高中物理電流教案
發(fā)表時間:2020-11-02高二物理《探究感應電流產(chǎn)生的條件》教學設計。
俗話說,居安思危,思則有備,有備無患。教師要準備好教案,這是每個教師都不可缺少的。教案可以讓學生更容易聽懂所講的內(nèi)容,幫助教師提前熟悉所教學的內(nèi)容。您知道教案應該要怎么下筆嗎?小編為此仔細地整理了以下內(nèi)容《高二物理《探究感應電流產(chǎn)生的條件》教學設計》,僅供參考,希望能為您提供參考!
高二物理《探究感應電流產(chǎn)生的條件》教學設計設計思路在本節(jié)課的設計過程中,讓學生帶著疑問走進課堂,在課堂中解決問題的同時,又產(chǎn)生新的疑問,驅使學生作進一步的學習和探究,最后又讓學生帶著新的疑問走出課堂,以利于學生的課后學習發(fā)展。在課堂教學中積極發(fā)揮學生的主體地位,注重學生的探究過程和知識的建構過程,讓學生體驗科學探究的一般過程,領悟科學研究的方法。在整個教學中力求做到以知識為載體,滲透對學生物理思想、物理方法和科學精神的培育,使學生在學習知識的同時,領悟研究問題的一般思維過程和方法,進而來提升學生的科學素養(yǎng)。教學內(nèi)容在初中感應電流初步知識的基礎上,對感應電流產(chǎn)生條件進行了探究,為后面的楞次定律和電磁感應定律做預備,所以,本節(jié)內(nèi)容在教材中起到了承前啟后的作用,應為后面電磁感應規(guī)律的教學打下良好的基礎
教學目標1、知識與技能
(1)知道什么是電磁感應現(xiàn)象。
(2)掌握產(chǎn)生感應電流的條件。
(3)培養(yǎng)學生觀察實驗現(xiàn)象、進行實驗操作的技能。
2、過程與方法
(1)通過對實驗現(xiàn)象的探究,進一步掌握實驗探究的方法和對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
(2)通過對現(xiàn)象的分析、歸納、概括,領悟出從特殊到一般的研究方法歸納法。
(3)嘗試用電磁感應現(xiàn)象解決一些與生產(chǎn)和生活相關的實際問題,提高創(chuàng)造發(fā)明能力。
3、情感、態(tài)度和價值觀
(1)通過本節(jié)課的學習,激發(fā)學生的求知欲望,培養(yǎng)他們嚴謹?shù)目茖W態(tài)度;
(2)介紹法拉第不怕困難,頑強奮戰(zhàn)十年,終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象,感受法拉第勇于探索科學真理的科學精神;
(3)通過對物理學中對稱美、簡潔美的介紹賞析,培養(yǎng)學生欣賞物理學中美的情懷。
教學重點(1)學生實驗探究的過程;
(2)對產(chǎn)生感應電流條件的歸納總結。
教學難點(1)教師對學生探究式學習的操控;
(2)學生對實驗現(xiàn)象的分析總結──磁通量的變化。
教學資源
電源、演示靈敏電流計、大線圈(自制)、蹄形磁鐵、條形磁鐵、原、副線圈、電池、滑動變阻器、電鍵、導線若干
多媒體課件
教學過程教師活動學生活動設計意圖
新課進行
探究過程
(一)引入新課
給學生展示一個無電源手握式手電產(chǎn)生電能的過程,并結合幻燈片展示電能的作用以及對人們生活的影響。飲水思源,提出對發(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。這種現(xiàn)象叫電磁感應。這種通過磁場產(chǎn)生的電流叫感應電流。那么產(chǎn)生感應電流的條件是什么呢?
(二)探究實驗
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,電路會產(chǎn)生感應電流。
演示:(課本上圖4.2-1)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。
實驗1:
導體棒的運動表針的擺動情況導體棒的運動表針的擺動情況
向右平動不擺動向后平動擺動
向左平動不擺動向上平動不擺動
向前平動擺動向下平動不擺動
結論:
師:導體不動磁鐵運動能產(chǎn)生感應電流嗎?
(2)磁鐵的插入實驗
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。
磁鐵的運動表針的擺動情況磁鐵的運動表針的擺動情況
N極插入線圈擺動S極插入線圈擺動
N極停在線圈中不擺動S極停在線圈中不擺動
N極從線圈中抽出擺動S極從線圈中抽出擺動
結論:?
師:磁鐵和回路都不動能產(chǎn)生感應電流嗎?
