电磁感应规律的应用练习题及答案解析
1．下列说法中正确的是( )
A．感生电场是由变化的磁场产生
B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场
C．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手定则来判定
D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向
解析：选AC.磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和右手定则判断，A、C项正确．
图4－5－14
2．如图4－5－14所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是( )
A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势
B．动生电动势的产生与洛伦兹力有关
C．动生电动势的产生与电场力有关
D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
解析：选AB.根据动生电动势的定义，A项正确．动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，B项正确，C、D项错误．
图4－5－15
3．如图4－5－15所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一带正电小球质量为m，电荷量为q，在槽内沿顺时针做匀速圆周运动，现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场，且B逐渐增加，则( )
A．小球速度变大B．小球速度变小
C．小球速度不变 D. 以上三种情况都有可能
解析：选A.在此空间中，没有闭合导体，但磁场的变化，使空间产生感应电场．据楞次定律得出图示感应电场，又因小球带正电荷，电场力与小球速度同向，电场力对小球做正功，小球速度变大．A选项正确．
图4－5－16
4．如图4－5－16所示，一个由导体做成的矩形线圈，以恒定速率v运动，从无场区进入匀强磁场区，磁场宽度大于矩形线圈的宽度da，然后出来，若取逆时针方向的电流为正方向，那么在下图中的哪一个图能正确地表示回路中电流对时间的函数关系( )
图4－5－17
解析：选C.当线圈开始运动，尚未进入磁场区时，没有产生感应电流，当ab边切割磁感线时产生的感应电动势为定值，因此感应电流也为定值，方向为逆时针(正)．当cd边进入磁场时，ab和cd边产生的感应电动势互相抵消，没有感应电流，当线圈继续运动，在磁场中只有cd边时，感应电流是顺时针(为负)，数值与前者的等大，cd边离开磁场后，线圈无感应电流，所以C项才是正确的．
图4－5－18
5．把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图4－5－18所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：
(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压U MN；
(2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率．
解析：(1)导体棒运动产生电流，它相当于电源，内阻为R，电动势为E＝Blv＝2Bav.
画出等效电路图如图所示，根据右手定则，金属棒中电流从N流向M，所以M相当于电源的正极，N相当于电源的负极．
外电路总电阻为R外＝R2
2R ＝
1
2
R，
根据闭合电路欧姆定律，棒上电流大小为：
I＝
E
R外＋R
＝
2Bav
1
2
R＋R
＝
4Bav
3R
，
棒两端电压是路端电压U MN＝
R外
R外＋R
·E＝
2
3
Bav.
(2)圆环和金属棒上的总热功率为：
P＝EI＝2Bav·4Bav
3R
＝
8B2a2v2
3R
.
答案：(1)4Bav
3R
，从N流向M
2
3
Bav(2)
8B2a2v2
3R
一、选择题
图4－5－19
1．某空间出现了如图4－5－19所示的一组闭合的电场线，这可能是( )
A．沿AB方向磁场的迅速减弱
B．沿AB方向磁场的迅速增强
C．沿BA方向磁场的迅速增强
D．沿BA方向磁场的迅速减弱
解析：选AC.假设存在圆形闭合回路，回路中应产生与电场同向的感应电流，由安培定则知，感应电流的磁场向下，所以根据楞次定律，引起感应电流的应是方向向下的磁场迅
速减弱或方向向上的磁场迅速增强，故A、C正确．
图4－5－20
2.一直升机停在南半球的地磁极上空．该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动，螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图4－5－20所示，如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则( ) A．E＝πfl2B，且a点电势低于b点电势
B．E＝2πfl2B，且a点电势低于b点电势
C．E＝πfl2B，且a点电势高于b点电势
D．E＝2πfl2B，且a点电势高于b点电势
解析：选 A.解这道题要考虑两个问题：一是感应电动势大小，E＝Blv＝Blω×l 2＝
Bl×2πf×l
2
＝Bl2πf；二是感应电动势的方向，由右手定则可以判断出感应电动势的方向
是由a→b，因此a点电势低．
图4－5－21
年，英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个磁极的粒子——磁单极子，如图4－5－21所示，如果有一个磁单极子(单N极)从a点开始穿过线圈后从b点飞过，那么( )
A．线圈中感应电流的方向沿PMQ方向
B．线圈中感应电流的方向沿QMP方向
C．线圈中感应电流的方向先沿QMP方向，然后沿PMQ方向
D．线圈中感应电流的方向先沿PMQ方向，然后沿QMP方向
解析：选B.磁单极子(N极)向外发出磁感线，当磁单极子从下方靠近线圈时，线圈中
感应电流的磁场阻碍磁单极子的靠近，所以感应电流的磁场方向向下．当磁单极子穿过线圈后要远离线圈时，感应电流的磁场阻碍磁单极子的远离，所以感应电流的磁场方向还是向下，感应电流的磁场方向不变，感应电流的方向也不变，根据安培定则可知，感应电流的方向沿QMP，故B正确．
4．研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用．鸽子体内的电阻大约为103Ω，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁感线，在两翅之间产生动生电动势．这样，鸽子体内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别其飞行方向．若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为×10－4 T．鸽子以20 m/s速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的动生电动势大约为( )
A．30 mV B．3 mV
C． mV D． mV
解析：选C.鸽子展翅飞行时若两翅端间距为 m．由E＝Blv得E＝项正确．
图4－5－22
5．如图4－5－22所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面的电磁场由静止开始下降，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a、b落到地面的次序是( )
A．a先于b B．b先于a
C．a、b同时落地D．无法判定
解析：选A.本题关键是用楞次定律判定感应电动势的方向，并理解感应电动势的正、负极聚集着正、负电荷．当三角形abc线框下落时，闭合回路中磁通量没有发生变化，回路不产生感应电流，但由于各边都在切割磁感线，所以会产生感应电动势，根据楞次定律，可以判定a点的电势高，是电源的正极，b点的电势低，是电源的负极，a点聚集着正电荷，b点聚集着负电荷，a点的正电荷受到的电场力向下，使a点加快运动，b点的负电荷受到的电场力向上，使b点减缓运动，故a点先落地．故正确选项为A.
