高中素質(zhì)練習(xí)教案
發(fā)表時(shí)間:2020-11-02楞次定律課件+學(xué)案+同步練習(xí)+基礎(chǔ)夯實(shí)訓(xùn)練。
一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé),作為教師準(zhǔn)備好教案是必不可少的一步。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣,使教師有一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的教學(xué)思路。那么,你知道教案要怎么寫呢?下面是小編幫大家編輯的《楞次定律課件+學(xué)案+同步練習(xí)+基礎(chǔ)夯實(shí)訓(xùn)練》,但愿對(duì)您的學(xué)習(xí)工作帶來(lái)幫助。
第三節(jié):楞次定律學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
(1)、理解楞次定律的內(nèi)容,理解楞次定律中“阻礙”二字的含義,能初步應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流方向,理解楞次定律與能量守恒定律是相符的
(2)、通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué),感受楞次定律的實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)過(guò)程,逐漸培養(yǎng)自己的觀察實(shí)驗(yàn),分析、歸納、總結(jié)物理規(guī)律的能力。
(3)、學(xué)會(huì)由個(gè)別事物的個(gè)性來(lái)認(rèn)識(shí)一般事物的共性的認(rèn)識(shí)事物的一種重要的科學(xué)方法。
(4)、通過(guò)對(duì)楞次定律的探究過(guò)程,培養(yǎng)自己的空間想象能力。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】應(yīng)用楞次定律(判感應(yīng)電流的方向)
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】理解楞次定律(“阻礙”的含義)
【學(xué)習(xí)方法】實(shí)驗(yàn)法、探究法、討論法、歸納法
【教具準(zhǔn)備】
靈敏電流計(jì),線圈(外面有明顯的繞線標(biāo)志),導(dǎo)線若干,條形磁鐵,線圈
【教學(xué)過(guò)程】
一、溫故知新:
1、要產(chǎn)生感應(yīng)電流必須具備什么樣的條件?
2、磁通量的變化包括哪情況?
二、引入新課
1、問(wèn)題1:如圖,已知通電螺線管的磁場(chǎng)方向,問(wèn)電流方向?
2、問(wèn)題2:如圖,在磁場(chǎng)中放入一線圈,若磁場(chǎng)B變大或變小,問(wèn)
①有沒(méi)有感應(yīng)電流?
②感應(yīng)電流方向如何?
3、感應(yīng)電流不是個(gè)好“孩子”。感應(yīng)電流的方向與磁通量間又有什么樣的關(guān)系?
三、新課學(xué)習(xí)
1、介紹研究感應(yīng)電流方向的主要器材并讓學(xué)生思考:
(1)、靈敏電流計(jì)的作用是什么?為什么用靈敏電流計(jì)而不用安培表?
(2)、為什么本實(shí)驗(yàn)研究的是螺線管中的感應(yīng)電流,而不是單匝線圈或其它導(dǎo)體中的感應(yīng)電流?
2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:
研究影響感應(yīng)電流方向的因素按照?qǐng)D所示連接電路,并將磁鐵向線圈插入或從線圈拔出等,分析感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)。
3、學(xué)生探究:研究感應(yīng)電流的方向
(1)、探究目標(biāo):
(2)、探究方向:
(3)、探究手段:分組實(shí)驗(yàn)(器材:螺線管,靈敏電流計(jì),條形磁鐵,導(dǎo)線)
(4)、探究過(guò)程
NS磁鐵在管上靜止不動(dòng)時(shí)磁鐵在管中靜止不動(dòng)時(shí)
插入拔出插入拔出N在下S在下N在下S在下
原來(lái)磁場(chǎng)的方向
原來(lái)磁場(chǎng)的磁通量變化
感應(yīng)磁場(chǎng)的方向
原磁場(chǎng)與感應(yīng)磁場(chǎng)方向的關(guān)系
感應(yīng)電流的方向(螺線管上)
(5)、學(xué)生帶著問(wèn)題分組討論:
問(wèn)題1、請(qǐng)你根據(jù)上表中所填寫的內(nèi)容分析一下,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向是否總是與原磁場(chǎng)的方向相反?
問(wèn)題2、請(qǐng)你仔細(xì)分析上表,用盡可能簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言概括一下,究竟如何確定感應(yīng)電流的方向?并說(shuō)出你的概括中的關(guān)鍵詞語(yǔ)。
問(wèn)題3、你能從導(dǎo)體和磁體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)確定感應(yīng)電流的方向嗎?如果能,請(qǐng)用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言進(jìn)行概括,并試著從能量的轉(zhuǎn)化與守恒角度去解釋你的結(jié)論?
相互交流、分析、討論,用最簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言概括出本組的結(jié)論。師巡視各組的情況,然后指定某些組公布本組的成果在全班進(jìn)行交流,師生共同討論,形成結(jié)論。
教學(xué)中,學(xué)生概括多種多樣,有的也非常準(zhǔn)確到位,甚至于出乎意料,如:
概括1:
概括2:
概括3:
……
總結(jié)規(guī)律:原磁通變大,則感應(yīng)電流磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)相,有阻礙變作用
原磁通變小,則感應(yīng)電流磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)相,有阻礙變作用
結(jié)論:
投影展示楞次定律內(nèi)容及其理解:
4、楞次定律——感應(yīng)電流的方向
(1)、內(nèi)容:。
(2)、理解:
①、阻礙既不是也不等于,增反減同
②、注意兩個(gè)磁場(chǎng):磁場(chǎng)和電流磁場(chǎng)
③、在圖中標(biāo)出每個(gè)螺線管的感應(yīng)電流產(chǎn)生的等效N極和S極。
強(qiáng)調(diào):楞次定律可以從兩種不同的角度來(lái)理解:
a、從磁通量變化的角度看:感應(yīng)電流總要磁通量的變化。
b、從導(dǎo)體和磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)看,感應(yīng)電流總要相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
④、感應(yīng)電流的方向即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向
⑤、阻礙的過(guò)程中,即一種能向轉(zhuǎn)化的過(guò)程
例:上述實(shí)驗(yàn)中,若條形磁鐵是自由落體,則磁鐵下落過(guò)程中受到向上的阻力,即機(jī)械能→電能→內(nèi)能
(3)、應(yīng)用楞次定律步驟:
①、明確磁場(chǎng)的方向;
②、明確穿過(guò)閉合回路的是增加還是減少;
③、根據(jù)楞次定律(增反減同),判定的磁場(chǎng)方向;
④、利用判定感應(yīng)電流的方向。
(4)、楞次定律的應(yīng)用
例:兩同心金屬圓環(huán),使內(nèi)環(huán)A通以順時(shí)針?lè)较螂娏?,現(xiàn)使其電流增大,則在大環(huán)B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向如何?若減小電流呢?
