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教案1(分享孫廣志老師的博客)

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電磁感應教案 4.2 探究電磁感應的產(chǎn)生條件 默認分類 2009-12-05 22:51:07 閱讀72 評論0 字號:大中小   高中物理課堂教學教案 年 月  日   課 題   § 4.2 探究電磁感應的產(chǎn)生條件   課 型   新授課   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,     教學活動 (一)引入新課 “科學技術是第一生產(chǎn)力!痹诼娜祟悮v史長河中,隨著科學技術的進步,一些重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的問世,極大地解放了生產(chǎn)力,推動了人類社會的發(fā)展,特別是我們剛剛跨過的二十世紀,更是科學技術飛速發(fā)展的時期。經(jīng)濟建設離不開能源,人類發(fā)明也離不開能源,而最好的能源是電能,可以說人類離不開電。飲水思源,我們忘不了為發(fā)現(xiàn)和使用電能做出卓越貢獻的科學家——法拉第。 1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應,法拉第由此受到啟發(fā),開始了“由磁生電”的探索,經(jīng)過十年堅持不懈的努力,于1831年8月29日發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象,開辟了人類的電氣化時代。 本節(jié)課我們就來探究電磁感應的產(chǎn)生條件。 (二)進行新課 1、實驗觀察 (1)閉合電路的部分導體切割磁感線 在初中學過,當閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時,電路中會產(chǎn)生感應電流,如圖4.2-1所示。 演示:導體左右平動,前后運動、上下運動。觀察電流表的指針,把觀察到的現(xiàn)象記錄在表1中。如圖所示。 觀察實驗,記錄現(xiàn)象。 表1   導體棒的運動   表針的擺動方向   導體棒的運動   表針的擺動方向   向右平動   向左   向后平動   不擺動   向左平動   向右   向上平動   不擺動   向前平動   不擺動   向下平動   不擺動   結論:只有左右平動時,導體棒切割磁感線,有電流產(chǎn)生,前后平動、上下平動,導體棒都不切割磁感線,沒有電流產(chǎn)生。   還有哪些情況可以產(chǎn)生感應電流呢? (2)向線圈中插入磁鐵,把磁鐵從線圈中拔出 演示:如圖4.2-2所示。把磁鐵的某一個磁極向線圈中插入,從線圈中拔出,或靜止地放在線圈中。觀察電流表的指針,把觀察到的現(xiàn)象記錄在表2中。 觀察實驗,記錄現(xiàn)象。 表2   磁鐵的運動   表針的擺動方向   磁鐵的運動   表針的擺動方向   N極插入線圈   向右   S極插入線圈   向左   N極停在線圈中   不擺動   S極停在線圈中   不擺動   N極從線圈中抽出   向左   S極從線圈中抽出   向右   結論:只有磁鐵相對線圈運動時,有電流產(chǎn)生。磁鐵相對線圈靜止時,沒有電流產(chǎn)生。     (3)模擬法拉第的實驗 演示:如圖4.2-3所示。線圈A通過變阻器和開關連接到電源上,線圈B的兩端與電流表連接,把線圈A裝在線圈B的里面。觀察以下幾種操作中線圈B中是否有電流產(chǎn)生。把觀察到的現(xiàn)象記錄在表3中。 觀察實驗,記錄現(xiàn)象。 表3   操作   現(xiàn)象   開關閉合瞬間   有電流產(chǎn)生   開關斷開瞬間   有電流產(chǎn)生   開關閉合時,滑動變阻器不動   無電流產(chǎn)生   開關閉合時,迅速移動變阻器的滑片   有電流產(chǎn)生   結論:只有當線圈A中電流變化時,線圈B中才有電流產(chǎn)生。   2、分析論證 分組討論,學生代表發(fā)言。 演示實驗1中,部分導體切割磁感線,閉合電路所圍面積發(fā)生變化(磁場不變化),有電流產(chǎn)生;當導體棒前后、上下平動時,閉合電路所圍面積沒有發(fā)生變化,無電流產(chǎn)生。 演示實驗2中,磁體相對線圈運動,線圈內(nèi)磁場發(fā)生變化,變強或者變?nèi)酰ň圈面積不變),有電流產(chǎn)生;當磁體在線圈中靜止時,線圈內(nèi)磁場不變化,無電流產(chǎn)生。(如圖4.2-4) 演示實驗3中,通、斷電瞬間,變阻器滑動片快速移動過程中,線圈A中電流變化,導致線圈B內(nèi)磁場發(fā)生變化,變強或者變?nèi)酰ň圈面積不變),有電流產(chǎn)生;當線圈A中電流恒定時,線圈內(nèi)磁場不變化,無電流產(chǎn)生。(如圖4.2-5) 3、歸納總結 請大家思考以上幾個產(chǎn)生感應電流的實例,能否從本質(zhì)上概括出產(chǎn)生感應電流的條件? 實例1中,部分導體切割磁感線,磁場不變,但電路面積變化,從而穿過電路的磁通量變化,從而產(chǎn)生感應電流;實例2中,導體插入、拔出線圈,線圈面積不變,但磁場變化,同樣導致磁通量變化,從而產(chǎn)生感應電流;實例3中,通斷電的瞬間,滑動變阻器的滑動片迅速滑動的瞬間,都引起線圈A中電流的變化,最終導致線圈B中磁通量變化,從而產(chǎn)生感應電流。