图4－5－23
6.如图4－5－23所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里．导体棒的电阻可忽略．当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是( )
A．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到a
B．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a
C．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b
D．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b
解析：选B.依据右手定则可判断出导体棒PQ中的电流由P到Q，Q处电势最高，P处电势最低，由P到Q电势依次升高．外电路中的电流方向总是从高电势流向低电势处，因此流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a，选项B正确．
图4－5－24
7.如图4－5－24所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行，若使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直．则在图4－5－25中哪一个可以定性地表示线框在进出磁场过程中感应电流随时间变化的规律( )
图4－5－25
解析：选D.线框在进入磁场过程，磁通量增加，线框切割磁感线的有效长度逐渐减小，感应电流减小，A、B、C错；线框在穿出磁场过程，磁通量减小，切割磁感线的有效长度也
逐渐减小，感应电流反向减小，D正确．
图4－5－26
8.如图4－5－26所示，用铝板制成U形框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动，悬线拉力为F T，则( )
A．悬线竖直F T＝mg
B．悬线竖直F T>mg
C．悬线竖直F T D．无法确定F T的大小和方向 解析：选A.设两板间的距离为L，由于向左运动过程中竖直板切割磁感线，产生动生电动势，由右手定则判断下板电势高于上板电势，动生电动势大小E＝BLv，即带电小球处于电势差为BLv的电场中．所受电场力 F电＝q E L ＝q BLv L ＝qvB. 若设小球带正电，则电场力方向向上． 同时小球所受洛伦兹力F洛＝qvB，方向由左手定则判断竖直向下，即F电＝F洛，故无论小球带什么电，怎样运动，F T＝mg，故选项A正确． 图4－5－27 9．如图4－5－27所示，阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以v1、v2的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到a′b′位置，若v1∶v2＝1∶2，则在这两次过程中( ) A．回路电流I1∶I2＝1∶2 B．产生的热量Q1∶Q2＝1∶2 C．通过任一截面的电荷量q1∶q2＝1∶2 D．外力的功率P1∶P2＝1∶2 解析：选AB.感应电动势为BLv ，感应电流I ＝E R ＝BLv R ，大小与速度成正比，产生的热量Q ＝I 2Rt ＝B 2L 2v 2R ·L ′v ＝B 2L 2L ′R v ，B 、L 、L ′、R 是一样的，两次产生的热量比等于运动速度比．通过任一截面的电荷量q ＝I ·t ＝BLv R ·L ′v ＝BLL ′R 与速度无关，所以这两次过程中，通过任一截面的电荷量之比应为1∶1.金属棒运动中受磁场力的作用，为使棒匀速运动， 外力大小要与磁场力相同．则外力的功率P ＝Fv ＝BIL ·v ＝B 2L 2v 2 R ，其中B 、L 、R 相同，外力的功率与速度的平方成正比，所以外力的功率之比应为1∶4. 二、非选择题 图4－5－28 10．如图4－5－28所示，在方向竖直向上的磁感应强度为B 的匀强磁场中有两条光滑固定的平行金属导轨MN 、PQ ，导轨足够长，间距为L ，其电阻不计，导轨平面与磁场垂直，ab 、cd 为两根垂直于导轨水平放置的金属棒，其接入回路中的电阻分别为R ，质量分别为m ，与金属导轨平行的水平细线一端固定，另一端与cd 棒的中点连接，细线能承受的最大拉力为F T ，一开始细线处于伸直状态，ab 棒在平行导轨的水平拉力F 的作用下以加速度a 向右做匀加速直线运动，两根金属棒运动时始终与导轨接触良好且与导轨相垂直．求经多长时间细线被拉断 解析：ab 棒以加速度a 向右运动，经t 时间细线被拉断，当细线断时，ab 棒运动产生的感应电动势为E ＝BLv ，v ＝at 回路中的感应电流为I ＝E 2R cd 棒受到的安培力为F 安＝F T ＝BIL 联立解得t ＝ 2RF T B 2L 2a . 答案：2RF T B 2L 2a 图4－5－29 11．如图4－5－29所示，导体框放置在垂直于框架平面的匀强磁场中，磁感应强度为T，框架中的电阻R1＝3 Ω，R2＝2 Ω，其余部分电阻均不计，框架的上下宽度为 m，金属导体AB与框架接触良好，当导体AB以5 m/s的速度匀速向右沿着导体框移动时，求： (1)所需外力F多大 (2)通过R2上的电流I2是多少方向如何 解析：(1)E＝BLv＝ V R＝ R1R2 R1＋R2 ＝Ω I＝E R ＝ A F＝BIL＝ N 由于AB匀速运动，受力平衡，所以所需外力为 N. (2)I2＝I R1 R1＋R2 ＝ A 方向从上向下流过R2. 答案：(1) N (2) A 从上向下 12．如图4－5－30甲所示，截面积为 m2的100匝圆形线圈A处在变化的磁场中，磁场方向垂直纸面，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．设向外为B的正方向，线圈A上的箭头为感应电流I的正方向，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，线圈内阻不计．求电容器充电时的电压和2 s后电容器放电的电荷量. 图4－5－30 解析：由题意可知圆形线圈A上产生的感应电动势 E＝n ΔB Δt S＝100×× V＝ V 电路中的电流I＝E R1＋R2 ＝错误!＝ A 电容器充电时的电压U C＝IR2＝A×6 Ω＝ V 2 s后电容器放电的电荷量Q＝CU C＝30×10－6F× V＝×10－6 C.答案： V ×10－6 C 《法拉第电磁感应定律》教学设计 陕西省西安市田家炳中学简波 一、设计思想 法拉第电磁感应定律是电磁学的核心内容。从知识发展来看，它既与电场、磁场和稳恒电流有紧密联系，又是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础。它既是本章的教学重点，也是教学难点。 在学习本节内容之前，学生已经掌握了恒定电流、电磁感应现象和磁通量的相关知识，并且也知道了变化量和变化率的概念。学生已经具备了很强的实验操作能力，而且本节课的实验也是上节课所演示过的，只不过研究的侧重点不同。因此，有条件的学校可将本节课的演示实验改为学生分组实验。另外，学生对物理学的研究方法已有较为深刻的认识，在自主学习、合作探究等方面的能力有了较高的水平。 本节课的重点法拉第电磁感应定律的建立过程，设计中采用了让学生自己设计方案，自己动手做实验，思考讨论，教师引导找出规律的方法，使学生能够深刻理解法拉第电磁感应定律的建立过程。对于公式，让学生自己根据法拉第电磁感应定律，动手推导，使学生深刻理解。 本节课的难点是对、、物理意义的理解，在难点的突破上，采用 了类比的方法。把、、、E和υ、Δυ、、a类比起来，使学生更 容易理解、、和E之间的联系。 二、教学目标 （一）知识和能力目标 1．知道感应电动势的概念，会区分Φ、ΔΦ、的物理意义。 2．