對比條形磁鐵和通電螺線管的磁場分布,設計電路。
(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
操作現(xiàn)象
開關閉合瞬間指針擺動
開關斷開瞬間指針擺動
開關閉合時,滑動變阻器不動不擺動
開關閉合時,迅速移動變阻器的滑片指針擺動
結論:?
師:哪些情況可以產(chǎn)生感應電流?
師:此時即無切割、也無相對運動為什么也會產(chǎn)生感應電流呢?
2、分析論證
通過上節(jié)課的學習我們就已經(jīng)知道,磁生電是一種在變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應。試以上面三個演示實驗為例,對以上結論進行分析論證。
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。
3、歸納結論:
從上面三個實例中我們發(fā)現(xiàn)了感應電流的產(chǎn)生和兩個量有重要的關系:B和S??吹紹、S大家會聯(lián)想到什么物理量?
總結概括:只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就有感應電流。
4、知識應用:
1)、實例分析
2)、未來的家庭用電
3)、現(xiàn)象探究
4)、交流討論
5)、鞏固練習
6)、拓展分析
5、課堂小結:
總結本節(jié)課引入新的問題為下節(jié)課做準備
四、課后作業(yè):
教材P7-P8
學生:積極思考認識發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的重大意義,明確探究電磁感應產(chǎn)生條件的重要性。
學生:觀察、記錄、總結規(guī)律,得出結論。
學生:導體切割磁感線時產(chǎn)生感應電流。
學生:觀察、記錄、總結規(guī)律,得出結論。
學生總結: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。
學生總結;只有當線圈A中電流變化時,線圈B中才有電流產(chǎn)生
學生總結:B不變,S變化回路中有感應電流
學生總結:S不變、B變化回路中有感應電流
學生:開關通、斷電流變化電流的磁場變化磁場強弱變化,(B變化、S不變)可以產(chǎn)生感應電流。
學生:無論B的變化還是S的變化都會引起磁通量Ф的變化
學生:思考討論、個別發(fā)言闡述自己的看法
通過對歷史的回顧,激發(fā)學生對新知識探究的強烈興趣。
培養(yǎng)學生的觀察能力,分析歸納的能力。
培養(yǎng)學生的觀察能力,分析歸納的能力。
通過該探究實驗,使學生的新舊知識產(chǎn)生沖突,學生初中所學:閉合電路的部分導線切割磁感線產(chǎn)生電流,這里又是如何產(chǎn)生電流的呢?產(chǎn)生新的疑問,驅使學生做以下新的探究尋求真理。在教法上這里采用了先破的手法,為以下的再立奠定基石。
將現(xiàn)象上升為理論分析讓學生自己逐層深入尋找感應電流的產(chǎn)生真正條件
即學即用,鞏固所學知識,體會成功學習喜悅,激發(fā)學生對物理的興趣。
板書設計探究感應電流產(chǎn)生的條件
一、實驗探究
1.閉合電路的部分導體在磁場中運動
結論:閉合電路的部分導體切割磁感線,電路中有感應電流產(chǎn)生。
2.磁鐵的插入實驗
結論:當磁鐵相對線圈運動時,有感應電流產(chǎn)生。
3.模仿法拉第實驗
結論:A線圈中電流變化是,B回路中有感應電流產(chǎn)生。
二、分析論證
B不變化、S變化
B變化、S不變化(Ф變化)回路中有感應電流產(chǎn)生。
B變化、S不變化
三、歸納結論
只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生。
精選閱讀
《探究感應電流產(chǎn)生的條件》教學反思
《探究感應電流產(chǎn)生的條件》教學反思
探究感應電流的產(chǎn)生條件為“探究性”教學,為了增加學生的感性認識并增強他們對物理學習的興趣,我利用了演示實驗。教學設計思路分為以下幾步:“提出問題→猜想→實驗驗證→論證探究→得出結論→鞏固練習”。
