒被磁化 D．電流周圍產(chǎn)生磁場 五、學生的思考： 我們可以通過哪些實驗與現(xiàn)象來說明（證實）磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象有 聯(lián)系 如何讓磁生成電？ 、探究電磁感應的產(chǎn)生條件 教學目標 （一）知識與技能 1．知道產(chǎn)生感應電流的條件。 2．會使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實驗。 （二）過程與方法 學會通過實驗觀察、記錄結果、分析論證得出結論的科學探究方法 （三）情感、態(tài)度與價值觀 滲透物理學方法的教育，通過實驗觀察和實驗探究，理解感應電流的產(chǎn)生條件。舉例說明電磁感應在生活和生產(chǎn)中的應用。 教學重點、難點 教學重點： 通過實驗觀察和實驗探究，理解感應電流的產(chǎn)生條件。 教學難點： 感應電流的產(chǎn)生條件。 教學方法 實驗觀察法、分析 法、實驗歸納法、講授法 教學手段 條形磁鐵（兩個），導體棒，示教電流表，線圈（粗、細各一個），學生電源，開關，滑動變阻器，導線若干， 教學過程 一、基本知識 （一）知識準備 ①磁通量 定義：公式： ?=BS 單位： 符號： 推導： B=?/S，磁感應強度又叫磁通密度，用 Wb/ m2 表示 B 的單位； 計算：當 B 與 S 垂直時，或當 B 與 S 不垂直時， ?的計算 ②初中知識回顧：當閉合電路的一部分做切割磁感線運動時，電路中會產(chǎn)生感應電流。 電磁感應現(xiàn)象：由磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象 （二）新課講解 實驗一：閉合電路的部分導 線在勻強磁場中切割磁感線，教材 P6 圖 探究導線運動快慢與電流表示數(shù)大小的關系 . 實驗二：向線圈中插入磁鐵 ,或把磁鐵從線圈中抽出 ,教材 P6 圖 探究磁鐵插入或抽出快慢與電流表示數(shù)大小的關系 模仿法拉第的實驗：通電線圈放入大線圈或從大線圈中拔出，或改變線圈中電流的大小（改變滑線變阻器的滑片位置），教材 P7圖 探究將小線圈從大線圈中抽出或放入快慢與電流表示數(shù)的關系 分析論證： 實驗一：磁場強度不發(fā)生變化，但閉合線圈的面積發(fā)生變化； 實驗二：①磁鐵插入線圈時， 線圈的面積不變，但磁場由弱變強； ②磁鐵從線圈中抽出時，線圈的面積也不改變，磁場由強變?nèi)酰? 實驗三：①通電線圈插入大線圈時，大線圈的面積不變，但磁場由弱變強； ②通電線圈從大線圈中抽出時，大線圈的面積也不改變，但磁場由強變?nèi)酰? ③當迅速移動滑線變阻器的滑片，小線圈中的電流迅速變化，電流產(chǎn)生的磁場也隨之而變化，而大線圈的面積不發(fā)生變化，但穿過線圈的磁場強度發(fā)生了變化。 歸納總結： 在幾種實驗中，有的磁感應強度沒有發(fā)生變化，面積發(fā)生了變化；而又有的線圈的面積沒有變化，但穿過線圈的磁感應強度發(fā)生了變 化。其共同點是穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化。磁通量變化的快慢與閉合回路中感應電流的大小有關。 結論：只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生。 課堂總結： 產(chǎn)生感應電流的條件：①電路閉合；②穿過閉合電路的磁通量發(fā)生改變 電磁感應現(xiàn)象：利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應現(xiàn)象 感應電流：由磁場產(chǎn)生的電流叫感應電流 例題分析 例 右圖哪些回路中比會產(chǎn)生感應電流 例 如圖，要使電流計 G 發(fā)生偏轉可采用的方法是 A、 K 閉合或斷開的瞬間 B、 K 閉合， P 上下滑動 C、在 A 中插入鐵芯 D、在 B 中插入鐵芯 練習與作業(yè) 關于電磁感應，下列說法中正確的是 A導體相對磁場運動，導體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應電流 B 導體做切割磁感線的運動，導體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應電流 C 閉合電路在磁場中做切割磁感線的運動，電路中一定會產(chǎn)生感應電流 D 穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中一定會產(chǎn)生感應電流 恒定的勻強磁場中有一圓形閉合圓形線圈，線圈平面垂直于磁場方向，當線圈在此磁場 中做下列哪種運動時，線圈中能產(chǎn)生感應電流 A線圈沿自身所在的平面做勻速運動 B 線圈沿自 身所在的平面做加速直線運動 C 線圈繞任意一條直徑做勻速轉動 D 線圈繞任意一條直徑做變速轉動 如圖，開始時距形線圈平面與磁場垂直，且一半在勻強磁場外，另一半在勻強磁場內(nèi)，若要使線圈中產(chǎn)生感應電流，下列方法中可行的是 A以 ab 為軸轉動 B 以 oo/為軸轉動 C 以 ad 為軸轉動（轉過的角度小于 600） D 以 bc 為軸轉動（轉過的角度小于 600） 如圖，距形線圈 abcd 繞 oo/軸在勻強磁場中勻速轉動，下列說法中正確的是 A線圈從圖示位置轉過 90?的過程中，穿過線圈的磁通量不斷減小 B 線圈從圖示位置轉過 90?