理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式，并能应用解答有关问题。 3．知道公式的推导过程及适用条件，并能应用解答有关问题。 4．通过学生对实验的操作、观察、分析，找出规律，培养学生的动手操作能力，观察、分析、总结规律的能力。 （二）过程与方法目标 1．教师通过类比法引入感应电动势，通过演示实验，指导学生观察分析，总结规律。 2．学生积极思考认真比较，理解感应电动势的存在，通过观察实验现象的分析讨论，总结影响感应电动势大小的因素。 （三）情感、态度、价值观目标 1．通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养学生之间的团队合作精神。 2．让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进学生学习物理的情感。 三、教学重点 法拉第电磁感应定律的建立过程以及对公式Ｅ＝、的理解。 四、教学难点 对Φ、ΔΦ、物理意义的理解。 五、教学准备 准备实验仪器：电流计、蹄形磁铁、螺线管、铁芯、学生电源、变阻器、开关、导线若干。（若为分组实验，应准备若干组器材） 六、教学过程 （一）引入新课 教师和学生一起回顾第一节中的三个实验。在这三个实验中，闭合电路中都产生了感应电流，则电路中必须要有电源，电源提供了电动势，从而产生电流。在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。那么感应电动势的大小跟哪些因素有关呢？本节课我们就来共同研究这个问题。 （二）讲授新课 ＊感应电动势 篇一：电磁感应教学反思 《电磁感应》教学反思 —— 一名年轻教师的课后感想 临沧 市一中物理教研组李芳 时光 飞逝，转眼间，我步入教学岗位已经接近三年了，在我从一个学生变成一名教师的巨大角色转 换中，在学校领导和老教师的帮助和指导下，我努力做好每一件事情，注重自己教学业务水平 的提高、注重反思教学中的缺漏、注意做好对学生和引导和与学生之间的沟通，但毕竟经验 不足、能力有限、应变能力还很欠缺，教学中还是经常快乐并失落着。 对于 一名教师来说，每上完一节课，都会有很多感受，有源于 传授 知识的喜悦、有对重点突出和难点突破的成就感、当然也有对课中遗漏每个细节的遗憾、有对 部队学生有厌学情绪的不解、有对没有处理好教学中出现的一些突发事件的沮丧、有对课堂效 率不高的忧虑 本节 课我试图改变这种弊端，在教学过程的总体设计上以学生为探索者，教师做引路人。按照教师 为主导，学生为主体，多媒体演示作手段，问题为线索的构想，采用引导探索式教法来进行教 学。试图教学过程的各个环节不断地为学生创设问题情境，设置悬念，适时点拨。例如在引 入新课时启发学生用逆向思维去提出问题，激发他们探求新知识的兴趣。当探索多次失败时， 启迪学生要持之以恒；当探索成功时，则简明扼要地概括研究问题的思路。把学生从纯知识的 学习导向知识、能力、思想的全面发展。 首 先，开始时没有培养好学生的学习兴趣，让学生由“老师要我学”变为“我要学”这个问题上 我做的还很不够。有学生上课注意力不集中，甚至打瞌睡。 其 次，课堂中还是没做到敢于“放”，善于“引” 。这堂课在学生探究方法上和时间可能不够 的问题上会比较突出，三个探究实验能否收到良好的教学效果，与教师的科学引导密切相关。 如果“放而不引”，流于形式，不仅教学时间不够，学生也可能“玩无所获”，如探究“电磁 感应现象”实验、“感应电流的大小与哪些因素有关”的实验，实验次数较多，操作中易出现 如电路故障、方法不合理等这样那样的问题，没有教师的合理引导，学生不可能在有限时间内 完成学习任务。 最 后，我对初中物理教材和高中物理教材的研究还不够透彻。 篇二：电磁感应教学反思 高二物理《电磁感应现象》教学反思 电磁感应定律应用 【学习目标】 1．了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。 2．了解感生电动势和动生电动势产生的原因。 3．能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。 【要点梳理】 知识点一、感生电动势和动生电动势 由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种是磁场不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称作动生电动势，另外一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作感生电动势。 1．感应电场 19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场，我们把这种电场叫做感应电场。 静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场的电场线是由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是封闭的，如图所示，如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势。 要点诠释：感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因，感应电场的方向也可以由楞次定律来判断。感应电流的方向与感应电场的方向相同。 2．感生电动势 （1）产生：磁场变化时会在空间激发电场，闭合导体中的自由电子在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。 （2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为感生电动势。 （3）感生电场方向判断：右手螺旋定则。 3、感生电动势的产生 由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动势，感生电动势在电路中的作用就是充当电源，其电路是内电路，当它和外电路连接后就会对外电路供电。 变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场，导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流，或者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源内部所谓的非静电力，对电荷产生作用。例如磁场变化时产生的感应电动势为cos B E nS t ?θ?= ． 知识点二、洛伦兹力与动生电动势 导体切割磁感线时会产生感应电动势，该电动势产生的机理是什么呢？导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关？他是如何将其他形式的能转化为电能的？ 1、动生电动势 电磁感应现象教学设计 电磁感应现象教学设计 篇一：电磁感应现象教学设计 一、教材分析 课本从4个层面介绍了电磁感应——定性了解定磁感应现象、掌握感应电动势方向的判定规则和定量计算感应电动势的大小、了解电磁感应的两类情况、了解电磁感应规律在自感涡流电磁阻尼电磁驱动中的应用。 教材对感应电流产生条件、感应电流方向的判定、感应电动势的大小等的处理，全部是从唯象的角度，而且全部是拿磁通量来说事；但实际上，电磁感应存在两种本质完全不同的情况，而且谈论磁通量必须有一个回路，可是一根导体棒切割磁感线却没有回路。这种处理，实际上给学生造成了许多理解和应用上的困难。 不过，教材利用第五节做了一个补充，那么，一轮复习，笔者认为就应该纠回正常思路，先分两种情况说明，然后总结出感应电流产生条件、感应电流方向的判定规则和感应电动势的大小计算的磁通量表述。 另外，一轮复习，第一讲承担着全章知识内容的引领作用，因此本讲可以将本章所涉及的大部分关键模型拿出来与学生见面。 