在教學引入上,介紹了法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的艱苦過程,讓學生對電磁感應現(xiàn)象有感性認識,以此對學生進行科學研究態(tài)度的教育和德育教育。為了驗證感應電流是在如何產(chǎn)生的,我設計了三個演示實驗,回顧初中實驗:閉合電路的部分導體切割磁感線,向線圈中插入磁鐵和把磁鐵從線圈中拔出,模擬法拉第實驗,讓各小組討論,抽出一組同學演示成果。隨即提出本節(jié)課所要探究的問題,然后引導學生自己通過觀察到的實驗現(xiàn)象,討論并歸納磁生電的條件,讓其他同學補充回答完整,最后教師點評。這種教學方法,可以使整堂課的主要知識點都是通過實驗學生自己得出,并通過已掌握的知識加以解釋,激發(fā)學生學習的興趣。這種方法既培養(yǎng)了學生的探究、分析、解決問題的能力,又培養(yǎng)學生的交流合作的精神,同時也培養(yǎng)了學生的實驗觀察能力、歸納總結能力和語言表述能力。在教學過程中使學生成為主體,主動參與討論,充分展示自己,并在活動中學習知識,在學習知識過程中掌握科學方法,達到規(guī)定的教學目標,教學的重點與難點也就被突破了。在整堂課中充分體現(xiàn)了師生互動,在引導學生參與探索、發(fā)現(xiàn)、討論、交流、評價的學習活動中,能使學生體驗探索的艱辛與喜悅,能使學生主動與他人合作,敢于堅持正確的觀點,勇于修整錯誤。
然而這節(jié)課中我還存在一些不足之處:本節(jié)課為實驗探究課,如果讓每個學生分組都能動手探索實驗,自己設計實驗并操作,將更能激發(fā)學習興趣,更有利于學生思維的拓展和延伸,也有利于學生個性的發(fā)展。由于學生獲取知識比較分散、參差不齊,須通過教師的導向、點評、規(guī)范來幫助學生構建知識、形成科學觀念、領悟科學研究方法。
針對這些問題,首先我要抓緊課堂,不斷提高課堂效率,盡量在課堂上讓學生多展示自己,對于出現(xiàn)的問題及時糾正,也提醒其他同學避免類似錯誤;其次我還要做好課下輔導工作,對于個別學生或個別問題及時得當處理;最后要鼓勵學生多思考,多動手,盡量多的給學生設計和動手的機會。
我相信在自己的不懈努力和在各位教師的指導和幫助下,我會有效地提升教學素質(zhì),不斷的提高教學水平,為教育事業(yè)奉獻更多的能量!
高二物理《探究感應電流產(chǎn)生的條件》教學反思
高二物理《探究感應電流產(chǎn)生的條件》教學反思
探究感應電流的產(chǎn)生條件為探究性教學,為了增加學生的感性認識并增強他們對物理學習的興趣,我利用了演示實驗。教學設計思路分為以下幾步:提出問題猜想實驗驗證論證探究得出結論鞏固練習。
在教學引入上,介紹了法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的艱苦過程,讓學生對電磁感應現(xiàn)象有感性認識,以此對學生進行科學研究態(tài)度的教育和德育教育。為了驗證感應電流是在如何產(chǎn)生的,我設計了三個演示實驗,回顧初中實驗:閉合電路的部分導體切割磁感線,向線圈中插入磁鐵和把磁鐵從線圈中拔出,模擬法拉第實驗,讓各小組討論,抽出一組同學演示成果。隨即提出本節(jié)課所要探究的問題,然后引導學生自己通過觀察到的實驗現(xiàn)象,討論并歸納磁生電的條件,讓其他同學補充回答完整,最后教師點評。這種教學方法,可以使整堂課的主要知識點都是通過實驗學生自己得出,并通過已掌握的知識加以解釋,激發(fā)學生學習的興趣。這種方法既培養(yǎng)了學生的探究、分析、解決問題的能力,又培養(yǎng)學生的交流合作的精神,同時也培養(yǎng)了學生的實驗觀察能力、歸納總結能力和語言表述能力。在教學過程中使學生成為主體,主動參與討論,充分展示自己,并在活動中學習知識,在學習知識過程中掌握科學方法,達到規(guī)定的教學目標,教學的重點與難點也就被突破了。在整堂課中充分體現(xiàn)了師生互動,在引導學生參與探索、發(fā)現(xiàn)、討論、交流、評價的學習活動中,能使學生體驗探索的艱辛與喜悅,能使學生主動與他人合作,敢于堅持正確的觀點,勇于修整錯誤。
然而這節(jié)課中我還存在一些不足之處:本節(jié)課為實驗探究課,如果讓每個學生分組都能動手探索實驗,自己設計實驗并操作,將更能激發(fā)學習興趣,更有利于學生思維的拓展和延伸,也有利于學生個性的發(fā)展。由于學生獲取知識比較分散、參差不齊,須通過教師的導向、點評、規(guī)范來幫助學生構建知識、形成科學觀念、領悟科學研究方法。
針對這些問題,首先我要抓緊課堂,不斷提高課堂效率,盡量在課堂上讓學生多展示自己,對于出現(xiàn)的問題及時糾正,也提醒其他同學避免類似錯誤;其次我還要做好課下輔導工作,對于個別學生或個別問題及時得當處理;最后要鼓勵學生多思考,多動手,盡量多的給學生設計和動手的機會。
我相信在自己的不懈努力和在各位教師的指導和幫助下,我會有效地提升教學素質(zhì),不斷的提高教學水平,為教育事業(yè)奉獻更多的能量!
