感生電動勢和動生電動勢

1 第五節(jié)第五節(jié) 感生電動勢和動生電動勢感生電動勢和動生電動勢 一 知識與技能 一 知識與技能 1 知道感生電場 2 知道感生電動勢和動生電動勢及其區(qū)別與聯(lián)系 二 過程與方法 二 過程與方法 通過同學(xué)們之間的討論 研究增強對兩種電動勢的認(rèn)知深度 同時提高學(xué)習(xí)物理的興趣 三 情感 態(tài)度與價值觀 三 情感 態(tài)度與價值觀 通過對相應(yīng)物理學(xué)史的了解 培養(yǎng)熱愛科學(xué) 尊重知識的良好品德 教學(xué)重點教學(xué)重點 感生電動勢與動生電動勢的概念 教學(xué)難點教學(xué)難點 對感生電動勢與動生電動勢實質(zhì)的理解 教學(xué)方法教學(xué)方法 討論法 講練結(jié)合法 教學(xué)用具 教學(xué)用具 計算機 投影儀 教學(xué)過程教學(xué)過程 一 引入新課 一 引入新課 教師 我們在恒定電流以章中學(xué)過電源和電動勢 大家回顧一下 什么是電源 什么是 電動勢 學(xué)生甲 電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 學(xué)生乙 如果電源移送電荷 q 時非靜電力所做的功為 W 那么 W 與 q 的比值 叫做 q W 電源的電動勢 用 E 表示電動勢 則 q W E 教師 同學(xué)們回答得很好 2 教師 電源有好多種 比如干電池 手搖發(fā)電機等 請分別說出這些電源中的非靜電力 作用和能量轉(zhuǎn)化情況 學(xué)生 干電池中的非靜電力是化學(xué)作用 把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 手搖發(fā)電機的非靜電力 是電磁作用 把機械能轉(zhuǎn)化為電能 教師 不同的電源 非靜電力可能不同 但從能量轉(zhuǎn)化的角度看 他們所起的作用是相 同的 都是把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能 從這個角度看 電源的電動勢所描述的物理意義是什 么 請舉例說明 學(xué)生 電動勢描述了電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng) 即表征非靜電力對自由電荷 做功的本領(lǐng) 不如 干電池的電動勢是 1 5V 表示把 1C 正電荷從電源負極搬到正極 非靜 電力做功 1 5 J 而蓄電池電動勢是 2 0V 表示把 1C 正電荷從電源負極搬到正極 非靜電力 做功 2 0 J 我們說蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比干電池大 教師 同學(xué)們說得很好 教師 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 要產(chǎn)生電流 必須有感應(yīng)電動勢 這種情況下 哪一種作用 扮演了非靜電力的角色呢 下面我們就來學(xué)習(xí)相關(guān)的知識 二 進行新課 二 進行新課 1 感應(yīng)電場與感生電動勢 感應(yīng)電場與感生電動勢 教師 投影教材圖 4 5 1 穿過閉會回路的磁場增強 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 定向運動呢 英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為 磁場變化時在空間 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 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 教師 感生電場的方向應(yīng)如何判斷 提示 大家回想一下 感應(yīng)電流的方向如何判斷 電流的方向與電荷移動的方向有何關(guān) 系 學(xué)生 感應(yīng)電流的方向用楞次定律判定 電流的方向與正電荷移動的方向相同 感生電 場的方向與正電荷受力的方向相同 因此 感生電場的方向也可以用楞次定律判定 教師 若導(dǎo)體中的自由電荷是負電荷 能否用楞次定律判定 學(xué)生 能 因為負電荷的運動可以等效為正電荷在反方向上的運動 教師 下面通過例題看一下這方面的應(yīng)用 3 投影 教師 被加速的電子帶什么電 學(xué)生 負電 教師 電子逆時針運動 等效電流方向如何 學(xué)生 順時針 教師 加速電場的方向如何 學(xué)生 順時針 教師 使電子加速的電場是什么電場 學(xué)生 感生電場 教師 電磁鐵的磁場怎樣變化才能產(chǎn)生順時針方向的感生電場 為什么 學(xué)生 增強 因為感應(yīng)電流的磁場方向與電磁鐵的磁場方向相反 感應(yīng)電流的磁場阻礙 磁通量的變化 感生電場是磁場變強引起的 因此 電磁鐵的電流變大才能使電子加速 教師 如果電流的方向與圖示方向相反 請自己判斷一下 為使電子加速 電流又應(yīng)怎 樣變化 學(xué)生 按照上面的判斷步驟獨立分析 學(xué)生代表發(fā)言 教師 傾聽學(xué)生的發(fā)言 進行點評 2 洛倫茲力與動生電動勢 洛倫茲力與動生電動勢 教師 投影 思考與討論 4 教師 引導(dǎo)學(xué)生分組討論 選出代表發(fā)表見解 學(xué)生 思考 討論 發(fā)表見解 學(xué)生甲 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 其合運動是斜向上的 學(xué)生乙 2 自由電荷不會一直運動下去 因為 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 當(dāng)電場力等于洛倫茲力時 自由電荷不再定向運動 學(xué)生丙 3 C 端電勢高 學(xué)生丁 4 導(dǎo)體棒中電流是由 D 指向 C 的 教師 一段導(dǎo)體切割磁感線運動時相當(dāng)于一個電源 這時非靜電力與洛倫茲力有關(guān) 由 于導(dǎo)體運動而產(chǎn)生的電動勢叫動生電動勢動生電動勢 教師 如圖所示 導(dǎo)體棒運動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電流 試分析電路 中的能量轉(zhuǎn)化情況 學(xué)生 導(dǎo)體棒中的電流受到安培力作用 安培力的方向與運動方 向相反 阻礙導(dǎo)體棒的運動 導(dǎo)體棒要克服安培力做功 將機械能轉(zhuǎn) 化為電能 三 課堂總結(jié) 點評 三 課堂總結(jié) 點評 教師活動 讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容 請一個同學(xué)到黑板上總結(jié) 其他同學(xué)在筆記本 上總結(jié) 然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容 學(xué)生活動 認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容 并把自己這節(jié)課的體會寫下來 比較黑板上的小結(jié) 和自己的小結(jié) 看誰的更好 好在什么地方 點評點評 總結(jié)課堂內(nèi)容 培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力 教師要放開 讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容 允許內(nèi)容的順序不同 從而構(gòu)建他們自己的知 5 識框架 四 實例探究 四 實例探究 感生電場與感生電動勢感生電場與感生電動勢 例 1 如圖所示 一個閉合電路靜止于磁場中 由于磁場強弱的變化 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 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 解析 根據(jù)麥克斯韋理論 變化的磁場產(chǎn)生電場 處在其中的導(dǎo)體 其內(nèi)部的自由電荷 在電場力作用下定向移動形成電流 答案 AC 洛侖茲力與動生電動勢洛侖茲力與動生電動勢 例 2 如圖所示 導(dǎo)體 AB 在做切割磁感線運動時 將產(chǎn)生一個電動勢 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)體向右運動時 其內(nèi)部的自由電子因 受向下的洛侖茲力作用向下運動 于是在棒的 B 端出現(xiàn)負電荷 而在棒的