5、楞次定律的特例——閉合回路中部分導(dǎo)體切割磁感線
問(wèn)題1:當(dāng)閉合回路的部分導(dǎo)體切割磁感線也會(huì)引起磁通量的變化,從而使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種情況下回路中的電流的方向如何判斷呢,可以用楞次定律判斷電流的方向嗎?
問(wèn)題2:用楞次定律判斷感應(yīng)電流的過(guò)程很復(fù)雜,能否找到一種很簡(jiǎn)單的方法來(lái)判斷閉合回路中部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電流的方向呢?
(1)、右手定則的內(nèi)容:伸開(kāi)手讓拇指跟其余四指,并且都跟手掌在
內(nèi),讓磁感線從掌心進(jìn)入,指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向,其余四指指向的就是導(dǎo)體中方向
(2)、適用條件:的情況
(3)、說(shuō)明:
①、右手定則是楞次定律的特例,用右手定則求解的問(wèn)題也可用楞次定律求解
例:分別用右手定則和楞次定律判斷
通過(guò)電流表的電流方向(課本P204(3))
②、右手定則較楞次定律方便,但適用范圍較窄,而楞次定律應(yīng)用于所有情況
③、當(dāng)切割磁感線時(shí)電路不閉合,四指的指向即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向(畫(huà)出等效電源的正負(fù)極)
6、鞏固練習(xí)
例1:為什么閉合回路完全在垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)的面內(nèi)切割磁感線時(shí)回路中無(wú)感應(yīng)電流?
例2:如圖所示,平行金屬導(dǎo)軌的左端連有電阻R,金屬導(dǎo)線框ABCD的兩端用金屬棒跨在導(dǎo)軌上,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向指向紙內(nèi)。當(dāng)線框ABCD沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)時(shí),線框ABCD中有無(wú)閉合電流?____;電阻R上有無(wú)電流通過(guò)?____
【學(xué)習(xí)小結(jié)】
1、楞次定律的內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
2、判定感應(yīng)電流方向的步驟
3、右手定則確定感應(yīng)電流的方向
【課后作業(yè)】選修3-2課本第12頁(yè)“思考與討論”1、2、3、4題
課后作業(yè):第13頁(yè)1、2、3、4題
【學(xué)習(xí)心得】
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第六節(jié)互感和自感學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
(1)、知道互感現(xiàn)象和互感電動(dòng)勢(shì)。
(2)、知道自感現(xiàn)象和自感電動(dòng)勢(shì)。
(3)、知道自感系數(shù)。
(4)、了解日光燈的工作原理
(5)、會(huì)靈活運(yùn)用公式求感生電動(dòng)勢(shì)
(6)、會(huì)利用自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象解釋相關(guān)問(wèn)題
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】運(yùn)用自感知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。
【學(xué)習(xí)方法】討論法、探究法、實(shí)驗(yàn)法
【學(xué)習(xí)用具】
變壓器原理說(shuō)明器(用400匝線圈)、3.8V0.3A燈泡兩只、滑動(dòng)變阻器、電源(3V)、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān),日光燈組件,
【學(xué)習(xí)過(guò)程】
一、復(fù)習(xí)舊課,引入新課
1、引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象最重要的條件是什么?
2、楞次定律的內(nèi)容是什么?
二、新課學(xué)習(xí)
問(wèn)題:在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒(méi)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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢?
(一)互感現(xiàn)象
兩個(gè)線圈之間并沒(méi)有導(dǎo)線相連,但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí),它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象叫做,這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做。
利用互感現(xiàn)象可以把由一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。如下圖所示。
在電力工程中和電子電路中,互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作,這時(shí)要設(shè)法電路間的互感現(xiàn)象。例如在電路板的刻制時(shí)就要設(shè)法減小電路間的現(xiàn)象。
(二)、自感現(xiàn)象
1、動(dòng)手做一做
實(shí)驗(yàn)1:斷電自感現(xiàn)象。學(xué)生幾人一組作實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。接通電路,燈泡正常發(fā)光后,迅速斷開(kāi)開(kāi)關(guān),可以看到燈泡閃亮一下再逐漸熄滅。
問(wèn)1:燈泡閃亮一下,說(shuō)明了什么問(wèn)題?
問(wèn)2:在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)這一瞬間,增大的電壓從哪里來(lái)的。
實(shí)驗(yàn)2:將與燈泡并聯(lián)的線圈取掉。再演示上述實(shí)驗(yàn),這時(shí)燈泡不再閃亮。
問(wèn)3:線圈本身并不是電源,它又是如何提供高電壓的呢?
2、分析現(xiàn)象,建立概念
⑴討論:相互討論。出示實(shí)驗(yàn)電路圖,運(yùn)用已學(xué)過(guò)的電磁感應(yīng)的知識(shí)來(lái)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
②問(wèn):這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,線圈也發(fā)生了電磁感應(yīng)。那么是什么原因引起線圈發(fā)生電磁感應(yīng)呢?
問(wèn)1:開(kāi)關(guān)接通時(shí),線圈中有沒(méi)有電流?
問(wèn)2:有電流通過(guò)線圈時(shí),線圈會(huì)不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)?根據(jù)是什么?