《探究感應電流的產(chǎn)生條件》說課稿
《探究感應電流的產(chǎn)生條件》說課稿
各位評委老師:大家好!我今天說課的題目是《探究感應電流的產(chǎn)生條件》,下面我將從教材分析、學情分析、教法和學法、過程分析和預期效果五個方面對本節(jié)課進行說明。
一、教材分析
《探究感應電流的產(chǎn)生條件》是高中物理新課程(選修3-2)第四章第二節(jié)的內(nèi)容,是電磁學的核心內(nèi)容之一,在整個高中物理中占有相當重要的地位。本節(jié)內(nèi)容揭示了磁和電的內(nèi)在聯(lián)系,通過探究實驗的方法歸納出了“磁生電”的規(guī)律,在教材中起到了承前啟后的作用,是學生今后學習法拉第電磁感應定律、楞次定律和交變電流產(chǎn)生的基礎。
在教材的編排上本節(jié)從初中知識點閉合電路的部分導線切割磁感線產(chǎn)生電流入手,再設計學生探究實驗,對現(xiàn)象進行分析歸納,最后總結出產(chǎn)生感應電流的條件,這樣的編排符合學生的認知規(guī)律。
二、學情分析
學生對閉合電路的部分導線切割磁感線能產(chǎn)生電流,在初中已有一定的認識,但在空間想象、問題本質(zhì)的分析等方面還較為薄弱。因此,在教學中從學生的已有知識出發(fā),通過學生自主學習、探究實驗、產(chǎn)生問題、協(xié)作交流等學習方法,從而解決問題得出產(chǎn)生感應電流的條件的結論。
本節(jié)重點是:引導學生做好教材中三個實驗.
本節(jié)難點是:組織學生完成電磁感應現(xiàn)象的實驗,從觀察到的實驗現(xiàn)象,推出電磁感應產(chǎn)生的一般條件。
知識與技能
1、觀察電磁感應現(xiàn)象,理解感應電流產(chǎn)生的條件;
2、進一步認識磁通量的概念,能結合實例對磁通量的變化進行定性和定量的判斷。
過程與方法
1、通過探究過程,提高學生的分析論證能力。
2、在本節(jié)課的學習中,培養(yǎng)學生歸納、總結的科學思想方法。
情感、態(tài)度與價值觀
1、通過對本節(jié)知識的學習,體會探索自然規(guī)律的科學態(tài)度。
2、培養(yǎng)學生的建模能力,培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。
三、教法與學法
教法:為了讓學生加深對本節(jié)內(nèi)容的理解,在教學中我采用講述、對比、探究,討論等方法進行教學.
學法:為體現(xiàn)學生的主體作用,我引導學生在探究中學習,在討論中突破難點。
四、教學過程分析
為了達到預期的教學目標,解決教學重點突破教學難點,我對整個教學過程進行了如下設計:
(一)復習舊課
磁通量(φ)的概念:
什么叫磁通量?它是如何定義的?公式是怎樣的?通常情況下如何表示?
