人教物理選修32 第4章 1　劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn) 2　探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 學(xué)案 (1).doc

1劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)2探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象及相關(guān)的物理學(xué)史2通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(重點(diǎn)、難點(diǎn))3能正確分析磁通量的變化情況(重點(diǎn))4能運(yùn)用感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件判斷是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生(重點(diǎn)、難點(diǎn))自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知知識(shí)梳理一、電磁感應(yīng)的探索歷程1“電生磁”的發(fā)現(xiàn)1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)2“磁生電”的發(fā)現(xiàn)1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流3法拉第的概括法拉第把引起感應(yīng)電流的原因概括為五類：(1)變化的電流；(2)變化的磁場(chǎng)；(3)運(yùn)動(dòng)的恒定電流；(4)運(yùn)動(dòng)的磁鐵；(5)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體4電磁感應(yīng)法拉第把他發(fā)現(xiàn)的磁生電的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流5發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的意義(1)使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)更加完善，宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生(2)使人們找到了磁生電的條件，開(kāi)辟了人類的電氣化時(shí)代二、探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件1探究導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生感應(yīng)電流(如圖411所示)：圖411實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(有無(wú)電流)分析論證導(dǎo)體棒靜止無(wú)閉合電路包圍的面積變化時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生；包圍的面積不變時(shí)，電路中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生導(dǎo)體棒平行磁感線運(yùn)動(dòng)無(wú)導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)有2.探究磁鐵在通電螺線管中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生感應(yīng)電流(如圖412所示)：圖412實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(有無(wú)電流)分析論證n極插入線圈有線圈中的磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流；線圈中的磁場(chǎng)不變時(shí)，線圈中無(wú)感應(yīng)電流n極停在線圈中無(wú)n極從線圈中抽出有s極插入線圈有s極停在線圈中無(wú)s極從線圈中抽出有3.模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)(如圖413所示)：圖413實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(線圈b中有無(wú)電流)分析論證開(kāi)關(guān)閉合瞬間有線圈b中磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈b中有感應(yīng)電流；線圈b中磁場(chǎng)不變時(shí)，線圈b中無(wú)感應(yīng)電流開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間有開(kāi)關(guān)保持閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片不動(dòng)無(wú)開(kāi)關(guān)保持閉合，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片有4.歸納結(jié)論只要穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流基礎(chǔ)自測(cè)1思考判斷(1)有電流即生磁場(chǎng)()(2)有磁場(chǎng)即生電流()(3)靜止的電荷周圍也能產(chǎn)生磁場(chǎng)()(4)穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化，一定產(chǎn)生感應(yīng)電流()2首先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的物理學(xué)家分別是()a安培和法拉第b法拉第和楞次c奧斯特和安培 d奧斯特和法拉第【解析】1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，選項(xiàng)d正確【答案】d3下列選項(xiàng)中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()【解析】a項(xiàng)中線圈沒(méi)有閉合，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，c項(xiàng)中穿過(guò)線圈的磁通量始終為零，不發(fā)生變化，d項(xiàng)中，線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中平動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量不變化，故a、c、d錯(cuò)誤；b項(xiàng)中，閉合回路的面積增大，穿過(guò)回路的磁通量增大，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故b正確【答案】b合 作 探 究攻 重 難電流的磁效應(yīng)與電磁感應(yīng)現(xiàn)象的區(qū)別與聯(lián)系1區(qū)別：“動(dòng)電生磁”和“動(dòng)磁生電”是兩個(gè)不同的過(guò)程，要抓住過(guò)程的本質(zhì)，“動(dòng)電生磁”是指運(yùn)動(dòng)電荷周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)；“動(dòng)磁生電”是指線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化而在閉合線圈內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電流“動(dòng)電生磁”中的“動(dòng)”是運(yùn)動(dòng)的意思，電荷相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，“動(dòng)磁生電”中的“動(dòng)”是變化的意思要從本質(zhì)上來(lái)區(qū)分它們2聯(lián)系：二者都是反映了電流與磁場(chǎng)之間的關(guān)系下列屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是()a通電導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