問(wèn)3:既然線圈產(chǎn)生了磁場(chǎng),那么就有磁感線穿過(guò)線圈,線穿過(guò)線圈的磁胎量就不等于0。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,線圈中還有磁通量嗎?
問(wèn)4:所以,在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)這一過(guò)程中,穿過(guò)線圈的磁通量變了嗎?如何變化?
問(wèn)5:穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生了變化,會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?
⑵討論小結(jié):
⑶建立概念:上述現(xiàn)象屬于一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,發(fā)生電磁感應(yīng)的原因是由于通過(guò)導(dǎo)體的電流發(fā)生變化而引起磁通量變化。這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為。
自感現(xiàn)象:由于發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
自感電動(dòng)勢(shì):在現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
練習(xí):在實(shí)驗(yàn)中,若線圈L的電阻RL與燈泡A的電阻RA相等,則電鍵斷開(kāi)前后通過(guò)線圈的電流隨時(shí)間的變化圖像為圖,通過(guò)燈泡的電流隨時(shí)間的變化圖像為圖;若RL遠(yuǎn)小于RA,則電鍵斷開(kāi)前后通過(guò)線圈的電流隨時(shí)間的變化圖像為圖,通過(guò)燈泡的電流圖像為圖。
答案:A;C;B;D
3、演示實(shí)驗(yàn),強(qiáng)化概念
實(shí)驗(yàn)3:演示通電自感現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)電路如圖。
開(kāi)關(guān)接通時(shí),可以看到,燈泡2立即正常發(fā)光,而燈泡1是逐漸亮起來(lái)的。
問(wèn):為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?
問(wèn):為什么自感電動(dòng)勢(shì)不是使燈泡1突然變得很亮,而是使它慢慢變亮呢?
4、綜合因素,講解規(guī)律
在自感現(xiàn)象中,自感電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生了變化而引起的,而自感電動(dòng)勢(shì)卻總是阻礙導(dǎo)體中原來(lái)電流的變化的。
特點(diǎn):自感電動(dòng)勢(shì)總是導(dǎo)體中原來(lái)電流的的。
具體而言:①如果導(dǎo)體中原來(lái)的電流是增大的,自感電動(dòng)勢(shì)就要阻礙原來(lái)電流的增大。
I原↑,則ε自(I自)與I原相反
②如果導(dǎo)體中原來(lái)的電流是減小的,自感電動(dòng)勢(shì)就要阻礙原來(lái)電流的減小。
I原↓,則ε自(I自)與I原相同
5、分析實(shí)驗(yàn),深化理解
①實(shí)驗(yàn)1稱為斷電自感現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)2稱為通電自感現(xiàn)象。那么,在實(shí)驗(yàn)1中電路接通的瞬間,線圈是否發(fā)生自感?在實(shí)驗(yàn)2中,把開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),線圈是否發(fā)生自感現(xiàn)象呢?
②實(shí)驗(yàn)2中,如果以很快的頻率反復(fù)打開(kāi)、閉合開(kāi)關(guān),會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢?
③實(shí)驗(yàn)1中開(kāi)關(guān)斷開(kāi)了,電源已不再給燈泡提供電能了,燈還閃亮一下。這些能量是哪里來(lái)的呢?是憑空產(chǎn)生了能量嗎?
練習(xí):實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)電鍵閉合后,通過(guò)燈泡1的電流隨時(shí)間變化的圖像為圖;通過(guò)燈泡2的電流隨時(shí)間變化的圖像為圖。
答案:C;A
(二)、自感系數(shù)
問(wèn):感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟什么因素有關(guān)?
自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟其它感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小一樣,跟穿過(guò)線圈的磁通量的變化快慢有關(guān)。而在自感現(xiàn)象中,穿過(guò)線圈的磁通量是由電流引起的,故自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟導(dǎo)體中電流變化的快慢有關(guān)。
(閱讀教材)
理論分析表明:
E=。
L稱為線圈的自感系數(shù),簡(jiǎn)稱自感或。自感表示線圈產(chǎn)生本領(lǐng)大小的物理量。L的大小跟線圈的形狀、長(zhǎng)短、匝數(shù)、有無(wú)鐵芯有關(guān)。
單位:亨利(H)
1H=mH=μH
(三)、自感現(xiàn)象的應(yīng)用——日光燈的原理
日光燈就是利用自感現(xiàn)象的例子。燈管的兩端各有一個(gè)燈絲,燈管內(nèi)充有微量的氬和稀薄的天然汞蒸汽,燈管內(nèi)壁涂有熒光物質(zhì)。當(dāng)燈管內(nèi)的氣體被擊穿而導(dǎo)電時(shí),燈管兩端的燈絲就會(huì)釋放出大量的電子,這些電子與汞原子碰撞而放出紫外線,涂在燈管內(nèi)的熒光物質(zhì)在紫外線的照射下發(fā)出可見(jiàn)光,根據(jù)不同的需要充以不同的氣體,并在管的內(nèi)壁上涂上不同的熒光物質(zhì),就可制造出不同顏色的日光燈了。
日光燈的電路圖如下圖所示:
其中:?jiǎn)?dòng)器的作用是當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)電源把電壓加在啟動(dòng)器兩極間,使氖氣放電發(fā)出輝光,輝光產(chǎn)生的熱量使U形觸片膨脹伸長(zhǎng)接觸靜片而電路導(dǎo)通,于是鎮(zhèn)流器中的線圈和燈管中的燈絲就有電流通過(guò),電路接通后,啟動(dòng)器中的氖氣停止放電,U形觸片冷卻收縮,電路斷開(kāi),鎮(zhèn)流器線圈因自感產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)高壓,這個(gè)高壓加上電源兩端的電壓一起加在燈管的兩端,使水銀蒸汽開(kāi)始放電導(dǎo)通,使日光燈發(fā)光。在啟動(dòng)器兩觸片間還并聯(lián)了一個(gè)電容,它的作用是在動(dòng)靜觸片分離時(shí)避免產(chǎn)生火花而燒毀,沒(méi)有電容器,啟動(dòng)器也能正常工作,日光燈啟動(dòng)后,啟動(dòng)器就不需要了。
鎮(zhèn)流器就是一個(gè)自感系數(shù)很大的線圈,在日光燈點(diǎn)燃時(shí),利用自感現(xiàn)象,產(chǎn)生瞬時(shí)高壓,在日光燈正常發(fā)光時(shí),利用自感現(xiàn)象起降壓限流的作用。
(四)磁場(chǎng)中的能量
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)線圈中有電流,電流產(chǎn)生磁場(chǎng),能量?jī)?chǔ)存在磁場(chǎng)中,開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),線圈作用相當(dāng)于電源,把磁場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化成。
【課堂練習(xí)】
例1、關(guān)于自感現(xiàn)象,正確的說(shuō)法是:
A、感應(yīng)電流一定和原電流方向相反;
B、線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)較大的其自感系數(shù)一定較大;
C、對(duì)于同一線圈,當(dāng)電流變化越大時(shí),線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也越大;
D、自感電動(dòng)總是阻礙原來(lái)電流變化的。