磁通量就是表示穿過這個面的磁感線條數(shù)。
(二)引入課題
請一位學生拿一個金屬探測器檢查一下其他同學身上有沒有金屬,如果學生身上帶有硬幣、手表、金屬框的眼鏡等金屬物體時,金屬探測器上蜂鳴器就會報警,說明有電流流過蜂鳴器,那電流是怎樣產(chǎn)生的呢?(設計意圖):迅速吸引學生注意力,激發(fā)學生學習興趣,通過一個問題引入本節(jié)主題。
(三)探究實驗:
器材:靈敏電流計、螺線管(粗細各一個)、條形磁鐵、蹄形磁鐵、電源、開關、滑動變阻器、導體、導線若干。
接下來我分以下幾個環(huán)節(jié)去做:(板書)猜想-實驗-分析討論-得出結論。
讓學生開始猜想如何利用這些器材設計出磁生電的實驗方案,經(jīng)討論,最終確定三種方案。由于時間有限,每組做一種方案,將這幾個方案分配給不同組。
甲組:利用蹄形磁鐵磁場中的導體連接靈敏電流計。
乙組:螺線管連接靈敏電流計,利用條形磁鐵在螺線管中運動。
丙組:粗細螺線管各一個,粗螺線管連接靈敏電流計,細螺線管連接電源、開關、滑動變阻器。
根據(jù)學生所設計的方案,讓學生組裝器材,開始實驗。注意引導學生仔細觀察實驗現(xiàn)象,并記錄好實驗現(xiàn)象。
分析討論根據(jù)學生所做的實驗現(xiàn)象,給出充分的討論時間,讓他們通過討論得出一定的結論。每一組派一個代表說明本組觀察到的現(xiàn)象以及得出的實驗結論。
各組做的實驗不同,結論也會不同。
甲組做導體在磁場中運動的實驗,可能得出結論是:導體在磁場中前后或斜方向運動會有電流產(chǎn)生
乙組做磁鐵在螺線管中運動的實驗,可能得出結論是:當磁鐵插入或拔出螺線管時有電流產(chǎn)生。
丙組通過實驗可能得出的結論是:當小螺線管中的電流發(fā)生變化時,大螺線管中有電流。若小螺線管中的電流不變化,大螺線管中沒有電流產(chǎn)生。
這幾結論雖不盡相同,但都可以在一定條件下產(chǎn)生電流,那么到底它們有什么共性呢?接下來要引導學生進行分析。
對于乙組的結論,放這樣一張圖(示圖)給學生觀察。學生會觀察到磁鐵插入或拔出螺線管的過程中,螺線管中的磁感線條數(shù)在變化。
從丙組得出的結論可這樣問學生:當小螺線管中的電流發(fā)生變化時,什么在變?學生根據(jù)前面所學的知識知道電流變化時,其產(chǎn)生的磁場也在變。所以當小螺線管中的電流變化時,大螺線管所處的磁場也在變,此時穿過的磁感線條數(shù)也在變。
對于甲組的結論,啟發(fā)學生:當導體在磁場中前后或斜方向運動時,都是導體在切割磁感線,然后引導學生思考:其切割的實質(zhì)是什么?此時放這樣一張圖(示圖)給學生看,讓學生仔細觀察。學生會發(fā)現(xiàn)當導體切割磁感線時,電流計和導體所在的閉合回路中磁感線的條數(shù)在變化。
這時學生會發(fā)現(xiàn),幾個實驗中產(chǎn)生電流時磁感線條數(shù)都在變化。此時老師可提示學生:我們把磁場中穿過某一面積的磁感線條數(shù)用磁通量表示。因此學生自然而然地得出結論:當磁通量變化時,會有電流產(chǎn)生。然后老師進行完善:要有電流產(chǎn)生回路必須閉合。從而得到本次實驗的結論:磁生電的條件就是穿過閉合電路中的磁通量發(fā)生變化時,閉合電路就會產(chǎn)生電流。
科學探究后回到新課引入所提出的問題:金屬探測器是怎樣探測金屬的?讓學生通過所學的知識進行解釋,老師加以補充。既鞏固了新知識又與生活聯(lián)系起來,激發(fā)學生學習的興趣。
(四)、當堂訓練,鞏固提高
設計適量的練習題,并且將練習題分兩組供不同層次的學生使用。
設計意圖:充分體現(xiàn)新課標的教學理念,因材施教,分層教學。
(五)、課堂小結和作業(yè)
讓學生概括總結本節(jié)的內(nèi)容,構建知識框架,作業(yè)布置要有針對性,梯度。
設計意圖:通過學生自己的體驗,自己的總結,真正達到了檢驗學生課堂效果的目的。
作業(yè)課后作業(yè)題;
板書設計我分兩部分,主板書寫在黑板,體現(xiàn)本節(jié)課的主干知識,副板書在課件上,主要用來教學輔助說明的草圖。
四、效果分析
通過以上的過程設計我預計可達到以下效果:
1.能夠使學生成為教學活動的主體,從而實現(xiàn)本節(jié)課的知識目標。
2.能夠充分培養(yǎng)學生的實驗能力,發(fā)展學生學習物理的興趣。
3.變規(guī)律的傳授過程為規(guī)律的探究過程能夠培養(yǎng)學生思維能力。
當然本節(jié)課的設計還存在著許多的缺點和不足,請各位老師給予批評和指正。
探究感應電流的產(chǎn)生條件
俗話說,居安思危,思則有備,有備無患。高中教師要準備好教案,這是老師職責的一部分。教案可以讓上課時的教學氛圍非?;钴S,幫助高中教師緩解教學的壓力,提高教學質(zhì)量。那么,你知道高中教案要怎么寫呢?下面是小編幫大家編輯的《探究感應電流的產(chǎn)生條件》,相信能對大家有所幫助。
4.1劃時代的發(fā)現(xiàn)、4.2探究感應電流的產(chǎn)生條件學案(人教版選修3-2)
1.法拉第把引起電流的原因概括為五類,它們都與變化和運動相聯(lián)系,即:變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體.
