【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