二、学情分析 学生已经自主复习了教材，并自主完成了第一讲资料前后的填空、 辨析和例题、练习，对本章、本讲所涉及的内容和题型都有了较为熟悉的了解。 但是，从练习的完成质量来看，学生对电磁感应的实质、磁通量的变化、楞次定律的综合应用都存在明显困难，这需要老师引导梳理和透彻理解本讲内容、并分类讲解楞次定律的应用思路和技巧。三、教学目标 1、知识与技能：熟练掌握磁通量及其变化的计算方法，理解感应电流的产生条件，深刻理解楞次定律并能够熟练、灵活应用。 2、过程与方法：通过教师的引导，一起重新整理知识脉络，从而加深对本章本节知识内容的理解；同时，通过对练习题的归类分析，从而加深对楞次定律的理解。 3、情感、态度与价值观：培养学生深入学习本章的兴趣和信心。 四、教学重难点 1、磁通量及其变化； 2、感应电流的产生条件； 3、楞次定律、右手定则的理解和应用。五、教学媒体 PPT多媒体课件，《与名师对话》一轮复习资料六、教学时间 七、教学反思 1、本讲第一部分内容——知识串讲部分，结合PPT课件讲快一些，因为特殊原因我的课件未能用成，导致知识串讲部分没有讲完。 2、有教师反映，感生电动势的讲解超纲——高考不考，一轮复习就不应该涉及。 3、楞次定律是电磁感应一章的难点，从后续几讲练习完成情况 电磁感应 课标导航 课程容标准： 1.收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。 2.通过实验，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。 3.通过探究，理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。 4.通过实验，了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。 复习导航 本章容是两年来高考的重点和热点，所占分值比重较大，复习时注意把握： 1.磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别与联系。 2.楞次定律的应用和右手定则的应用，理解楞次定律中“阻碍”的具体含义。 3.感应电动势的定量计算，以及与电磁感应现象相联系的电路计算题（如电流、电压、功 率等问题）。 4.滑轨类问题是电磁感应的综合问题，涉及力与运动、静电场、电路结构、磁场及能量、 动量等知识、要花大力气重点复习。 5.电磁感应中图像分析、要理解E-t、I-t等图像的物理意义和应用。 第1课时电磁感应现象、楞次定律 1、高考解读 真题品析 知识：安培力的大小与方向 例1. （09年物理）13．如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有__________（填收缩、扩）趋势，圆环产生的感应电流_______________（填变大、变小、不变）。 解析：由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动，则abcd回路中产生逆时针方向的感应电 § 4.3 法拉第电磁感应定律 编写 薛介忠 【教学目标】 知识与技能 ● 知道什么叫感应电动势 ● 知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、t ??Φ ● 理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式 ● 知道E =BLv sin θ如何推得 ● 会用t n E ??Φ=和E =BLv sin θ解决问题 过程与方法 ● 通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E =BLv ，掌握运用理论知识探究问题的方法 情感态度与价值观 ● 从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想 ● 了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神 【重点难点】 重点：法拉第电磁感应定律 难点：平均电动势与瞬时电动势区别 【教学内容】 [导入新课] 在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？ 在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况？ 恒定电流中学过，电路中产生电流的条件是什么？ 在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。 [新课教学] 一．感应电动势 1．在图a 与图b 中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？ 电路断开，肯定无电流，但有电动势。 2．电流大，电动势一定大吗？ 电流的大小由电动势和电阻共同决定，电阻一定的情况下，电流越大，表明电动势越大。 3．图b 中，哪部分相当于a 中的电源？螺线管相当于电源。 4．图b 中，哪部分相当于a 中电源内阻？螺线管自身的电阻。 在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势。有感应电动势是电磁感应现象的本质。 §4.4法拉第电磁感应定律 ——感应电动势的大小 昌吉市第四中学 常志平 【教学依据】 人教版高中物理选修3－2第四章第四节 【教学流程】 1．感应电动势：创设问题情景→设计问题→迁移类比→回答问题→定义概念 2．法拉第电磁感应定律：创设问题情景→提出问题→设计实验→进行实验→分析与论证→交流与评估→总结规律→规律应用 【教材分析】 本节是选修3－2模块的一个二级主题“电磁感应”的一节内容（另外两个二级主题分别是交变电流和传感器）。本模块的大部分内容都要求通过实验、探究与活动来展现。应让学生尽可能多的经历一些探究的过程，领悟物理学研究的思想和方法。结合这一要求，虽然本节教材没有安排实验，然而我认为在本节教学设计中根据教材前后内容的承接关系及学生的认知能力和特点，还是以实验定性探究来突破重难点和落实三维目标。 由于高中阶段电磁感应定律的定量实验很难完成，因而【新课程标准】没有要求通过定量实验来研究，但应通过定性的实验让学生观察磁通量的变化快慢是影响感应电动势的主要因素，从而直接给出法拉第电磁感应定律和公式。要求学生能应用电磁感应定律解释一些生活和技术中的现象，要会应用电磁感应定律计算有关问题。 就本节内容而言，“法拉第电磁感应定律”是电磁学的核心内容,从知识的发展来看,它既能与电场、磁场和恒定电流有紧密的联系，又是学习交流电、电磁振荡和电磁波的重要基础；从能力的发展来看，它既能在与力、热知识的综合应用中培养综合分析能力，又能全面体现能量守恒的观点。因此，它既是教学的重点，又是教学的难点。根据课程标准和学生的接受能力，教学中应着重揭示法拉第电磁感应定律及其公式E=n t ??Φ的建立过程、物理意义及应用，（而公式E =BLv 只作为法拉第电磁感应定律在特定条件下推导出的表达式．这样做可以让学生在这节课的学习中分清主次，减轻学生认知上的负担，又不降低应用上的要求）可选讲。 【学情分析】 此部分知识较抽象，而现在学生的抽象思维能力还比较弱。所以在这节课的教学中，应该注重体现新课程改革的要求，注意新旧知识的联系，同时紧扣教材，通过实验、类比、等效的手段和方法，来化难为简、循序渐进，力求通过引导、启发，使同学们能利用已掌握的旧知识，来理解所要学习的新规律，力求通过明显的实验现象启发同学们主动起来，从而活跃大脑，激发兴趣，变被动记忆为主动认知。 【三维目标】 1.知识与技能： ①知道感应电动势的含义，能区分磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率； ②理解法拉第电磁感应定律的内容和表达式，会用法拉第电磁感应定律解答有关问题． 