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第四章 電磁感應(yīng) 4.1 劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn) 教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 1．知道與電流磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)相關(guān)的物理學(xué)史。 2．知道電磁感應(yīng)、感應(yīng)電流的定義。 （二）過程與方法 領(lǐng)悟科學(xué)探究中提出問題、觀察實(shí)驗(yàn)、分析論證、歸納總結(jié)等要素在研究物理問題時(shí)的重要性。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1．領(lǐng)會科學(xué)家對自然現(xiàn)象、自然規(guī)律的某些猜想在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的重要性。 2．以科學(xué)家不怕失敗、勇敢面對挫折的堅(jiān)強(qiáng)意志激勵(lì)自己。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn) 知道與電流磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)相關(guān)的物理學(xué)史。領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法和艱難歷程。培養(yǎng)不怕失敗、勇敢面對挫折的堅(jiān)強(qiáng)意志。 教學(xué)難點(diǎn) 領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法和艱難歷程。培養(yǎng)不怕失敗、勇敢面對挫折的堅(jiān)強(qiáng)意志。 教學(xué)方法 教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。 教學(xué)手段 計(jì)算機(jī)、投影儀、錄像片 教學(xué)過程 一、奧斯特夢圓“電生磁”------電流的磁效應(yīng) 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的內(nèi)容。提出以下問題，引導(dǎo)學(xué)生思考并回答： （1）是什么信念激勵(lì)奧斯特尋找電與磁的聯(lián)系的？在這之前，科學(xué)研究領(lǐng)域存在怎樣的歷史背景？ （2）奧斯特的研究是一帆風(fēng)順的嗎？奧斯特面對失敗是怎樣做的？ （3）奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的過程是怎樣的？用學(xué)過的知識如何解釋？ （4）電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)有何意義？談?wù)勛约旱母惺堋? 學(xué)生活動：結(jié)合思考題，認(rèn)真閱讀教材，分成小組討論，發(fā)表自己的見解。 二、法拉第心系“磁生電”------電磁感應(yīng)現(xiàn)象 教師活動：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的內(nèi)容。提出以下問題，引導(dǎo)學(xué)生思考并回答： （1）奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)引發(fā)了怎樣的哲學(xué)思考？法拉第持怎樣的觀點(diǎn)？ （2）法拉第的研究是一帆風(fēng)順的嗎？法拉第面對失敗是怎樣做的？ （3）法拉第做了大量實(shí)驗(yàn)都是以失敗告終，失敗的原因是什么？ （4）法拉第經(jīng)歷了多次失敗后，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，他發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的具體的過程是怎樣的？之后他又做了大量的實(shí)驗(yàn)都取得了成功，他認(rèn)為成功的“秘訣”是什么？ （5）從法拉第探索電磁感應(yīng)現(xiàn)象的歷程中，你學(xué)到了什么？談?wù)勛约旱捏w會。 學(xué)生活動：結(jié)合思考題，認(rèn)真閱讀教材，分成小組討論，發(fā)表自己的見解。 三、科學(xué)的足跡 1、科學(xué)家的啟迪 教材P4 2、偉大的科學(xué)家法拉第 教材 四、實(shí)例探究 【例1】發(fā)電的基本原理是電磁感應(yīng)。發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是（C） A．安培 B．赫茲 C．法拉第 D．麥克斯韋 【例2】發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是__奧斯特__，發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線在磁場中受力規(guī)律的科學(xué)家是_安培_，發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是_法拉第_，發(fā)現(xiàn)電荷間相互作用力規(guī)律的的科學(xué)家是_庫侖_。 【例3】下列現(xiàn)象中屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是（B） A．磁場對電流產(chǎn)生力的作用 B．變化的磁場使閉合電路中產(chǎn)生電流 C．插在通電螺線管中的軟鐵棒被磁化 D．電流周圍產(chǎn)生磁場 五、學(xué)生的思考： 1、我們可以通過哪些實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)象來說明（證實(shí)）磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象有聯(lián)系 2、如何讓磁生成電？ 4.2、探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件 教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 1．知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。 2．會使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實(shí)驗(yàn)。 （二）過程與方法 學(xué)會通過實(shí)驗(yàn)觀察、記錄結(jié)果、分析論證得出結(jié)論的科學(xué)探究方法 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 滲透物理學(xué)方法的教育，通過實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)探究，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。舉例說明電磁感應(yīng)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)探究，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。 