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正文內(nèi)容

20xx高中物理(人教版)選修3-2全套(編輯修改稿)

2025-01-14 13:05 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 影教材圖,穿過閉會回路的磁場增強(qiáng),在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。是什么力充當(dāng)非靜電力使得自由電荷發(fā)生定向運(yùn)動呢?英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為,磁場變化時(shí)在空間激發(fā)出一種電場,這種電場對自由電荷產(chǎn)生了力的作用,使自由電荷運(yùn)動起來, 形成了電流,或者說產(chǎn)生了電動勢。這種由于 磁場的變化而激發(fā)的電場叫感生電場 。 感生電場對自由電荷的作用力充當(dāng)了非靜電力。由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,叫做感生電動勢。 洛倫茲力與動生電動勢 : (投影)思 考與討論。 ( 1) 導(dǎo)體 中自由電荷(正電荷)具有水平方向的速度,由左手定則可判斷受到沿棒向上的洛倫茲 力作用,其合運(yùn)動 是斜向上的。 ( 2) 由電荷不會一直運(yùn)動下去。因?yàn)?C、 D兩端聚集電荷越來越多,在 CD 棒間產(chǎn)生的電場越來越強(qiáng),當(dāng)電場力等于洛倫茲力時(shí),自由電荷不再定向運(yùn)動。 ( 3) c點(diǎn) 電勢高。 4.導(dǎo)體棒中電流是 由 D指向 C的。 一段導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源,這時(shí)非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。由于導(dǎo)體運(yùn)動而產(chǎn)生的電動勢叫 動生電動勢 。 如圖所示,導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電流,試分析電路中的能量轉(zhuǎn)化情況。 導(dǎo)體棒中的電流受到安培力作用,安培力的方向與運(yùn)動方向相反,阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動,導(dǎo)體棒要克服安培力做功,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。 (四)實(shí)例探究 感生電場與感生電動勢 [來源 :學(xué)科網(wǎng) ZXXK] 【例 1】 如圖所示,一個(gè)閉合電路靜止于磁場中,由于磁場強(qiáng)弱的變化,而使電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢,下列說法中正確的是( ) A.磁場變化時(shí),會在在空間中激發(fā)一種電場 B.使電荷定向移動形成電流的力是磁場力 C.使電荷定向移動形成電流的力是電場力 D.以上說法都不對 洛侖茲力與動生電動勢 【例 2】如圖所示,導(dǎo)體 AB 在做切割磁感線運(yùn)動時(shí),將產(chǎn)生一個(gè)電動勢,因而在電路中有電流通過,下列說法 中正確的是( ) A.因?qū)w運(yùn)動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢 B.動生電動勢的產(chǎn)生與洛侖茲力有關(guān) C.動生電動勢的產(chǎn)生與電場力有關(guān) D.動生電動勢和感生電動勢產(chǎn)生的原因是一樣的 解析:如圖所示,當(dāng)導(dǎo)體向右運(yùn)動時(shí),其內(nèi)部的自由電子因受向下的洛侖茲力作用向下運(yùn)動,于是在棒的 B端出現(xiàn)負(fù)電荷,而在棒的 A 端顯示出正電荷,所以 A 端電勢比 B 端高.棒 AB磁場變強(qiáng) 就相當(dāng)于一個(gè)電源,正極在 A端。 綜合應(yīng)用 【例 3】如圖所示,兩根相距為 L 的豎直平行金屬導(dǎo)軌位于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,導(dǎo)軌電阻不計(jì),另外兩根與上述光滑導(dǎo)軌保持良好接觸的金屬桿 ab、 cd 質(zhì)量均為 m,電阻均為 R,若要使 cd 靜止不動,則 ab 桿應(yīng)向 _________運(yùn)動,速度大小為 _______,作用于 ab桿上的外力大小為 ____________ 答案 : 222 LBmgR 2mg (四)反思總結(jié),當(dāng)堂檢測。 八 、板書設(shè)計(jì) 一、感應(yīng)電場與感生電動勢 磁場的變化而激發(fā)的電場叫感生電場 。 感生電場對自由電荷的作 用力充當(dāng)了非靜電力。由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,叫做感生電動勢。 