解:D。
例2、如圖所示,兩個(gè)電阻的阻值都是R,多匝線圈的電阻和電源內(nèi)阻均可忽略不計(jì)。電鍵S原來(lái)斷開(kāi),此時(shí)電路中的電流為I0=ε/2R?,F(xiàn)將S閉合,于是線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),此自感電動(dòng)勢(shì)的作用是:
A、使電路的電流減小,最后由I0將小到0;
B、有阻礙電流增大的作用,最后電流小于I0;
C、有阻礙電流增大的作用,因而電流總保持不變;
D、有阻礙電流增大的作用,但電流還是增大,最后等于I0。
解:D。
說(shuō)明:要深刻理解“阻礙”的意思。阻礙并不等于“阻止”。當(dāng)原電流增大時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流的增大,但電流最后還是要增大的,只不過(guò)增大得慢些(如通電自感實(shí)驗(yàn)中所見(jiàn));當(dāng)原電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流的減小,但電流最后還是要減小的,只不過(guò)減小得慢些(如斷電自感實(shí)驗(yàn)中所見(jiàn))。自感電動(dòng)勢(shì)的作用只不過(guò)是起一個(gè)“延時(shí)”作用。
例3、如圖所示的電路中,L是一帶鐵芯的線圈,R為電阻。兩條支路的直流電阻相等。那么在接通和斷開(kāi)電鍵的瞬間,兩電流表的讀數(shù)I1、I2的大小關(guān)系是:
A、接通時(shí)I1I2,斷開(kāi)時(shí)I1I2;B、接通時(shí)I1I2,斷開(kāi)時(shí)I1=I2;
C、接通時(shí)I1I2,斷開(kāi)時(shí)I1I2;D、接通時(shí)I1=I2,斷開(kāi)時(shí)I1I2。
解:B。
電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用課件學(xué)案同步練習(xí)基礎(chǔ)夯實(shí)訓(xùn)練
第五節(jié):電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
(1)、了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的概念及不同。
(2)、了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。
(3)、能用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的公式進(jìn)行分析和計(jì)算。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。
【學(xué)習(xí)方法】類比法、練習(xí)法
【學(xué)習(xí)過(guò)程】
一、溫故知新:
1、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么?數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么?
2、導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與什么因素有關(guān),表達(dá)式是什么,它成立的條件又是什么?
二、學(xué)習(xí)新課
(一)、感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理也不同,一般分為兩種:一種是不變,導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)引起的磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這種電動(dòng)勢(shì)稱作,另外一種是不動(dòng),由于磁場(chǎng)變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱作。
1、感應(yīng)電場(chǎng)
19世紀(jì)60年代,英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場(chǎng)理論中指出,變化的磁場(chǎng)會(huì)在周圍空間激發(fā)一種電場(chǎng),我們把這種電場(chǎng)叫做感應(yīng)電場(chǎng)。
靜止的電荷激發(fā)的電場(chǎng)叫,靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線是由發(fā)出,到終止,電場(chǎng)線閉合,而感應(yīng)電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng),電場(chǎng)線是的,如圖所示,如果空間存在閉合導(dǎo)體,導(dǎo)體中的自由電荷就會(huì)在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng),而產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說(shuō)導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
感應(yīng)電場(chǎng)是產(chǎn)生或的原因,感應(yīng)電場(chǎng)的方向也可以由來(lái)判斷。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電場(chǎng)的方向。
2、感生電動(dòng)勢(shì)
(1)產(chǎn)生:磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā),閉合導(dǎo)體中的在電場(chǎng)力的作用下定向運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電流,即產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
(2)定義:由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成為。
(3)感生電場(chǎng)方向判斷:定則。
例題,在空間出現(xiàn)如圖所示的閉合電場(chǎng),電場(chǎng)線為一簇閉合曲線,這可能是()
A.沿AB方向磁場(chǎng)在迅速減弱
B.沿AB方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)
C.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速減弱
D.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)
總結(jié):已知感應(yīng)電場(chǎng)方向求原磁通量的變化情況的基本思路是:
感應(yīng)電場(chǎng)的方向感應(yīng)磁場(chǎng)的方向磁通量的變化情況
3、感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生
由感應(yīng)電場(chǎng)使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感生電動(dòng)勢(shì),感生電動(dòng)勢(shì)在電路中的作用就是充當(dāng),其電路是電路,當(dāng)它和外電路連接后就會(huì)對(duì)外電路供電。
變化的磁場(chǎng)在閉合導(dǎo)體所在的空間產(chǎn)生電場(chǎng),導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說(shuō)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其中感應(yīng)電場(chǎng)就相當(dāng)于電源內(nèi)部所謂的非靜電力,對(duì)電荷產(chǎn)生作用。例如磁場(chǎng)變化時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=
(二)、洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
導(dǎo)體切割磁感線時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),該電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理是什么呢?
導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)?
它是如何將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的?