教學(xué)難點(diǎn)：感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。 教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)觀察法、分析法、實(shí)驗(yàn)歸納法、講授法 教學(xué)手段 條形磁鐵（兩個(gè)），導(dǎo)體棒，示教電流表，線圈（粗、細(xì)各一個(gè)），學(xué)生電源，開關(guān)，滑動變阻器，導(dǎo)線若干， 教學(xué)過程 一、基本知識 （一）知識準(zhǔn)備 ①磁通量 定義：公式：f=BS 單位： 符號： 推導(dǎo)：B=f/S，磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫磁通密度，用Wb/ m2表示B的單位； 計(jì)算：當(dāng)B與S垂直時(shí)，或當(dāng)B與S不垂直時(shí)，f的計(jì)算 ②初中知識回顧：當(dāng)閉合電路的一部分做切割磁感線運(yùn)動時(shí)，電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。 電磁感應(yīng)現(xiàn)象：由磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象 （二）新課講解 1、實(shí)驗(yàn)一：閉合電路的部分導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中切割磁感線，教材P6圖4.2-1 探究導(dǎo)線運(yùn)動快慢與電流表示數(shù)大小的關(guān)系. 實(shí)驗(yàn)二：向線圈中插入磁鐵,或把磁鐵從線圈中抽出,教材P6圖4.2-2 探究磁鐵插入或抽出快慢與電流表示數(shù)大小的關(guān)系 2、模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)：通電線圈放入大線圈或從大線圈中拔出，或改變線圈中電流的大?。ǜ淖兓€變阻器的滑片位置），教材P7圖4.2-3 探究將小線圈從大線圈中抽出或放入快慢與電流表示數(shù)的關(guān)系 3、分析論證： 實(shí)驗(yàn)一：磁場強(qiáng)度不發(fā)生變化，但閉合線圈的面積發(fā)生變化； 實(shí)驗(yàn)二：①磁鐵插入線圈時(shí)，線圈的面積不變，但磁場由弱變強(qiáng)； ②磁鐵從線圈中抽出時(shí)，線圈的面積也不改變，磁場由強(qiáng)變?nèi)酰? 實(shí)驗(yàn)三：①通電線圈插入大線圈時(shí)，大線圈的面積不變，但磁場由弱變強(qiáng)； ②通電線圈從大線圈中抽出時(shí)，大線圈的面積也不改變，但磁場由強(qiáng)變?nèi)酰? ③當(dāng)迅速移動滑線變阻器的滑片，小線圈中的電流迅速變化，電流產(chǎn)生的磁場也隨之而變化，而大線圈的面積不發(fā)生變化，但穿過線圈的磁場強(qiáng)度發(fā)生了變化。 4、歸納總結(jié)： 在幾種實(shí)驗(yàn)中，有的磁感應(yīng)強(qiáng)度沒有發(fā)生變化，面積發(fā)生了變化；而又有的線圈的面積沒有變化，但穿過線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生了變化。其共同點(diǎn)是穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化。磁通量變化的快慢與閉合回路中感應(yīng)電流的大小有關(guān)。 結(jié)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(yīng)電流產(chǎn)生。 5、課堂總結(jié)：1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：①電路閉合；②穿過閉合電路的磁通量發(fā)生改變 2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象：利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象 3、感應(yīng)電流：由磁場產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流 6、例題分析 例1、右圖哪些回路中比會產(chǎn)生感應(yīng)電流 例2、如圖，要使電流計(jì)G發(fā)生偏轉(zhuǎn)可采用的方法是 A、K閉合或斷開的瞬間 B、K閉合，P上下滑動 C、在A中插入鐵芯 D、在B中插入鐵芯 7、練習(xí)與作業(yè) 1、關(guān)于電磁感應(yīng)，下列說法中正確的是 A導(dǎo)體相對磁場運(yùn)動，導(dǎo)體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流 B導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動，導(dǎo)體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流 C閉合電路在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動，電路中一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流 D穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中一定會產(chǎn)生感應(yīng)電流 2、恒定的勻強(qiáng)磁場中有一圓形閉合圓形線圈，線圈平面垂直于磁場方向，當(dāng)線圈在此磁場中做下列哪種運(yùn)動時(shí)，線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流 A線圈沿自身所在的平面做勻速運(yùn)動 B線圈沿自身所在的平面做加速直線運(yùn)動 C線圈繞任意一條直徑做勻速轉(zhuǎn)動 D線圈繞任意一條直徑做變速轉(zhuǎn)動 3、如圖，開始時(shí)距形線圈平面與磁場垂直，且一半在勻強(qiáng)磁場外，另一半在勻強(qiáng)磁場內(nèi)，若要使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列方法中可行的是 A以ab為軸轉(zhuǎn)動 B以oo/為軸轉(zhuǎn)動 C以ad為軸轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)過的角度小于600） D以bc為軸轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)過的角度小于600） 4、如圖，距形線圈abcd繞oo/軸在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，下列說法中正確的是 A線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，穿過線圈的磁通量不斷減小 B線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，穿過線圈的磁通量不斷增大 C線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180的過程中，穿過線圈的磁通量沒有發(fā)生變化 D線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過360的過程中，穿過線圈的磁通量沒有發(fā)生變化 6、在無限長直線電流的磁場中，有一閉合的金屬線框abcd，線框平面與直導(dǎo)線ef在同一平面內(nèi)（如圖），當(dāng)線框做下列哪種運(yùn)動時(shí)，線框中能產(chǎn)生感應(yīng)電流 A、水平向左運(yùn)動 B、豎直向下平動 C、垂直紙面向外平動D、繞bc邊轉(zhuǎn)動 4.3 法拉第電磁感應(yīng)定律 教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 1．