2.感應電流的產(chǎn)生條件:只要穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化,閉合導體回路中就有感應電流.
3.關于磁通量,下列說法中正確的是()
A.磁通量不僅有大小,而且有方向,所以是矢量
B.磁通量越大,磁感應強度越大
C.通過某一面的磁通量為零,該處磁感應強度不一定為零
D.磁通量就是磁感應強度
答案C
解析磁通量是標量,故A不對;由Φ=BS⊥可知Φ由B和S⊥兩個因素決定,Φ較大,有可能是由于S⊥較大造成的,所以磁通量越大,磁感應強度越大是錯誤的,故B不對;由Φ=BS⊥可知,當線圈平面與磁場方向平行時,S⊥=0,Φ=0,但磁感應強度B不為零,故C對;磁通量和磁感應強度是兩個不同的物理量,故D不對.
4.如圖所示,用導線做成圓形或正方形回路,這些回路與一直導線構成幾種位置組合(彼此絕緣),下列組合中,切斷直導線中的電流時,閉合回路中會有感應電流產(chǎn)生的是()
答案CD
解析利用安培定則判斷直線電流產(chǎn)生的磁場,其磁感線是一些以直導線為軸的無數(shù)組同心圓,即磁感線所在平面均垂直于導線,且直線電流產(chǎn)生的磁場分布情況是:靠近直導線處磁場強,遠離直導線處磁場弱.所以,A中穿過圓形線圈的磁場如圖甲所示,其有效磁通量為ΦA=Φ出-Φ進=0,且始終為0,即使切斷導線中的電流,ΦA也始終為0,A中不可能產(chǎn)生感應電流.B中線圈平面與導線的磁場平行,穿過B的磁通量也始終為0,B中也不能產(chǎn)生感應電流.C中穿過線圈的磁通量如圖乙所示,Φ進Φ出,即ΦC≠0,當切斷導線中電流后,經(jīng)過一定時間,穿過線圈的磁通量ΦC減小為0,所以C中有感應電流產(chǎn)生;D中線圈的磁通量ΦD不為0,當電流切斷后,ΦD最終也減小為0,所以D中也有感應電流產(chǎn)生.
【概念規(guī)律練】
知識點一磁通量的理解及其計算
1.如圖1所示,有一個100匝的線圈,其橫截面是邊長為L=0.20m的正方形,放在磁感應強度為B=0.50T的勻強磁場中,線圈平面與磁場垂直.若將這個線圈橫截面的形狀由正方形改變成圓形(橫截面的周長不變),在這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多少?
圖1
答案5.5×10-3Wb
解析線圈橫截面為正方形時的面積
S1=L2=(0.20)2m2=4.0×10-2m2.
穿過線圈的磁通量
Φ1=BS1=0.50×4.0×10-2Wb=2.0×10-2Wb
橫截面形狀為圓形時,其半徑r=4L/2π=2L/π.
截面積大小S2=π(2L/π)2=425πm2[
穿過線圈的磁通量
Φ2=BS2=0.50×4/(25π)Wb≈2.55×10-2Wb.
所以,磁通量的變化
ΔΦ=Φ2-Φ1=(2.55-2.0)×10-2Wb=5.5×10-3Wb
點評磁通量Φ=BS的計算有幾點要注意:
(1)S是指閉合回路中包含磁場的那部分有效面積;
B是勻強磁場中的磁感應強度.
(2)磁通量與線圈的匝數(shù)無關,也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響.同理,磁通量的變化量ΔΦ=Φ2-Φ1也不受線圈匝數(shù)的影響.所以,直接用公式求Φ、ΔΦ時,不必去考慮線圈匝數(shù)n.
2.如圖2所示,線圈平面與水平方向成θ角,磁感線豎直向下,設磁感應強度為B,線圈面積為S,則穿過線圈的磁通量Φ=________.