1、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
(1)產(chǎn)生:運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
(2)大小:E=(B的方向與v的方向)
(3)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小的推導(dǎo):
2、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)原因分析
導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí),產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),它是由于導(dǎo)體中的自由電子受到洛倫茲力的作用而引起的。
如圖所示,一條直導(dǎo)線CD在云強(qiáng)磁場(chǎng)B中以速度v向右運(yùn)動(dòng),并且導(dǎo)線CD與B、v的方向垂直,由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起以速度v運(yùn)動(dòng),因此每個(gè)電子受到的洛倫茲力為:
F洛=Bev
F的方向豎直向下,在力F的作用下,自由電子沿導(dǎo)體向下運(yùn)動(dòng),使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過(guò)剩的負(fù)電荷,導(dǎo)體上端出現(xiàn)過(guò)剩的正電荷,結(jié)果使導(dǎo)體上端D的電勢(shì)高于下端C的電勢(shì),出現(xiàn)由D指向C的靜電場(chǎng),此電場(chǎng)對(duì)電子的靜電力F’的方向向上,與洛倫茲力F方向相反,隨著導(dǎo)體兩端正負(fù)電荷的積累,電場(chǎng)不斷增強(qiáng),當(dāng)作用在自由電子上的靜電力與電子受到的洛倫茲力相平衡時(shí),DC兩端產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)差如果用另外的導(dǎo)線把CD兩端連接起來(lái),由于D段的電勢(shì)比C段的電勢(shì)高,自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時(shí)針流動(dòng),形成逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?,如圖乙所示,電荷的流動(dòng)使CD兩端積累的電荷不斷減少,洛倫茲力又不斷使自由電子從D端運(yùn)動(dòng)到C端從而在CD兩端維持一個(gè)穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)。
可見(jiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體CD就是一個(gè)電源,D端是電源的正極,C端是電源的負(fù)極,自由電子受洛倫茲力的用,從D端搬運(yùn)到C端,也可以看做是正電荷受洛倫茲力作用從C端搬運(yùn)到D端,這里洛倫茲力就相當(dāng)于電源中的非靜電力,根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義,電動(dòng)勢(shì)等于單位正電荷從負(fù)極通過(guò)電源內(nèi)部移動(dòng)到電源的正極非靜電力所做的功,作用在單位電荷上的洛倫茲力為:
F=F洛/e=Bv
于是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)就是:
E=FL=BLv
上式與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致。
(三)、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)具有相對(duì)性
動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的劃分,在某些情況下只有相對(duì)意義,如本章開(kāi)始的實(shí)驗(yàn)中,將條形磁鐵插入線圈中,如果在相對(duì)于磁鐵靜止的參考系觀察,磁鐵不動(dòng),空間各點(diǎn)的磁場(chǎng)也沒(méi)有發(fā)生變化,而線圈在運(yùn)動(dòng),線圈中的電動(dòng)勢(shì)是動(dòng)生的;但是,如果在相對(duì)于線圈靜止的參考系內(nèi)觀察,則看到磁鐵在運(yùn)動(dòng),引起空間磁場(chǎng)發(fā)生變化,因而,線圈中的電動(dòng)勢(shì)是感生的,在這種情況下,究竟把電動(dòng)勢(shì)看作動(dòng)生的還是感生的,決定于觀察者所在的參考系,然而,并不是在任何情況下都能通過(guò)轉(zhuǎn)換參考系把一種電動(dòng)勢(shì)歸結(jié)為另一種電動(dòng)勢(shì),不管是哪一種電動(dòng)勢(shì),法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律都成立。
(四)應(yīng)用——電子感應(yīng)加速器
即使沒(méi)有導(dǎo)體存在,變化的磁場(chǎng)以在空間激發(fā)渦旋狀的感應(yīng)電場(chǎng),電子感應(yīng)器就是應(yīng)用了這個(gè)原理,電子加速器是加速電子的裝置,他的主要部分如圖所示,畫(huà)斜線的部分為電磁鐵兩極,在其間隙安放一個(gè)環(huán)形真空室,電磁鐵用頻率為每秒數(shù)十周的強(qiáng)大交流電流來(lái)勵(lì)磁,使兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度B往返變化,從而在環(huán)形真空室內(nèi)感應(yīng)出很強(qiáng)的感應(yīng)渦旋電場(chǎng),用電子槍將電子注入喚醒真空室,他們?cè)跍u旋電場(chǎng)的作用下被加速,同時(shí)在磁場(chǎng)里受到洛倫茲力的作用,沿圓規(guī)道運(yùn)動(dòng)。
如何使電子維持在恒定半徑為R的圓規(guī)道上加速,這對(duì)磁場(chǎng)沿徑向分布有一定的要求,設(shè)電子軌道出的磁場(chǎng)為B,電子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的向心力為洛倫茲力,因此:
eBv=mv2/R
mv=ReB
也就是說(shuō),只要電子動(dòng)量隨磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比例增加,就可以維持電子在一定的軌道上運(yùn)動(dòng)。
【學(xué)習(xí)小結(jié)】
【學(xué)習(xí)心得】
讓學(xué)生知道電磁感應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理,激勵(lì)學(xué)生探求知識(shí)的來(lái)源和根源。有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)精神。
劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)課件學(xué)案同步練習(xí)基礎(chǔ)夯實(shí)訓(xùn)練
一名愛(ài)崗敬業(yè)的教師要充分考慮學(xué)生的理解性,作為高中教師就要好好準(zhǔn)備好一份教案課件。教案可以讓學(xué)生更好地進(jìn)入課堂環(huán)境中來(lái),有效的提高課堂的教學(xué)效率。那么如何寫好我們的高中教案呢?為此,小編從網(wǎng)絡(luò)上為大家精心整理了《劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)課件學(xué)案同步練習(xí)基礎(chǔ)夯實(shí)訓(xùn)練》,相信您能找到對(duì)自己有用的內(nèi)容。