2.过程与方法： ①通过演示实验，定性分析感应电动势的大小与磁通量变化快慢之间的关系。培养学生对实验条件的控制能力和对实验的观察能力； 《电磁感应现象》教学设计 一、教材分析 电磁感应现象实在学生学习了电学的初步知识和电流能够产生磁场的基础上编排的，是初中电与磁的重点，同时也是电磁学的基础，通过本节课的学习，不仅能加深对电能生磁的理解，同时让学生对电磁学有一个较全面的认识，为下面和以后有关电磁学的学习奠定了基础。此外，电磁感应知识与人们日常生活、生产技术有着密切的联系，因此，学习这部分知识有重要的现实意义。 二、学情分析 初中学生正处于发育、成长阶段，他们对事物存在好奇心，具有强烈的操作兴趣。而且通过前面的学习，已经初步掌握了科学探究的方法，分析问题、应用知识解决问题的能力也有所加强。 三、设计理念 本节课以新课程理念为指导，实施探究式教学，注重培养学生动手、动脑的良好习惯，让学生通过自主探究获得新知识，渗透科学探索的精神。 本节课利用日常生活中的“电”由何而来，引入新课，以激发学生的学习欲望，体现了从生活走向物理。在探究“磁生电”的过程中，采取了“逆向思维”、“科学探究”等方法，使学生始终处于积极的思索之中，把“教学过程”转变为“探究过程”，培养了学生良好的思维习惯和初步的科学实践能力。而在学习发电机的过程中，则以学生自主学习为主，结合图片和模型，解决有关问题，同时通过“三峡工程”和“磁记录”等内容，把所学知识应用与生产实际中，以培养学生的自学能力以及终生的探索乐趣。 四、设计思路 1、三维目标 （1）知识与技能 ①理解电磁感应现象。 ②了解感应电流的方向与导体运动的方向及磁场的方向有关。 ③知道发电机的工作原理，知道发电机在工作时能量如何转化。 ④知道我们的生活用电是交流电。 （２）过程与方法 ①通过经历探究“磁生电”的过程，培养学生进行逆向思维和发散思维的能力。 ②通过制作发电机的过程培养学生的动手实践能力，鼓励学生积极开展小 发明、小制作活动。 （3）情感、态度与价值观： ①通过向学生介绍法拉第的生平，培养学生锲而不舍、坚忍不拔的思想品质。 ②通过介绍发电机的发明，是学生了解科技发展是人类社会进步的巨大推动力。 2、教学重点和难点 （1）教学重点：磁如何产生电。 （2）教学难点：电磁感应实验的设计方案和制作小发电机。 3、教学方法 观察实验法、科学猜想、实验探索法、讨论归纳法、多媒体演示、合作探究。 4、学法指导 现代的素质教育有一个更新的观念，就是培养学生的创新精神和实践能力，这其中最主要的因素就是懂得自己去发现问题而不是等别人来提问题，这也是我们以前教学过程中不太注意的，所以，现在我们要注意这些问题的发现。 对现时期的教学来讲，我们不仅要教学生知识，培养学生能力，传播学习的思想方法，重要的是通过这些手段，培养他们的学习能力，为他们今后继续教育或终身教育打下良好的基础。所以教学法部分有：（1）使学生学会发现问题，然后是分析、解决问题的能力。学生只有有了疑问，才有学习的动力，而问题的解决，恰好就是建立新的知识结构的过程，从而培养学生 电磁感应 课标导航 课程内容标准： 1.收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。 2.通过实验，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。 3.通过探究，理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。 4.通过实验，了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。 复习导航 本章内容是两年来高考的重点和热点，所占分值比重较大，复习时注意把握： 1.磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别与联系。 2.楞次定律的应用和右手定则的应用，理解楞次定律中“阻碍”的具体含义。 3.感应电动势的定量计算，以及与电磁感应现象相联系的电路计算题（如电流、电压、功 率等问题）。 4.滑轨类问题是电磁感应的综合问题，涉及力与运动、静电场、电路结构、磁场及能量、 动量等知识、要花大力气重点复习。 5.电磁感应中图像分析、要理解E-t、I-t等图像的物理意义和应用。 第1课时电磁感应现象、楞次定律 1、高考解读 真题品析 知识：安培力的大小与方向 例1. （09年上海物理）13．如图，金属棒ab置于水平 放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B， 磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef 内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有__________（填收缩、扩张）趋势，圆环内产生的感应电流_______________（填变大、变小、不变）。 解析：由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动，则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于只面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，圆环的磁通量将增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大；又由于金属棒向右运动的加速度减小，单位时间内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小。 答案：收缩，变小 点评：深刻领会楞次定律的内涵 热点关注 知识：电磁感应中的感应再感应问题 例8、如图所示水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒 PQ、MN,当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场力作用下向右运动. 则PQ所做的运动可能是 A.向右匀速运动 B.向右加速运动 C.向左加速运动 D.向左减速运动 选修3-2第四章第2节法拉第电磁感应定律 授课人：定南县第二中学彭金福 教学目标1、知识与技能： （1）知道感应电动势概念,及决定感应电动势大小的因素。 （2）知道磁通量的变化率，并能区别Φ、ΔΦ、 t? ?Φ 。 （3）理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 2、过程与方法 （1）经历学生实验，培养学生的动手能力和探究能力。 3、情感态度与价值观 （1）从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。 （2）通过比较感应电流、感应电动势的特点，引导学生把握主要矛盾。 教学重点1、实验探究感应电动势的影响因素 2、法拉第电磁感应定律理解和应用 教学难点1、探究实验的思考、推理过程 2、区分Φ、ΔΦ、 t? ?Φ 。 设计思路 在学习本节内容之前，学生已经掌握了恒定电流、电磁感应现象和磁通量的相关知识，并且也知道了变化量和变化率的概念。本节课的实验是上节课所演示过的，只不过研究的侧重点不同。 本节课的重点法拉第电磁感应定律的建立过程，通过探究实验学生自己动手做，思考讨论，教师引导找出规律的方法，使学生能够深刻理解法拉第电磁感应定律的建立过程。 教学 流程 教师活动学生活动 一. 情 景引入 展示三峡电站图片,引入课题通过图片的吸引，想学习本课内容 二、概念：感应电动势1、得出概念 （1）演示电磁感应现象 （2）提问:感应电流产生的条件 （3）比较：电流形成的条件，-----I感的产生 必须有电动势 （4）感应电动势：电磁感应现象中产生的电动 势。 