)b磁場(chǎng)對(duì)感應(yīng)電流發(fā)生作用，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)c由于導(dǎo)體自身電流發(fā)生變化，在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流d電荷在磁場(chǎng)中定向移動(dòng)形成電流【解析】根據(jù)引起感應(yīng)電流的原因的五類情況可知，導(dǎo)體中自身電流變化在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，c正確【答案】c是否為電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷方法(1)由磁生電的現(xiàn)象都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象(2)所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象都與變化和運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系針對(duì)訓(xùn)練1(多選)下列現(xiàn)象中，能表明電和磁有聯(lián)系的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：57272000】a摩擦起電b兩塊磁鐵相互吸引或排斥c小磁針靠近通電導(dǎo)線時(shí)偏轉(zhuǎn)d磁鐵插入閉合線圈過(guò)程中，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流【解析】摩擦起電是靜電現(xiàn)象；兩塊磁鐵相互吸引或排斥是磁現(xiàn)象；小磁針靠近通電導(dǎo)線時(shí)偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明“電生磁”；磁鐵插入閉合線圈過(guò)程中，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，說(shuō)明“磁生電”c、d表明電和磁有聯(lián)系【答案】cd磁通量及其變化量的理解與計(jì)算1對(duì)磁通量的三點(diǎn)理解(1)磁通量是標(biāo)量，但是有正負(fù)磁通量的正負(fù)不代表大小，只表示磁感線是怎樣穿過(guò)平面的即若以向里穿過(guò)某面的磁通量為正，則向外穿過(guò)這個(gè)面的磁通量為負(fù)(2)若穿過(guò)某一面的磁感線既有穿出，又有穿入，則穿過(guò)該面的合磁通量為凈磁感線的條數(shù)(3)由bs可知，磁通量的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)2勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量的計(jì)算(1)b與s垂直時(shí)：bs.b指勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，s為線圈的面積(2)b與s不垂直時(shí)：bs.s為線圈在垂直磁場(chǎng)方向上的有效面積，在應(yīng)用時(shí)可將s分解到與b垂直的方向上，如圖414所示，bssin .圖4143磁通量變化量的計(jì)算當(dāng)b與s垂直時(shí)，通常有以下兩種情況：(1)s不變，b改變，則bs.(2)s改變，b不變，則bs.如圖415所示，有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，b0.8 t，磁場(chǎng)有明顯的圓形邊界，圓心為o，半徑為1 cm.現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上圓線圈a、b、c，圓心均處于o處，線圈a的半徑為1 cm，10匝；線圈b的半徑為2 cm，1匝；線圈c的半徑為0.5 cm，1匝問(wèn)：圖415(1)在b減為0.4 t的過(guò)程中，線圈a和線圈b中的磁通量變化了多少？(2)在磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)30角的過(guò)程中，線圈c中的磁通量變化了多少？(3)在磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)180角的過(guò)程中，線圈c中的磁通量變化了多少？思路點(diǎn)撥：解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)磁通量與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)(2)當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)不垂直時(shí)，應(yīng)分解b或取s在與b垂直的平面上的投影面積(3)磁感線反向穿過(guò)線圈平面時(shí)，為負(fù)值【解析】(1)由題意知線圈b與線圈a中的磁通量始終一樣，故它們的變化量也一樣(b2b1)r21.26104 wb.所以，線圈a和線圈b中的磁通量都減少了1.26104 wb.(2)對(duì)線圈c，1br2，當(dāng)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)30時(shí)，2br2cos 30，故21br2(cos 301)8.41106 wb.所以，線圈c中的磁通量減少8.41106 wb.(3)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)180后，磁感線從另一側(cè)穿過(guò)線圈，若取1為正，則2為負(fù)，有：1br2，2br2，故212br21.26104 wb.所以，線圈c中的磁通量減少了1.26104 wb.【答案】(1)都減少了1.26104 wb(2)減少了8.41106 wb(3)減少了1.26104 wb求解磁通量的方法(1)解答該類題目時(shí)，要注意磁感線是從平面的哪一面穿入的(2)當(dāng)規(guī)定從某一面穿入的磁通量為正值時(shí)，則從另一面穿入的就為負(fù)值，然后按照求代數(shù)和的方法求出磁通量的變化(磁通量是有正、負(fù)的標(biāo)量)(3)準(zhǔn)確地把初、末狀態(tài)的磁通量表示出來(lái)是解題的關(guān)鍵針對(duì)訓(xùn)練2如圖416所示，通過(guò)恒定電流的導(dǎo)線mn與閉合線框共面，第一次將線框由1平移到2，第二次將線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到2，設(shè)先后兩次通過(guò)線框的磁通量變化分別為1和2，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：57272001】a12b12c12 d無(wú)法確定圖416【解析】設(shè)線框在位置1時(shí)的磁通量為1，在位置2時(shí)的磁通量為2，直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在1處比在2處要強(qiáng)，若平移線框，則112，若轉(zhuǎn)動(dòng)線框，磁感線是從線框的正反兩面穿過(guò)的，一正一負(fù)，因此212.根據(jù)分析知：12b12c12 d無(wú)法確定【解析】對(duì)于大環(huán)和小環(huán)來(lái)說(shuō)，有效垂直面積相同，所以選c.【答案】c4(多選)如圖4110所示，下列情況能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：57272002】圖4110a如圖甲所示，導(dǎo)體棒ab順著磁感線運(yùn)動(dòng)b如圖乙所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時(shí)c如圖丙所示，小螺線管a插入大螺線管b中不動(dòng)，開(kāi)關(guān)s一直接通時(shí)d如圖丙所示，小螺線管a插入大螺線管b中不動(dòng)，開(kāi)關(guān)s一直接通，當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)【解析】a中導(dǎo)體棒順著磁感線運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)閉合電路的磁通量沒(méi)有發(fā)生變化，無(wú)感應(yīng)電流，故a錯(cuò)誤；b中條形磁鐵插入線