一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)[要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)]
1、不同自然現(xiàn)象之間是有相互聯(lián)系的,而這種聯(lián)系可以通過(guò)我們的觀察與思考來(lái)發(fā)現(xiàn)。例如摩擦生熱則表明了機(jī)械運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)是互相聯(lián)系的,奧斯特之所以能夠發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場(chǎng),就是因?yàn)樗嘈挪煌匀滑F(xiàn)象之間是互相聯(lián)系和互相轉(zhuǎn)化的。
2、機(jī)遇總是青睞那些有準(zhǔn)備的頭腦,奧斯特的發(fā)現(xiàn)是必然中的偶然。發(fā)現(xiàn)中子的歷史過(guò)程(在選修3-5中學(xué)習(xí))也說(shuō)明了這一點(diǎn)。小居里夫婦首先發(fā)現(xiàn)這種不帶電的未知射線,他們誤認(rèn)為這是能量很高的射線,一項(xiàng)劃時(shí)代的偉大發(fā)現(xiàn)就與小居里夫婦擦肩而過(guò)了。當(dāng)查德威克遇到這種未知射線時(shí),查德威克很快就想到這種不帶電的射線可能是高速運(yùn)動(dòng)的中子流,因?yàn)椴榈峦说睦蠋煴R瑟神福早已預(yù)言中子的存在,所以查德威克的頭腦是一個(gè)有準(zhǔn)備的頭腦,查德威克就首先發(fā)現(xiàn)了中子,并因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。所以學(xué)會(huì)用聯(lián)系的眼光看待世界,比記住奧斯特實(shí)驗(yàn)重要得多。
3、法拉第就是用聯(lián)系的眼光看待世界的人,他堅(jiān)信既然電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng),那么利用磁場(chǎng)應(yīng)該可以產(chǎn)生電流。信念是一種力量,但信念不能代替事實(shí)。探索“磁生電”的道路非常艱苦,法拉第為此尋找了10年之久,我們要學(xué)習(xí)的就是這種百折不撓的探索精神。
4、法拉第為什么走了10年彎路,這個(gè)問(wèn)題值得我們研究。原來(lái)自然界的聯(lián)系不是簡(jiǎn)單的聯(lián)系,自然界的對(duì)稱不是簡(jiǎn)單的對(duì)稱,“磁生電”不象“電生磁”那樣簡(jiǎn)單,“磁生電”必須在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才能出現(xiàn)。法拉第的彎路應(yīng)該使我們對(duì)自然界的聯(lián)系和對(duì)稱的認(rèn)識(shí)更加深刻、更加全面。
[范例精析]
例1奧斯特的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電流的周圍存在磁場(chǎng),法拉第經(jīng)過(guò)10年的努力終于發(fā)現(xiàn)了利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的途徑,法拉第認(rèn)識(shí)到必須在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才能利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流。法拉第當(dāng)時(shí)歸納出五種情形,請(qǐng)說(shuō)出這五種情形各是什么。
解析法拉第把能引起感應(yīng)電流的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納為五類:變化的電流、變化的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的恒定電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。它們都與變化和運(yùn)動(dòng)有關(guān)。
拓展法國(guó)物理學(xué)家安培也曾將恒定電流或磁鐵放在導(dǎo)體線圈的附近,希望在線圈中看到被“感應(yīng)”出來(lái)的電流,可是這種努力均無(wú)收獲。因?yàn)椤按派姟笔窃谧兓蜻\(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的物理現(xiàn)象。
例2自然界的確存在對(duì)稱美,質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力F=Gm1m2/r2和電荷間的庫(kù)侖力F=kq1q2/r2就是一個(gè)對(duì)稱美的例子。電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)傳遞的,質(zhì)點(diǎn)間的相互作用則是通過(guò)引力場(chǎng)傳遞的。點(diǎn)電荷q的在相距為r處的電場(chǎng)強(qiáng)度是E=kq/r2,那么質(zhì)點(diǎn)m在相距為r處的引力場(chǎng)強(qiáng)度是多少呢?如果兩質(zhì)點(diǎn)間距離變小,引力一定做正功,兩質(zhì)點(diǎn)的引力勢(shì)能一定減少。如果兩電荷間距離變小,庫(kù)侖力一定做正功嗎??jī)呻姾傻碾妱?shì)能一定減少嗎?請(qǐng)簡(jiǎn)述理由。
解析可以應(yīng)用點(diǎn)電荷電場(chǎng)的定義方法定義質(zhì)點(diǎn)的引力場(chǎng)強(qiáng)度,EG=FG/m1=Gm/r2如果兩電荷間距離變小,庫(kù)侖力不一定做正功,因?yàn)閹?kù)侖力可能是吸引力,也可能是排斥力。如果庫(kù)侖力是吸引力,兩電荷間距離變小則電勢(shì)能減少;如果庫(kù)侖力是排斥力,則兩電荷間距離變小電勢(shì)能增大。
拓展由以上分析可見(jiàn),萬(wàn)有引力和庫(kù)侖力雖然有對(duì)稱性,但是因?yàn)殡姾捎姓?fù)兩種,而質(zhì)點(diǎn)只有一種,所以庫(kù)侖力做功的情況就要比萬(wàn)有引力做功復(fù)雜一些。
[能力訓(xùn)練]
1.史料記載“1831年8月29日這一天,法拉第在接通電池的一剎那,偶然看到檢流計(jì)指針動(dòng)了一下,接著便回到了原位,然后就一直停住不動(dòng)?!狈ɡ谝虼税l(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,圖4-1-1是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的示意圖。又有史料記載“瑞士物理學(xué)家科拉頓設(shè)計(jì)了一個(gè)利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實(shí)驗(yàn):將一塊磁鐵在螺線管中移動(dòng),使導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流。為了排除磁鐵移動(dòng)對(duì)檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的影響,他把檢流計(jì)放到隔壁房間中去,用長(zhǎng)導(dǎo)線把檢流計(jì)和螺線管連接起來(lái)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始了,科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后,就跑到隔壁房間中去,但他十分痛心地看到檢流計(jì)的小磁針靜止在原位。”科拉頓沒(méi)能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象,他的實(shí)驗(yàn)示意圖見(jiàn)圖4-1-2。請(qǐng)你分析一下,科拉頓沒(méi)能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是什么?