1、观察现象，回答：是什么现象 2、产生感应电流的条件①闭合回路 ②磁通量发生变化 3、对比两幅图，从图中，Φ变化的 线圈产生电动势，相当于电源， 高二物理选修3-2《法拉第电磁感应定律》教案 目的要求 复习法拉第电磁感应定律及其应用。 知识要点 1.法拉第电磁感应定律 （1）电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即t k E ??Φ=，在国际单位制中可以证明其中的k =1，所以有t E ??Φ=。对于n 匝线圈有t n E ??Φ=。（平均值） 将均匀电阻丝做成的边长为l 的正方形线圈abcd 从匀强磁场中向右匀速拉出过程，仅ab 边上有感应电动势E =Blv ，ab 边相当于电源，另3边相当于外电路。ab 边两端的电压为3Blv /4，另3边每边两端的电压均为Blv /4。 将均匀电阻丝做成的边长为l 的正方形线圈abcd 放在匀强磁场 中，当磁感应强度均匀减小时，回路中有感应电动势产生，大小为E =l 2(ΔB /Δt )，这种情况下，每条边两端的电压U =E /4-I r = 0均为零。 （2）感应电流的电场线是封闭曲线，静电场的电场线是不封闭的，这一点和静电场不同。 （3）在导线切割磁感线产生感应电动势的情况下，由法拉第电磁感应定律可推导出感应电动势大小的表达式是：E=BLv sin α（α是B 与v 之间的夹角）。（瞬时值） 2.转动产生的感应电动势 ⑴转动轴与磁感线平行。如图，磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直于纸面向外，长L 的金属棒oa 以o 为轴在该平面内以角速度ω逆时针匀速转动。求金属棒中的感应电动势。在应用感应电动势的公式时，必须注意其中的速度v 应该指导线上各点的平均速度，在本题中 应该是金属棒中点的速度，因此有22 12L B L BL E ωω=?=。 ⑵线圈的转动轴与磁感线垂直。如图，矩形线圈的长、宽分 别为L 1、L 2，所围面积为S ，向右的匀强磁场的磁感应强度为B ，线圈绕图示的轴以角速度ω匀速转动。线圈的ab 、cd 两边切割磁 感线，产生的感应电动势相加可得E=BS ω。如果线圈由n 匝导线 绕制而成，则E=nBS ω。从图示位置开始计时，则感应电动势的瞬时值为e=nBS ωcos ωt 。该结论与线圈的形状和转动轴的具体 位置无关（但是轴必须与B 垂直）。 实际上，这就是交流发电机发出的交流电的瞬时电动势公式。 3.电磁感应中的能量守恒 只要有感应电流产生，电磁感应现象中总伴随着能量的转化。电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合。这种综合是很重要的。要牢固树立起能量守恒的思想。 例题分析 例1：如图所示，长L 1宽L 2的矩形线圈电阻为R ，处于磁感 L 1 v c B l a b d l v a b d ω o a v b c L 1 L 2 ω 23题 电磁感应规律的综合应用 电磁感应中的动力学问题 1．导体棒的两种运动状态 (1)平衡状态——导体棒处于静止状态或匀速直线运动状态，加速度为零； (2)非平衡状态——导体棒的加速度不为零． 2．两个研究对象及其关系 电磁感应中导体棒既可看做电学对象(因为它相当于电源)，又可看做力学对象(因为有感应电流而受到安培力)，而感应电流I 和导体棒的速度v 是联系这两个对象的纽带． 3．电磁感应中的动力学问题分析思路 (1)电路分析：导体棒相当于电源，感应电动势相当于电源的电动势，导体棒的电阻相当于电源的内阻，感应电流I ＝Bl v R ＋r . (2)受力分析：导体棒受到安培力及其他力，安培力F 安＝BIl ＝B 2l 2v R ＋r ，根据牛顿第二定律列动 力学方程：F 合＝ma . (3)过程分析：由于安培力是变力，导体棒做变加速运动或变减速运动，当加速度为零时，达到稳定状态，最后做匀速直线运动，根据共点力的平衡条件列方程：F 合＝0. 例 1如图1甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R 的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab 杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦． 图1 (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图； (2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及加速度的大小； (3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的最大速度． 4.4法拉第电磁感应定律 【教学目标】 （1）知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。 （2）知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、 t ??Φ。 （3）理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 （4）知道E =BLv sin θ如何推得。 【教学重点】法拉第电磁感应定律。 【教学难点】感应电流与感应电动势的产生条件的区别。 【教学方法】自主学习 合作探究 巩固延伸 【教学过程】 一、复习提问：1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？ 2、恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？ 3、在发生电磁感应的情况下，用什么方法可以判定感应电流的方向？ 二、引入新课 1、问题1：既然会判定感应电流的方向，那么，怎样确定感应电流的强弱呢？ 2、问题2：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问 ①、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,该电路中是否都有电流?为什么? ②、有感应电流,是谁充当电源? ③、上图中若电路是断开的，有无感应电流电流？有无感应电动势？ 3、产生感应电动势的条件是什么？4、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现？ 三、进行新课 （一）、探究影响感应电动势大小的因素 （1）猜测：感应电动势大小跟什么因素有关？（2）探究问题： 问题1、在实验中，电流表指针偏转原因是什么？ 问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？ 问题3：在实验中，快速和慢速效果有什么相同和不同？ 实验结论电动势的大小与磁通量的变化快慢有关，磁通量的变化越快电动势越大，磁通量的变化越慢电动势越小。 （二）、法拉第电磁感应定律 a b G E r 《电磁感应》教学设计 （一）引入新课：我们的物理“很美”，它具有“和谐的美”、“规律的美”——如浩瀚的宇宙及我们的太阳系在各就各位的运行着；它还具有“对称美”——如有“正电”就有“负电”、磁体有“南极”就有“北极”、平面镜中的像与物完全对称、还听说有“物质”就有“反物质”??当然物理也具有“奇异的美”，如听说有“磁单极子”，还有什么“宇称不守恒”……随着以后年级的递增，你会逐渐发现物理的各种美。通过奥斯特实验，我们知道：“电”能产生出“磁” ,（老师不妨在30秒内重现这个实验），那么同学猜想，反过来，“磁”能否生产出“电”来呢？（顺便板书逆向箭头并带问号） 几乎所有学生猜：“磁”也能生“电”。（那只是乱猜，无正当 理由，只是思维定势喊的） （二）引导学生确定需要哪些器材（这里，老师起很大主导作用）：当然要有磁体，还得有导线（否则，电流在哪流？），我给准备的是2m长的。