圖2
答案BScosθ
解析線圈平面abcd與磁場不垂直,不能直接用公式Φ=BS計算,可以用不同的分解方法進行.可以將平面abcd向垂直于磁感應強度的方向投影,使用投影面積;也可以將磁感應強度沿垂直于平面和平行于平面正交分解,使用磁感應強度的垂直分量.
解法一:把面積S投影到與磁場B垂直的方向,即水平方向a′b′cd,則S⊥=Scosθ,故Φ=BS⊥=BScosθ.
解法二:把磁場B分解為平行于線圈平面的分量B∥和垂直于線圈平面的分量B⊥,顯然B∥不穿過線圈,且B⊥=Bcosθ,故Φ=B⊥S=BScosθ.
點評在應用公式Φ=BS計算磁通量時,要特別注意B⊥S的條件,應根據(jù)實際情況選擇不同的方法,千萬不要亂套公式.
知識點二感應電流的產(chǎn)生條件
3.下列情況能產(chǎn)生感應電流的是()
圖3
A.如圖甲所示,導體AB順著磁感線運動
B.如圖乙所示,條形磁鐵插入或拔出線圈時
C.如圖丙所示,小螺線管A插入大螺線管B中不動,開關S一直接通時
D.如圖丙所示,小螺線管A插入大螺線管B中不動,開關S一直接通,當改變滑動變阻器的阻值時
答案BD
解析A中導體棒順著磁感線運動,穿過閉合電路的磁通量沒有發(fā)生變化無感應電流,故A錯;B中條形磁鐵插入線圈時線圈中的磁通量增加,拔出時線圈中的磁通量減少,都有感應電流,故B正確;C中開關S一直接通,回路中為恒定電流,螺線管A產(chǎn)生的磁場穩(wěn)定,螺線管B中的磁通量無變化,線圈中不產(chǎn)生感應電流,故C錯;D中開關S接通,滑動變阻器的阻值變化使閉合回路中的電流變化,螺線管A的磁場變化,螺線管B中磁通量變化,線圈中產(chǎn)生感應電流,故D正確.
點評電路閉合,磁通量變化,是產(chǎn)生感應電流的兩個必要條件,缺一不可.電路中有沒有磁通量不是產(chǎn)生感應電流的條件,如果穿過電路的磁通量盡管很大但不變化,那么無論有多大,都不會產(chǎn)生感應電流.
4.如圖4所示,線圈Ⅰ與電源、開關、滑動變阻器相連,線圈Ⅱ與電流計G相連,線圈Ⅰ與線圈Ⅱ繞在同一個鐵芯上,在下列情況下,電流計G中有示數(shù)的是()
圖4
A.開關閉合瞬間
B.開關閉合一段時間后
C.開關閉合一段時間后,來回移動變阻器滑動端
D.開關斷開瞬間
答案ACD
解析A中開關閉合前,線圈Ⅰ、Ⅱ中均無磁場,開關閉合瞬間,線圈Ⅰ中電流從無到有形成磁場,穿過線圈Ⅱ的磁通量從無到有,線圈Ⅱ中產(chǎn)生感應電流,電流計G有示數(shù).故A正確.B中開關閉合一段時間后,線圈Ⅰ中電流穩(wěn)定不變,電流的磁場不變,此時線圈Ⅱ雖有磁通量但磁通量穩(wěn)定不變,線圈Ⅱ中無感應電流產(chǎn)生,電流計G中無示數(shù).故B錯誤.C中開關閉合一段時間后,來回移動滑動變阻器滑動端,電阻變化,線圈Ⅰ中的電流變化,電流形成的磁場也發(fā)生變化,穿過線圈Ⅱ的磁通量也發(fā)生變化,線圈Ⅱ中有感應電流產(chǎn)生,電流計G中有示數(shù).故C正確.D中開關斷開瞬間,線圈Ⅰ中電流從有到無,電流的磁場也從有到無,穿過線圈Ⅱ的磁通量也從有到無發(fā)生變化,線圈Ⅱ中有感應電流產(chǎn)生,電流計G中有示數(shù).故D正確.
點評變化的電流引起閉合線圈中磁通量的變化,是產(chǎn)生感應電流的一種情況.
【方法技巧練】
一、磁通量變化量的求解方法
5.面積為S的矩形線框abcd,處在磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向與線框平面成θ角(如圖5所示),當線框以ab為軸順時針轉90°時,穿過abcd面的磁通量變化量ΔΦ=________.
圖5
答案-BS(cosθ+sinθ)
解析磁通量由磁感應強度矢量在垂直于線框面上的分量決定.