科拉頓沒(méi)能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象是在變化或運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中出現(xiàn)的,當(dāng)科拉頓趕到隔壁房間去時(shí),檢流小磁針已經(jīng)動(dòng)過(guò)了,所以他沒(méi)能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
2.科學(xué)家對(duì)自然現(xiàn)象和自然規(guī)律的某些信念在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中起著重要的作用。結(jié)合具體例子說(shuō)說(shuō)這種作用。
牛頓相信使蘋果下落的力和“使月亮下落的力”是同一種力,導(dǎo)致萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)(牛頓認(rèn)為如果月亮不下落,應(yīng)該是沿軌道圓的切線運(yùn)動(dòng),現(xiàn)在月亮沿圓周運(yùn)動(dòng),所以月亮實(shí)際上是下落了);奧斯特、法拉第相信電與磁是相互聯(lián)系的,導(dǎo)致他們分別發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
3.設(shè)有兩個(gè)物體,一個(gè)是熱的,另一個(gè)是冷的,或更確切他說(shuō):一個(gè)物體的溫度比另一個(gè)高些。我們使它們進(jìn)行接觸,并使它們不受到任何外界影響,我們知道,最后它們會(huì)達(dá)到同樣的溫度。但是這個(gè)情況是怎樣發(fā)生的呢?從它們開(kāi)始接觸起到它們達(dá)到同樣溫度的時(shí)間里,究竟發(fā)生了什么呢?有人的腦海中想象這么一個(gè)圖景:熱從一個(gè)物體流向另一個(gè)物體,正如水由較高的水位流向較低的水位一樣。于是這些人因此提出這樣的類比:“水——熱水”,“較高的水位——較高的溫度”,“較低的水位——較低的溫度”,水的流動(dòng)一直要繼續(xù)到兩個(gè)水位相同,熱的流動(dòng)也要到溫度相等時(shí)才停止。這些人的觀點(diǎn)是:“熱是一種物質(zhì),就像物體的質(zhì)量一樣。它的量可以改變,也可以不改變,正如錢一樣,可以儲(chǔ)存在保險(xiǎn)柜里,也可以花掉。只要保險(xiǎn)柜始終鎖著,柜里面錢的總數(shù)就始終保持不變,和這一樣,一個(gè)被隔離的物體中的質(zhì)量的總數(shù)和熱的總數(shù)也是不變的?!?br> 請(qǐng)你對(duì)上述觀點(diǎn)作些點(diǎn)評(píng),如果同意就說(shuō)說(shuō)論據(jù),如果反對(duì)就說(shuō)說(shuō)理由。
這種類比的思想方法不能否定,但得出的結(jié)論不能茍同。例如我們用一砂輪打摩一鐵塊,鐵塊和鐵屑的總質(zhì)量是不改變的,但是只要打摩不停,熱就可以源源不斷地增加。可見(jiàn)熱是一種能量,它可以從其它形式的能量轉(zhuǎn)化而來(lái)。這一例子也告訴我們,對(duì)自然現(xiàn)象的聯(lián)系與對(duì)稱要深刻研究,全面理解。
4.請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)教科書(shū)把科學(xué)發(fā)現(xiàn)中經(jīng)歷的失敗和挫折表達(dá)出來(lái)有什么意義?
失敗和挫折能夠起到警示作用,使我們更加聰明,少走彎路。
楞次定律學(xué)案及課件和練習(xí)
第三節(jié):楞次定律學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
(1)、理解楞次定律的內(nèi)容,理解楞次定律中“阻礙”二字的含義,能初步應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流方向,理解楞次定律與能量守恒定律是相符的
(2)、通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué),感受楞次定律的實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)過(guò)程,逐漸培養(yǎng)自己的觀察實(shí)驗(yàn),分析、歸納、總結(jié)物理規(guī)律的能力。
(3)、學(xué)會(huì)由個(gè)別事物的個(gè)性來(lái)認(rèn)識(shí)一般事物的共性的認(rèn)識(shí)事物的一種重要的科學(xué)方法。
(4)、通過(guò)對(duì)楞次定律的探究過(guò)程,培養(yǎng)自己的空間想象能力。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】應(yīng)用楞次定律(判感應(yīng)電流的方向)
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】理解楞次定律(“阻礙”的含義)
【學(xué)習(xí)方法】實(shí)驗(yàn)法、探究法、討論法、歸納法
【教具準(zhǔn)備】
靈敏電流計(jì),線圈(外面有明顯的繞線標(biāo)志),導(dǎo)線若干,條形磁鐵,線圈
【教學(xué)過(guò)程】
一、溫故知新:
1、要產(chǎn)生感應(yīng)電流必須具備什么樣的條件?
2、磁通量的變化包括哪情況?
二、引入新課
1、問(wèn)題1:如圖,已知通電螺線管的磁場(chǎng)方向,問(wèn)電流方向?
2、問(wèn)題2:如圖,在磁場(chǎng)中放入一線圈,若磁場(chǎng)B變大或變小,問(wèn)
①有沒(méi)有感應(yīng)電流?
②感應(yīng)電流方向如何?
3、感應(yīng)電流不是個(gè)好“孩子”。感應(yīng)電流的方向與磁通量間又有什么樣的關(guān)系?
三、新課學(xué)習(xí)
1、介紹研究感應(yīng)電流方向的主要器材并讓學(xué)生思考:
(1)、靈敏電流計(jì)的作用是什么?為什么用靈敏電流計(jì)而不用安培表?
(2)、為什么本實(shí)驗(yàn)研究的是螺線管中的感應(yīng)電流,而不是單匝線圈或其它導(dǎo)體中的感應(yīng)電流?