还得有检验是否生出电流来的电流表（否则，你生出电来 了都还不知道呢）。 （三）这时，老师宣布：“开始试验，我看咱班那位同学把法拉 第憋了10年才发现的电流找出来”：同学们跃跃欲试，摩拳擦掌， 都想第一个发现，情绪激动，但无从下手，不知怎么摆弄好，憋得难 受，我则煞有介事的巡视着??我知道他们几乎发现不了。但我就想让他们憋很长一段时间并且还没书看，急的难受。巡视时，我发现各种各样的做法：1、导线敞开着，放在蹄型磁体上不动（很多学生）；2、导线敞开着，在蹄型磁体上随便乱动（很多学生）；3、导线敞开着，放在蹄型磁体中间不动（很多学生）；4、导线敞开着，放在蹄型磁体中间晃动（部分学生）；?? 这时候，我只问学生一句话：“开着的导线里会有电流吗？”只见大部分学生开始把导线闭合。但还是没有同学生产出电流来，我再说：“不急，人家法拉第用了好几年，我们才一节课，不过二班有个同学发现了”（其实没有）。就这样，学生们在好胜心的驱动下，积极的想着办法??我巡视着，开始发现有些学生把导线缠绕到蹄型磁体上。约15——20分钟以后（绝不是浪费），我走上讲台演示，我用的演示器材就是普通导线，我用夸张的慢动作缠绕10圈，快速切割，学生不约而同的：“啊，电流！”，我再用夸张的慢动作缠绕20圈，30圈，学生高呼：“大电流！”；再换正规实验器材——线圈，再做实验，然后，在线圈里接入一个灯泡，也发光。到此，学生一直感叹，后悔，我就差那么一点点！此时，我讲法拉第及科拉顿的故事。发给学生们线圈也感受感受。师生共同总结：产生电流的条件及电流方向与什么有关。 第3讲 法拉第电磁感应定律及其应用 一、感应电流的产生条件 1、回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化，因此研究磁通量的变化是关键，由磁通量的广义公式中φθ=B S ·sin （θ是B 与S 的夹角）看，磁通量的变化?φ可由面积的变化?S 引起；可由磁感应强度B 的变化?B 引起；可由B 与S 的夹角θ的变化?θ引起；也可由B 、S 、θ中的两个量的变化，或三个量的同时变化引起。 2、闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，可以产生感应电动势，感应电流，这是初中学过的，其本质也是闭合回路中磁通量发生变化。 3、产生感应电动势、感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。 二、法拉第电磁感应定律 公式一： t n E ??=/φ 注意: 1)该式普遍适用于求平均感应电动势。 2)E 只与穿过电路的磁通量的变化率??φ/t 有关, 而与磁通的产生、磁通的大小及变化方式、电路是否闭合、电路的结构与材料等因素无关。 公式t n E ??=φ 中涉及到磁通量的变化量?φ的计算, 对?φ的计算, 一般遇到有两种情况: 1)回路与磁场垂直的面积S 不变, 磁感应强度发生变化, 由??φ=BS , 此时S t B n E ??=, 此式中的 ??B t 叫磁感应强度的变化率, 若 ??B t 是恒定的, 即磁场变化是均匀的, 那么产生的感应电动势是恒定电动势。 2)磁感应强度B 不变, 回路与磁场垂直的面积发生变化, 则??φ=B S ·, 线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生交变电动势就属这种情况。 严格区别磁通量φ, 磁通量的变化量?φB 磁通量的变化率 ??φ t , 磁通量φ=B S ·, 表示穿过研究平面的磁感线的条数, 磁通量的变化量?φφφ=-21, 表示磁通量变化的多少, 磁通量的变化率??φ t 表示磁通量变化的快慢, 公式二: θsin Blv E = 要注意: 1)该式通常用于导体切割磁感线时 , 且导线与磁感线互相垂直(l B )。 2)θ为v 与B 的夹角。l 为导体切割磁感线的有效长度(即l 为导体实际长度在垂直于B 方向上的投影)。 公式Blv E =一般用于导体各部分切割磁感线的速度相同, 对有些导体各部分切割磁感线的速度不相同的情况, 如何求感应电动势？ 如图1所示, 一长为l 的导体杆AC 绕A 点在纸面内以角速度ω匀速转动, 转动的区域的有垂直纸面向里的匀强磁场, 磁感应强度为B , 求AC 产生的感应电动势, 显然, AC 各部分切割磁感线的速度不相等, v v l A C ==0,ω, 且AC 上各点的线速度大小与半径成 正比, 所以AC 切割的速度可用其平均切割速v v v v l A C C =+== 222ω, 故2 21l B E ω=。 ω2 2 1BL E = ——当长为L 的导线，以其一端为轴，在垂直匀强磁场B 的平面内，以角速度ω匀速转动时，其两端感应电动势为E 。 公式三：ω···S B n E m =——面积为S 的纸圈，共n 匝，在匀强磁场B 中，以角速度ω匀速转坳，其转轴与磁 高中物理-法拉第电磁感应定律教案 教学目标：知识与技能1、知道什么是感应电动势。2、了解什么是磁通量以及磁通量的变化量和磁通量的变化率。3、在实验基础上，了解法拉第电磁感应定律内容及数学表达式，学会用该定律分析与解决一些简单的问题。4、培养类比推理和通过观察、实验、归纳寻找物理规律的能力。 过程与方法通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式t n E ??Φ=，掌握运用理论知识探究问题的方法 情感态度与价值观从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想;了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神 教学重点：法拉第电磁感应定律 教学难点：磁通量的理解 教具：磁铁、螺线管、电流表、学生电源、电键、滑动变阻器、小螺线管A 、大螺线管B 教学过程： 一、感应电动势 说明：既然在闭合电路中产生了感应电流，这个电路中就一定有电动势。我们把电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。在闭合电路里，产生感应电动势的那部分导体相当十电源。在同一个电路中，感应电动势越大，感应电流越大。那么，感应电动势的大小跟什么因素有关呢？请看实验 演示实验：实验装置：图3 .1-2 和图3.1-3 实验过程：在图3.1 -2中，使导体捧以不同的速度切割磁感线，砚察电流表指针偏转的幅度。 实验结论：在导线切割磁感线的过程中，切割速度越大，感应电动势越大 实验过程：在图3.1-3 中，使磁铁以不同的速度插入线圈和从线圈中抽出，观察电流表指针偏转的幅度。 实验结论：在磁铁插入和从线圈中拔出的过程中，插入和拔出的速度越大，感应电动势越大 说明：导体捧以较大的速度切割磁感线，和磁体以较大的速度插入线圈和从线圈中抽出，都使线圈中的磁通量发生变化，且磁通量变化的速度比较大 说明：许多实验都表明，感应电动势的大小跟磁通变化的快慢有关。我们用磁通 1.1 电磁感应现象的发现 ［要点导学］ 1、不同自然现象之间是有相互联系的，而这种联系可以通过我们的观察与思考来发现。例如摩擦生热则表明了机械运动与热运动是互相联系的，奥斯特之所以能够发现电流产生磁场，就是因为他相信不同自然现象之间是互相联系和互相转化的。 2、机遇总是青睐那些有准备的头脑，奥斯特的发现是必然中的偶然。发现中子的历史过程（在选修3-5中学习）也说明了这一点。小居里夫妇首先发现这种不带电的未知射线，他们误认为这是能量很高的射线，一项划时代的伟大发现就与小居里夫妇擦肩而过了。当查德威克遇到这种未知射线时，查德威克很快就想到这种不带电的射线可能是高速运动的中子流，因为查德威克的老师卢瑟神福早已预言中子的存在，所以查德威克的头脑是一个有准备的头脑，查德威克就首先发现了中子，并因此获得诺贝尔物理学奖。所以学会用联系的眼光看待世界，比记住奥斯特实验重要得多。 3、法拉第就是用联系的眼光看待世界的人，他坚信既然电流能够产生磁场，那么利用磁场应该可以产生电流。