從這三個實例看見,感應電流產(chǎn)生的條件,應是穿過閉合電路的磁通量變化。 引起感應電流的表面因素很多,但本質(zhì)的原因是磁通量的變化。因此,電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的條件可以概括為: 只要穿過閉合電路的磁通量變化,閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生。    (四)實例探究 關于磁通量的計算 【例1】如圖所示,在磁感應強度為 B的勻強磁場中有一面積為S的矩形線圈abcd,垂直于磁場方向放置,現(xiàn)使線圈以ab邊為軸轉180°,求此過程磁通量的變化? 錯解:初態(tài) ,末態(tài) ,故 。 錯解分析:錯解中忽略了磁通量的正、負。 正確解法:初態(tài)中 ,末態(tài) ,故 關于電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的條件 【例2】在圖所示的條件下,閉合矩形線圈中能產(chǎn)生感應電流的是(  )   答案:EF 【例3】(綜合性思維點撥)如圖(甲)所示,有一通電直導線MN水平放置,通入向右的電流I,另有一閉合線圈P位于導線正下方且與導線位于同 一豎直平面,正豎直向上運動。問在線圈P到達MN上方的過程中,穿過P的磁通量是如何變化的?在何位置時P中會產(chǎn)生感應電流? 解:根據(jù)直流電流磁場特點,靠近導線處磁場強,遠離導線處磁場弱。把線圈P從MN下方運動到上方過程中的幾個特殊位置如圖(乙)所示,可知Ⅰ→Ⅱ磁通量增加,Ⅱ→Ⅲ磁通量減小,Ⅲ→Ⅳ磁通量增加,Ⅳ→Ⅴ磁通量減小,所以整個過程磁通量變化經(jīng)歷了增加→減小→增加→減小,所以在整個過程中P中都會有感應電流產(chǎn)生。 關于電磁感應現(xiàn)象的實際應用 【例4】如圖所示是生產(chǎn)中常用的一種延時繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個線圈A和B。線圈A跟電源連接,線圈B的兩端接在一起,構成一個閉合回路。在斷開開關S的時候,彈簧E并不能立即將銜鐵D拉起,因而不能使觸頭C(連接工作電路)立即離開,過一段時間后觸頭C才能離開,延時繼電器就是這樣得名的。試說明這種繼電器的原理。 解析:線圈A與電源連接,線圈A中有恒定電流,產(chǎn)生恒定磁場,有磁感線穿過線圈B,但穿過線圈B的磁通量不變化,線圈 B中無感應電流。斷開開關S時,線圈A中電流迅速減減小為零,穿過線圈B的磁通量也迅速減少,由于電磁感應,線圈B中產(chǎn)生感應電流,由于感應電流的磁場對銜鐵D的吸引作用,觸頭C不離開;經(jīng)過一小段時間后感應電流減弱,感應電流磁場對銜鐵D的吸引力減小,當彈簧E的作用力比磁場力大時,才將銜鐵D拉起,觸頭C離開. 鞏固練習 1.關于磁通量、磁通密度、磁感應強度,下列說法正確的是(  ) A.磁感應強度越大的地方,磁通量越大 B.穿過某線圈的磁通量為零時,由B= 可知磁通密度為零 C.磁通密度越大,磁感應強度越大 D.磁感應強度在數(shù)值上等于1 m2的面積上穿過的最大磁通量  答案:CD 2.下列單位中與磁感應強度的單位“特斯拉”相當?shù)氖牵?nbsp; ) A.Wb/m2  B.N/A·m C.kg/A·s2  D.kg/C·m  答案:ABC 3.關于感應電流,下列說法中正確的是(  ) A.只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中就一定有感應電流 B.只要閉合導線做切割磁感線運動,導線中就一定有感應電流 C.若閉合電路的一部分導體不做切割磁感線運動,閉合電路中一定沒有感應電流 D.當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時,閉合電路中一定有感應  電流 答案:D 4.在一長直導線中通以如圖所示的恒定電流時,套在長直導線上的閉合線環(huán)(環(huán)面與導線垂直,長直導線通過環(huán)的中心),當發(fā)生以下變化時,肯定能產(chǎn)生感應電流的是(  ) A.保持電流不變,使導線環(huán)上下移動 B.保持導線環(huán)不變,使長直導線中的電流增大或減小 C.保持電流不變,使導線在豎直平面內(nèi)順時針(或逆時針)轉動 D.保持電流不變,環(huán)在與導線垂直的水平面內(nèi)左右水平移動 解析:畫出電流周圍的磁感線分布情況。 答案:C 5.如圖所示,環(huán)形金屬軟彈簧,套在條形磁鐵的中心位置。若將彈簧沿半徑向外拉,使其面積增大,則穿過彈簧所包圍面積的磁通量將(  ) A.增大   B.減小 C.不變    D.無法確定如何變化  答案:B 6.行駛中的汽車制動后滑行一段距離,最后停下;流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰;降落傘在空中勻速下降;條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈,線圈中產(chǎn)生電流。上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程 A.物體克服阻力做功 B.物體的動能轉化為其他形式的能量 C.物體的勢能轉化為其他形式的能量 D.物體的機械能轉化為其他形式的能量

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