開始時B與線框面成θ角,磁通量為Φ=BSsinθ;線框面按題意方向轉動時,磁通量減少,當轉動90°時,磁通量變?yōu)椤柏摗敝?,?=-BScosθ.可見,磁通量的變化量為
ΔΦ=Φ2-Φ1=-BScosθ-BSsinθ
=-BS(cosθ+sinθ)
實際上,在線框轉過90°的過程中,穿過線框的磁通量是由正向BSsinθ減小到零,再由零增大到負向BScosθ.
方法總結磁通量雖是標量,但有正、負,正、負號僅表示磁感線從不同的方向穿過平面,不表示大小.
6.如圖6所示,通電直導線下邊有一個矩形線框,線框平面與直導線共面.若使線框逐漸遠離(平動)通電導線,則穿過線框的磁通量將()
圖6
A.逐漸增大B.逐漸減小
C.保持不變D.不能確定
答案B
解析當矩形線框在線框與直導線決定的平面內(nèi)逐漸遠離通電導線平動時,由于離開導線越遠,磁場越弱,而線框的面積不變,則穿過線框的磁通量將減小,所以B正確.
方法總結引起磁通量變化一般有四種情況
(1)磁感應強度B不變,有效面積S變化,則ΔΦ=Φt-Φ0=BΔS(如知識點一中的1題)
(2)磁感應強度B變化,磁感線穿過的有效面積S不變,
則ΔΦ=Φt-Φ0=ΔBS(如此題)
(3)線圈平面與磁場方向的夾角θ發(fā)生變化時,即線圈在垂直于磁場方向的投影面積S⊥=Ssinθ發(fā)生變化,從而引起穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,即B、S不變,θ變化.(如此欄目中的5題)
(4)磁感應強度B和回路面積S同時發(fā)生變化的情況,則ΔΦ=Φt-Φ0≠ΔBΔS
二、感應電流有無的判斷方法
7.如圖7所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導線框,在下列四種情況下,線框中會產(chǎn)生感應電流的是()
圖7
A.線框平面始終與磁感線平行,線框在磁場中左右運動
B.線框平面始終與磁感線平行,線框在磁場中上下運動
C.線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉動
D.線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉動
答案C
解析四種情況中初始位置線框均與磁感線平行,磁通量為零,按A、B、D三種情況線圈移動后,線框仍與磁感線平行,磁通量保持為零不變,線框中不產(chǎn)生感應電流.C中線圈轉動后,穿過線框的磁通量不斷發(fā)生變化,所以產(chǎn)生感應電流,C項正確.
方法總結(1)判斷有無感應電流產(chǎn)生的關鍵是抓住兩個條件:①電路是否為閉合電路;②穿過電路本身的磁通量是否發(fā)生變化,其主要內(nèi)涵體現(xiàn)在“變化”二字上.電路中有沒有磁通量不是產(chǎn)生感應電流的條件,如果穿過電路的磁通量很大但不變化,那么不論有多大,也不會產(chǎn)生感應電流.
(2)分析磁通量是否變化時,既要弄清楚磁場的磁感線分布,又要注意引起磁通量變化的三種情況:①由于線框所在處的磁場變化引起磁通量變化;②由于線框所在垂直于磁場方向的投影面積變化引起磁通量變化;③有可能是磁場及其垂直于磁場的面積都發(fā)生變化.[
8.下列情況中都是線框在磁場中切割磁感線運動,其中線框中有感應電流的是()
答案BC
解析A中雖然導體“切割”了磁感線,但穿過閉合線框的磁通量并沒有發(fā)生變化,沒有感應電流.B中導體框的一部分導體“切割”了磁感線,穿過線框的磁感線條數(shù)越來越少,線框中有感應電流.C中雖然與A近似,但由于是非勻強磁場運動過程中,穿過線框的磁感線條數(shù)增加,線框中有感應電流.D中線框盡管是部分切割,但磁感線條數(shù)不變,無感應電流,故選B、C.
方法總結在利用“切割”來討論和判斷有無感應電流時,應該注意:
①導體是否將磁感線“割斷”,如果沒有“割斷”就不能說切割.如下圖所示,甲、乙兩圖中,導線是真“切割”,而圖丙中,導體沒有切割磁感線.
②即使導體真“切割”了磁感線,也不能保證就能產(chǎn)生感應電流.例如上題中A、D選項情況,如果由切割不容易判斷,還是要回歸到磁通量是否變化上去.