信念是一种力量，但信念不能代替事实。探索“磁生电”的道路非常艰苦，法拉第为此寻找了10年之久，我们要学习的就是这种百折不挠的探索精神。 4、法拉第为什么走了10年弯路，这个问题值得我们研究。原来自然界的联系不是简单的联系，自然界的对称不是简单的对称，“磁生电”不象“电生磁”那样简单，“磁生电”必须在变化、运动的过程中才能出现。法拉第的弯路应该使我们对自然界的联系和对称的认识更加深刻、更加全面。 ［范例精析］ 例1奥斯特的实验证实了电流的周围存在磁场，法拉第经过10年的努力终于发现了利用磁场产生电流的途径，法拉第认识到必须在变化、运动的过程中才能利用磁场产生电流。法拉第当时归纳出五种情形，请说出这五种情形各是什么。 解析法拉第把能引起感应电流的实验现象归纳为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。它们都与变化和运动有关。 拓展法国物理学家安培也曾将恒定电流或磁铁放在导体线圈的附近，希望在线圈中看到被“感应”出来的电流，可是这种努力均无收获。因为“磁生电”是在变化或运动中产生的物理现象。 例2 自然界的确存在对称美，质点间的万有引力F=Gm1m2/r2和电荷间的库仑力F=kq1q2/r2就是一个对称美的例子。电荷间的相互作用是通过电场传递的，质点间的相互作用则是通过引力场传递的。点电荷q的在相距为r处的电场强度是E=kq/r2，那么质点m在相距为r 处的引力场强度是多少呢？如果两质点间距离变小，引力一定做正功，两质点的引力势能一定减少。如果两电荷间距离变小，库仑力一定做正功吗？两电荷的电势能一定减少吗？请简述理由。 第五节：电磁感应规律的应用学案 【学习目标】 （1）、了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。 （2）、了解感生电动势和动生电动势产生的原因。 （3）、能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。 【学习重点】感生电动势和动生电动势。 【学习难点】感生电动势和动生电动势产生的原因。 【学习方法】类比法、练习法 【学习过程】 一、温故知新： 1、法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式是什么？ 2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关，表达式是什么，它成立的条件又是什么？ 二、学习新课 （一）、感生电动势和动生电动势 由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种是不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称作，另外一种是不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作。 1、感应电场 19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出， 电场。 静止的电荷激发的电场叫，静电场的电场线是由 E 发出，到终止，电场线闭合，而感应电场是一种涡 旋电场，电场线是的，如图所示，如果空间存在闭合导 体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感 应电流，或者说导体中产生感应电动势。 感应电场是产生或的原因，感应电场的方向也可以由来判断。感应电流的方向与感应电场的方向。 2、感生电动势 （1）产生：磁场变化时会在空间激发，闭合导体中的在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。 （2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为。 （3）感生电场方向判断：定则。 例题，在空间出现如图所示的闭合电场，电场线为一簇闭合曲线，这可能是（）A．沿AB方向磁场在迅速减弱 B. 沿AB方向磁场在迅速增强 C. 沿BA方向磁场在迅速减弱 D. 沿BA方向磁场在迅速增强 总结：已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是：感应电场的方向 感应磁场的方向磁通量的变化情况 3、感生电动势的产生 由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动势，感生电动势在电路中的作用就是充当，其电路是电路，当它和外电路连接后就会对外电路供电。 变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场，导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流，或者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源内部所谓的非静电力，对电荷产生作用。例如磁场变化时产生的感应电动势为E= （二）、洛伦兹力与动生电动势 导体切割磁感线时会产生感应电动势，该电动势产生的机理是什么呢？ 导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关？ 它是如何将其他形式的能转化为电能的？ 1、动生电动势 （1）产生：运动产生动生电动势 （2）大小：E= （B的方向与v的方向 ） （3）动生电动势大小的推导： 2、动生电动势原因分析 导体在磁场中切割磁感线时，产生动生电动势，它是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的。 如图所示，一条直导线CD在云强磁场B 中以速度v向右运动，并且导线CD与B、v的方向垂直，由于导体中的自由电子B ？？ ？ ？ C C 备战高考物理法拉第电磁感应定律-经典压轴题附详细答案 一、法拉第电磁感应定律 1．如图甲所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。导线的电阻不计，求0至t1时间内 (1)通过电阻R1上的电流大小及方向。 (2)通过电阻R1上的电荷量q。 【答案】(1) 2 02 3 n B r Rt π 电流由b向a通过R1(2) 2 021 3 n B r t Rt π 【解析】【详解】 (1)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为 2 202 2 n B r B E n n r t t t π π ?Φ? === ?? 由闭合电路的欧姆定律，得通过R1的电流大小为 2 02 33 n B r E I R Rt π == 由楞次定律知该电流由b向a通过R1。 (2)由 q I t =得在0至t1时间内通过R1的电量为: 2 021 1 3 n B r t q It Rt π == 2．光滑平行的金属导轨MN和PQ,间距L=1.0m,与水平面之间的夹角α=30°,匀强磁场磁感应强度B=2.0T,垂直于导轨平面向上,MP间接有阻值R=2.0Ω的电阻,其它电阻不计,质量 m=2.0kg的金属杆ab垂直导轨放置,如图(a)所示．用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab,由静止开始运动,v?t图象如图(b)所示.g=10m/s2，导轨足够长．求： (1)恒力F的大小； (2)金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小； (3)根据v?t图象估算在前0.8s内电阻上产生的热量．《法拉第电磁感应定律》教学设计
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