的過程中，穿過線圈的磁通量不斷增大 C 線圈從圖示位置轉過 180?的過程中，穿過線圈的磁通量沒有發(fā)生變化 D 線圈從圖示位置轉過 360?的過程中，穿過線圈的磁通量沒有發(fā)生變化 在無限長直線電流的磁場中，有一閉合的金屬線框 abcd，線框平面與直導線 ef在同一平面內(nèi)（如圖），當線框做下列哪種運動時，線框中能產(chǎn)生感應電流 A、水平向左運動 B、豎直向下平動 C、垂直紙面向外平動 D、繞 bc 邊轉動 法拉第電磁感應定律 教學目標 （一）知識與技能 1．知道什么叫感應電動勢。 2．知道磁通量的變 化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別 Φ 、 ΔΦ 、 E=△Φ /△ t。 3．理解法拉第電磁感應定律內(nèi)容、數(shù)學表達式。 4．知道 E=BLvsinθ 如何推得。 5．會用 E=n△Φ /△ t 和 E=BLvsinθ 解決問題。 （二）過程與方法 通過推導到線切割磁感線時的感應電動勢公式 E=BLv，掌握運用理論知識探究問題的方法。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 1．從不同物理現(xiàn)象中抽象出個性與共性問題，培養(yǎng)學生對不同事物進行分析，找出共性與個性的辯證唯物主義思想。 2．了解法拉第探索科學的方法，學習他的執(zhí)著的科學探究精神。 教學重 點、難點 教學重點： 法拉第電磁感應定律。 教學難點： 平均電動勢與瞬時電動勢區(qū)別。 教學方法 演示法、歸納法、類比法 教學手段 多媒體電腦、投影儀、投影片。 教學過程 一、基本知識 感應電動勢 電磁感應現(xiàn)象：利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應現(xiàn)象 產(chǎn)生感應電流的條件：線路閉合，閉合回路中磁通量發(fā)生變化。 感應電動勢：在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢 產(chǎn)生條件：回路中的磁通量發(fā)生變化但回路不一定閉合 與什么因素有關：穿過線圈的磁通量的變化快慢（ ??/?t）有關（由前提節(jié)的實驗分析可得） 注意：磁通量的 大小 ?。磁通量的變化 ??。磁通量的變化快慢（ ??/?t）的區(qū)分 法拉第電磁感應定律 內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比。 公式：單匝線圈： E=??/?t 多匝線圈： E=n??/?t 適用范圍：普遍適用 導線切割磁感線時產(chǎn)生的感應電動勢 計算公式： E=BL vsin?。 ?— 導線的運動方向與磁感線的夾角。 推導方法： 條件：導線的運動方向與導線本身垂直 適用范圍：勻強磁場，導線切割磁感線 單位： 1V=1T?1m?1m/s=1Wb/s 反電動勢 電動機轉 動時，線圈中也會產(chǎn)生感應電動勢，感應電動勢總要削弱電源電動勢的作用，我們就把感應電動勢稱為反電動勢；其作用是阻礙線圈的轉動。教材 P12。 電動機在使用時的注意點： 二、例題分析 例 如圖，導體平行磁感線運動，試求產(chǎn)生的感應電動勢的大小（速度與磁場的夾角 ?，導線長度為 L） 例 如右圖 ,電容器的電容為 C,兩板的間距為 d,兩板間靜止一個質(zhì)量為 m,電量為 +q 的微粒 ,電容器 C 與一個半徑為 R 的圓形金屬環(huán)相連 , 金屬環(huán)內(nèi)部充滿垂直紙面向里的勻強磁場 .試求 : ?B/?t 等于多少 ? 例 如右圖 , 無限長金 屬三角形導軌 COD 上放一根無限長金屬導體棒 MN,拉動 MN 使它以速度 v 向右勻速運動 ,如果導軌和金屬棒都是粗細相同的均勻導體 ,電阻率都相同 ,那么 MN 運動過程中 ,閉合回路的 A感應電動勢保持不變 B 感應電動流保持不變 C 感應電動勢逐漸增大 D 感應電動流逐漸增大 三、練習與作業(yè) 如右圖，平行放置的金屬導軌 M、 N 之間的距離為 L；一金屬桿長為 2L，一端以轉軸o/固定在導軌 N上，并與 M無摩擦接觸，桿從垂直于導軌的位置，在導軌平面內(nèi)以角速度 ?順時針勻速轉動至另一端 o/脫離導軌 M。若兩 導揮間是一磁感應強度為 B ，方向垂直于紙面向里的勻強磁場，不計一切電阻，則在上述整個轉動過程中 A、金屬桿兩端的電壓不斷增大 B、 o/端的電勢總是高于 o 端的電勢 C、兩導軌間的最大電壓是 2BL2? D、兩導軌間的平均電壓是 271/2BL2?/2? 如右圖，在磁感應強度為 B 的勻強磁場中，一直角邊長度為 a，電阻為 R的等腰直角三角形導線框以速度 v 垂直于斜邊方向在紙面內(nèi)運動，磁場與紙面垂直，則導線框的斜邊產(chǎn)生的感應電動勢為 ，導線框中的感應電流強度為 。 如左圖， 一邊長為 a，電阻為 R 的正方形導線框，以恒定的速度 v 向右進入以 MN 為邊界的勻強磁場，磁場方向垂直于線框平面，磁感應強度為 B， MN 與線框的邊成 45?角，則在線框進入磁場過程中產(chǎn)生的感應電流的最大值等于 如圖，長為 L 的金屬桿在垂直紙面向里的磁感應強度為 B 的勻強磁場中，沿逆時針方向繞 o 點在紙面內(nèi)勻速轉動，若角速度為 ?，則桿兩端 a、 b 和 o 間的電勢差 U a o= 以及 Ubo= 半徑為 10cm、電阻為 ?