二、洛倫茲力與動生電動勢 一段導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源,這時(shí)非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。由于導(dǎo)體運(yùn)動而產(chǎn)生的電動勢叫 動生電動勢。 教學(xué)反思 第 6 節(jié) 《 互感和自感 》 一 、教材分析 本節(jié)內(nèi)容是電磁感應(yīng)現(xiàn)象在技術(shù)中的應(yīng)用,也是學(xué)生在 認(rèn)知上對電磁感應(yīng)規(guī)律的進(jìn)一步鞏固與深化。教材對互感部 分內(nèi)容的編寫比較簡單,在學(xué)生熟悉的法拉第的實(shí)驗(yàn)中抽象出自感的概念,然后簡介其應(yīng)用和防止,課堂應(yīng)把重心降落在對自感的教學(xué)中。教材對自感的編寫順序是:提出自感概念→演示實(shí)驗(yàn)(通電自感)→理論分析→演示實(shí)驗(yàn)(斷電自感)→理論分析→ ?? 二、學(xué)情分析 學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電路的基本常識以及電磁感應(yīng)的相關(guān)規(guī)律,學(xué)會判斷回路是否會產(chǎn)生感應(yīng)電流以及感應(yīng)電流的方向,而且還掌握了感應(yīng)電動勢的大小與什么因素有關(guān)。即已經(jīng)學(xué)會對互感現(xiàn)象的分析,但頭腦中沒有互 感這個(gè)概念而已,也沒有意 識到當(dāng)通過線圈變化的電流時(shí),線圈本 身也會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。學(xué)習(xí)中對自感現(xiàn)象的解釋以及分析相關(guān)的自感現(xiàn)象是學(xué)生遇到的最大挑戰(zhàn)。 三、教學(xué)目標(biāo) (一)知識與技能 1.知道什么是互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象。 2.知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量,知道它的單位及其大小的決定因素。 3.知道自感現(xiàn)象的利與弊及對它們的利用和防止。 4.能夠通過電磁感應(yīng)部分知識分析通電、斷電自感現(xiàn)象的原因及磁場的能量轉(zhuǎn)化問題。 (二)過程與方法 1.通過對兩個(gè)自感實(shí)驗(yàn)的觀察和討論, 提高 觀察能力和分析推理能力。 2.通過自感現(xiàn)象的利弊學(xué)習(xí) , 掌握 客觀全面認(rèn)識問題的 方法 。 (三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀 初步形成特殊 和一般 的辯證唯物主義觀點(diǎn) 四、 教學(xué) 重點(diǎn)和難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn) : 自感現(xiàn)象。 教學(xué)難點(diǎn) : 自感現(xiàn)象 的原因 分析 五、教學(xué)手段與策略 : 以“驗(yàn)為基礎(chǔ),過程為主線,變式為手段,思維為中心”的教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。 七、教學(xué)過程 (一)引入新課 提問:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么? 引起回路磁通量變化的原因有哪些? (二)進(jìn)行新課 互感現(xiàn)象 在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒有用導(dǎo)線連接,當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí),在另一個(gè)線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢?請同學(xué)們用學(xué)過的知識加以分析說明。 當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí),它產(chǎn)生的磁場就發(fā)生變化,變化的磁場 在周圍空間產(chǎn)生感生電場,在感生電場的作用下,另一個(gè)線圈中的自由電荷定向運(yùn)動,于是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 當(dāng)一個(gè) 線圈中電流變化,在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象,稱為 互感 ?;ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,稱為 互感電動勢 。 利用互感現(xiàn)象,可以把能量從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈。因此,互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。請大家舉例說明。 變壓器,收音機(jī)里的磁性天線。 [ 自感現(xiàn)象 提出問題 :當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時(shí),會不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢? [實(shí)驗(yàn) 1]演示通電自感現(xiàn)象。 畫出電路圖(如圖所示), A A2 是規(guī)格完全一樣的燈泡。閉合電鍵 S,調(diào)節(jié)變阻器 R,使 A A2 亮度相同,再調(diào)節(jié)R1,使兩燈正常發(fā)光,然后斷開開關(guān) S。重新閉合 S,觀察到什么現(xiàn)象?(實(shí)驗(yàn)反復(fù)幾次) 現(xiàn)象:跟變阻器串聯(lián)的燈泡 A2 立刻正常發(fā)光,跟線圈 L 串聯(lián)的燈泡A1逐漸亮起來。 提問:為什么 A1 比 A2 亮得晚一些?試用所學(xué)知識(楞次定律)加以分析說明。 電路接通時(shí),電流由零開始增加,穿過線圈 L的磁通量逐漸增加 , L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向與原來的電流方向相反,阻礙 L中電流增加,即推遲了電流達(dá)到正常值的 時(shí)間。 [實(shí)驗(yàn) 2]演示斷電自感。 畫出電路圖(如圖所示)接通電路,待燈泡 A 正常發(fā)光。然后斷開電路,觀察到什么現(xiàn)象? 現(xiàn)象: S斷開時(shí), A燈突然閃亮一下才熄滅。 提問:為什么 A燈不立刻熄滅? 當(dāng) S斷開時(shí), L中的電流突然減弱,穿過 L的磁通量逐漸減少, L中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,方向與原電流方向相同,阻礙原電流減小。 L 相當(dāng)于一個(gè)電源,此時(shí) L與 A構(gòu)成閉合回路,故 A中還有一段持續(xù)電流。燈 A閃亮一下,說明流過 A的電流比原電流大。 用多媒體課件在屏幕上打出 i— t變化圖,如下圖所示 . 結(jié)論: 導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫 自感現(xiàn)象 。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫 自感電動勢 。 3.自感系數(shù) 自感電動勢的大小決定于哪些因素呢?請同學(xué)們閱讀教材內(nèi) 容。然后用自己的語言加以概括,并回答有關(guān)問題。 自感電動勢的大小決定于哪些因素?說出自感電動勢的大小的計(jì)算公式。 自感電動勢的 大小與線圈中電流的變化率 tI?? 成正比,與線圈的自感系數(shù) L成正比。寫成公式為 : E =L tI?? ; L 叫自感系數(shù)呢,自感系數(shù)是用來表示線圈的自感特性的物理量。 實(shí)驗(yàn)表明,線圈越大,越粗,匝數(shù)越多,自感系數(shù)越大。另外,帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)大得多。 自感系數(shù)的單位:亨利,符號 H,更小的單位有毫亨( mH)、微亨(μ H) 1H=103 mH 1H=106μ H 4.磁場的能量 提問:在斷電自感的實(shí)驗(yàn)中,為什么開關(guān)斷開后,燈泡的發(fā)光會持續(xù)一段時(shí)間?甚至?xí)仍瓉砀??試從能量的角度加以討論? 學(xué)生分組討論。 師生共同活動:推斷出能量可能存儲在磁場中。 以上只能是一種推斷 ,電磁場具有能量 還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 教材最后一段說,線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性 ”,應(yīng)該怎樣理 解?電的“慣性”大小與什么有關(guān)? 當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間,自感電動勢都要阻礙線圈中電流的變化,使線圈中的電流不能立即增大到最大值或不能立即減小為零,因此可以借用力學(xué)中的術(shù)語,說線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”。線圈的自感系數(shù)越大,這個(gè)現(xiàn)象越明顯,可見,電的“慣性”大小決定于線圈的自感系數(shù)。 (四)實(shí)例探究 自感現(xiàn)象的分析與判斷 【例 1】如圖所示,電路甲、乙中,電阻 R和自感線圈 L 的電阻值都很小,接通 S,使電路達(dá)到穩(wěn) 定,燈泡 D發(fā)光。則 ( ) A.在電路甲中,斷開 S, D將逐漸變暗 B.在電路甲中,斷開 S, D將先變得更亮,然后漸漸變暗 C.在電路乙中,斷開 S, D將漸漸變暗 D.在電路乙中,斷開 S, D將變得更亮,然后漸漸變暗 正確選項(xiàng)為 AD 【例 2】如圖所示,自感線圈的自感系數(shù)很大,電阻為零。電鍵K原來是合上的,在 K斷開后,分析: ( 1)若 R1> R2,燈泡的亮度怎樣變化? ( 2)若 R1< R2,燈泡的亮度怎樣變化? ( 1)因 R1> R2,即 I1< I2,所以小燈泡在 K 斷開后先突然變到某一較暗狀態(tài),再逐漸變暗到最后熄滅。 ( 2)因 R1< R2,即 I1> I2,小燈泡在 K 斷開后電流從原來的 I2突變到 I1(方向相反),然后再漸漸變小,最后為零,所以燈泡在 K 斷開后先變得比原來更亮,再逐漸變暗到熄滅。 (五)反思總結(jié),當(dāng)堂檢測 教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容,并進(jìn)行當(dāng)堂檢測。 八 、板書設(shè)計(jì) 167。 一、互感現(xiàn)象 當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化,在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象,稱為 互感 ?;ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,稱為 互感電動勢 。 二、自感現(xiàn)象 導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫 自感現(xiàn)象 。 三、自感系數(shù) 自感現(xiàn)象中產(chǎn) 生的電動勢叫 自感電動勢 。公式: E =L tI?? L叫自感系數(shù),是用來表示線圈的自感特性的物理量。 ( 1)線圈越大,越粗,匝數(shù)越多,自感系數(shù)越大。 ( 2)帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)大得多。 自感系數(shù)的單位:亨利,符號 H,更小的單位有毫亨( mH)、微亨(μ H) 1H=103 mH 1H=106μ H 四.磁場的能量 課后反思: 第 7 節(jié) 《 渦流 電磁阻尼和電磁驅(qū)動 》 一 、教材分析 本節(jié)是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,在實(shí)際中有許多應(yīng)用。渦流和自感現(xiàn) 象以及許多現(xiàn)象一樣,都有利弊兩個(gè)方面。教學(xué)中應(yīng)充分應(yīng)用這些實(shí)例,培養(yǎng)學(xué)生全面認(rèn)識和對待事物的科學(xué)態(tài)度。 二、學(xué)情分析 學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電路的基本常識以及電磁感應(yīng)的相關(guān)規(guī)律,學(xué)會判斷回路是否會產(chǎn)生感應(yīng)電流以及感應(yīng)電流的方向,而且還掌握了感應(yīng)電動勢的大小與什么因素有關(guān)。即已經(jīng)學(xué)會對自感現(xiàn)象的分析,但頭腦中沒有渦流這個(gè)概念而已,也沒有意識到渦流現(xiàn)象,線圈本身也會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。學(xué)習(xí)中對渦流現(xiàn)象的解釋以及分析是學(xué)生遇到的最大挑戰(zhàn)。 三、教學(xué)目標(biāo) (一)知識與技能 1.知道渦流是如何產(chǎn)生的。 2.知道渦流對我們有不 利和有利的兩方面,以及如何利用和防止。 3.知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動。 (二)過程與方法 運(yùn)用和掌握電磁感應(yīng)實(shí)際問題的分析和解決方法 。 (三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀 感悟 辯證唯物主義的 世界觀和方法論 。 四、 教學(xué) 重點(diǎn) 和 難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn): 渦流的概念及其應(yīng)用 ; 電磁阻尼和電磁驅(qū)動的實(shí)例分析。 教學(xué)難點(diǎn): 電磁阻尼和電磁驅(qū)動的實(shí)例分析。 五、教學(xué)手段與策略 : 通過演示實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn) 六、 教學(xué)用具: 電機(jī)、變壓器鐵芯、演示渦流生熱裝置(可拆變壓器)、電磁阻尼演示裝置(示教電流表、微安表、彈簧、條形磁鐵 ),電磁驅(qū)動演示裝置( U形磁鐵、能繞軸轉(zhuǎn)動的鋁框)。 七、教學(xué)過程 (一)引入新課 展示 提問 1:出示電動機(jī)、變壓器鐵芯,引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察其鐵芯有什么特點(diǎn)? [ 討論 :它們的鐵芯都不是整塊金屬,而是由許多薄片疊合而成的。 提出問題 2:為什么要這樣做呢?用一個(gè)整塊的金屬做鐵心不是更省事兒?學(xué)習(xí)了渦流的知識,同學(xué)們就會知道其中的奧秘。 (二)進(jìn)行新課 渦流 [演示 實(shí)驗(yàn) 1]渦流生熱實(shí)驗(yàn)。 在可拆變壓器的一字鐵下面加一塊厚約 2 m
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