2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:
研究影響感應(yīng)電流方向的因素按照?qǐng)D所示連接電路,并將磁鐵向線圈插入或從線圈拔出等,分析感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)。
3、學(xué)生探究:研究感應(yīng)電流的方向
(1)、探究目標(biāo):
(2)、探究方向:
(3)、探究手段:分組實(shí)驗(yàn)(器材:螺線管,靈敏電流計(jì),條形磁鐵,導(dǎo)線)
(4)、探究過(guò)程
NS磁鐵在管上靜止不動(dòng)時(shí)磁鐵在管中靜止不動(dòng)時(shí)
插入拔出插入拔出N在下S在下N在下S在下
原來(lái)磁場(chǎng)的方向
原來(lái)磁場(chǎng)的磁通量變化
感應(yīng)磁場(chǎng)的方向
原磁場(chǎng)與感應(yīng)磁場(chǎng)方向的關(guān)系
感應(yīng)電流的方向(螺線管上)
(5)、學(xué)生帶著問(wèn)題分組討論:
問(wèn)題1、請(qǐng)你根據(jù)上表中所填寫的內(nèi)容分析一下,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向是否總是與原磁場(chǎng)的方向相反?
問(wèn)題2、請(qǐng)你仔細(xì)分析上表,用盡可能簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言概括一下,究竟如何確定感應(yīng)電流的方向?并說(shuō)出你的概括中的關(guān)鍵詞語(yǔ)。
問(wèn)題3、你能從導(dǎo)體和磁體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)確定感應(yīng)電流的方向嗎?如果能,請(qǐng)用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言進(jìn)行概括,并試著從能量的轉(zhuǎn)化與守恒角度去解釋你的結(jié)論?
相互交流、分析、討論,用最簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言概括出本組的結(jié)論。師巡視各組的情況,然后指定某些組公布本組的成果在全班進(jìn)行交流,師生共同討論,形成結(jié)論。
教學(xué)中,學(xué)生概括多種多樣,有的也非常準(zhǔn)確到位,甚至于出乎意料,如:
概括1:
概括2:
概括3:
……
總結(jié)規(guī)律:原磁通變大,則感應(yīng)電流磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)相,有阻礙變作用
原磁通變小,則感應(yīng)電流磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)相,有阻礙變作用
結(jié)論:
投影展示楞次定律內(nèi)容及其理解:
4、楞次定律——感應(yīng)電流的方向
(1)、內(nèi)容:。
(2)、理解:
①、阻礙既不是也不等于,增反減同
②、注意兩個(gè)磁場(chǎng):磁場(chǎng)和電流磁場(chǎng)
③、在圖中標(biāo)出每個(gè)螺線管的感應(yīng)電流產(chǎn)生的等效N極和S極。
強(qiáng)調(diào):楞次定律可以從兩種不同的角度來(lái)理解:
a、從磁通量變化的角度看:感應(yīng)電流總要磁通量的變化。
b、從導(dǎo)體和磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)看,感應(yīng)電流總要相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
④、感應(yīng)電流的方向即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向
⑤、阻礙的過(guò)程中,即一種能向轉(zhuǎn)化的過(guò)程
例:上述實(shí)驗(yàn)中,若條形磁鐵是自由落體,則磁鐵下落過(guò)程中受到向上的阻力,即機(jī)械能→電能→內(nèi)能
(3)、應(yīng)用楞次定律步驟:
①、明確磁場(chǎng)的方向;
②、明確穿過(guò)閉合回路的是增加還是減少;
③、根據(jù)楞次定律(增反減同),判定的磁場(chǎng)方向;
④、利用判定感應(yīng)電流的方向。
(4)、楞次定律的應(yīng)用
例:兩同心金屬圓環(huán),使內(nèi)環(huán)A通以順時(shí)針?lè)较螂娏?,現(xiàn)使其電流增大,則在大環(huán)B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向如何?若減小電流呢?
5、楞次定律的特例——閉合回路中部分導(dǎo)體切割磁感線
問(wèn)題1:當(dāng)閉合回路的部分導(dǎo)體切割磁感線也會(huì)引起磁通量的變化,從而使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種情況下回路中的電流的方向如何判斷呢,可以用楞次定律判斷電流的方向嗎?
問(wèn)題2:用楞次定律判斷感應(yīng)電流的過(guò)程很復(fù)雜,能否找到一種很簡(jiǎn)單的方法來(lái)判斷閉合回路中部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電流的方向呢?
(1)、右手定則的內(nèi)容:伸開(kāi)手讓拇指跟其余四指,并且都跟手掌在
內(nèi),讓磁感線從掌心進(jìn)入,指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向,其余四指指向的就是導(dǎo)體中方向
(2)、適用條件:的情況
(3)、說(shuō)明:
①、右手定則是楞次定律的特例,用右手定則求解的問(wèn)題也可用楞次定律求解
例:分別用右手定則和楞次定律判斷
通過(guò)電流表的電流方向(課本P204(3))
②、右手定則較楞次定律方便,但適用范圍較窄,而楞次定律應(yīng)用于所有情況
③、當(dāng)切割磁感線時(shí)電路不閉合,四指的指向即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向(畫(huà)出等效電源的正負(fù)極)
6、鞏固練習(xí)
例1:為什么閉合回路完全在垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)的面內(nèi)切割磁感線時(shí)回路中無(wú)感應(yīng)電流?
例2:如圖所示,平行金屬導(dǎo)軌的左端連有電阻R,金屬導(dǎo)線框ABCD的兩端用金屬棒跨在導(dǎo)軌上,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向指向紙內(nèi)。當(dāng)線框ABCD沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)時(shí),線框ABCD中有無(wú)閉合電流?____;電阻R上有無(wú)電流通過(guò)?____
【學(xué)習(xí)小結(jié)】
1、楞次定律的內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
2、判定感應(yīng)電流方向的步驟
3、右手定則確定感應(yīng)電流的方向
【課后作業(yè)】選修3-2課本第12頁(yè)“思考與討論”1、2、3、4題
課后作業(yè):第13頁(yè)1、2、3、4題
【學(xué)習(xí)心得】