知道什么叫感應(yīng)電動勢。 2．知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別Φ、ΔΦ、E=△Φ/△t。 3．理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式。 4．知道E=BLvsinθ如何推得。 5．會用E=n△Φ/△t和E=BLvsinθ解決問題。 （二）過程與方法 通過推導(dǎo)到線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢公式E=BLv，掌握運(yùn)用理論知識探究問題的方法。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1．從不同物理現(xiàn)象中抽象出個(gè)性與共性問題，培養(yǎng)學(xué)生對不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個(gè)性的辯證唯物主義思想。 2．了解法拉第探索科學(xué)的方法，學(xué)習(xí)他的執(zhí)著的科學(xué)探究精神。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律。 教學(xué)難點(diǎn)：平均電動勢與瞬時(shí)電動勢區(qū)別。 教學(xué)方法 演示法、歸納法、類比法 教學(xué)手段 多媒體電腦、投影儀、投影片。 教學(xué)過程 一、基本知識 1、感應(yīng)電動勢 電磁感應(yīng)現(xiàn)象：利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：線路閉合，閉合回路中磁通量發(fā)生變化。 感應(yīng)電動勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢 產(chǎn)生條件：回路中的磁通量發(fā)生變化但回路不一定閉合 與什么因素有關(guān)：穿過線圈的磁通量的變化快慢（Df/Dt）有關(guān)（由前提節(jié)的實(shí)驗(yàn)分析可得） 注意：磁通量的大小f;磁通量的變化Df;磁通量的變化快慢（Df/Dt）的區(qū)分 2、法拉第電磁感應(yīng)定律 內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比。 公式：單匝線圈：E=Df/Dt 多匝線圈：E=nDf/Dt 適用范圍：普遍適用 3、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 計(jì)算公式：E=BL vsinq。q—導(dǎo)線的運(yùn)動方向與磁感線的夾角。 推導(dǎo)方法： 條件：導(dǎo)線的運(yùn)動方向與導(dǎo)線本身垂直 適用范圍：勻強(qiáng)磁場，導(dǎo)線切割磁感線 單位：1V=1T1m1m/s=1Wb/s 4、反電動勢 電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，線圈中也會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢總要削弱電源電動勢的作用，我們就把感應(yīng)電動勢稱為反電動勢；其作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動。教材P12。 電動機(jī)在使用時(shí)的注意點(diǎn)： 二、例題分析 例1、如圖，導(dǎo)體平行磁感線運(yùn)動，試求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小（速度與磁場的夾角q，導(dǎo)線長度為L） 例2、如右圖,電容器的電容為C,兩板的間距為d,兩板間靜止一個(gè)質(zhì)量為m,電量為+q的微粒,電容器C與一個(gè)半徑為R的圓形金屬環(huán)相連, 金屬環(huán)內(nèi)部充滿垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場.試求: DB/Dt等于多少? 例3、如右圖, 無限長金屬三角形導(dǎo)軌COD上放一根無限長金屬導(dǎo)體棒MN,拉動MN使它以速度v向右勻速運(yùn)動,如果導(dǎo)軌和金屬棒都是粗細(xì)相同的均勻?qū)w,電阻率都相同,那么MN運(yùn)動過程中,閉合回路的 A感應(yīng)電動勢保持不變 B感應(yīng)電動流保持不變 C感應(yīng)電動勢逐漸增大 D感應(yīng)電動流逐漸增大 三、練習(xí)與作業(yè) 1、如右圖，平行放置的金屬導(dǎo)軌M、N之間的距離為L；一金屬桿長為2L，一端以轉(zhuǎn)軸o/固定在導(dǎo)軌N上，并與M無摩擦接觸，桿從垂直于導(dǎo)軌的位置，在導(dǎo)軌平面內(nèi)以角速度w順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動至另一端o/脫離導(dǎo)軌M。若兩導(dǎo)揮間是一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ，方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，不計(jì)一切電阻，則在上述整個(gè)轉(zhuǎn)動過程中 A、金屬桿兩端的電壓不斷增大 B、o/端的電勢總是高于o端的電勢 C、兩導(dǎo)軌間的最大電壓是2BL2w D、兩導(dǎo)軌間的平均電壓是271/2BL2w/2p 2、如右圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，一直角邊長度為a，電阻為R的等腰直角三角形導(dǎo)線框以速度v垂直于斜邊方向在紙面內(nèi)運(yùn)動，磁場與紙面垂直，則導(dǎo)線框的斜邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 ，導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流強(qiáng)度為 。 3、如左圖，一邊長為a，電阻為R的正方形導(dǎo)線框，以恒定的速度v向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于線框平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，MN與線框的邊成45角，則在線框進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的最大值等于 4、如圖，長為L的金屬桿在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，沿逆時(shí)針方向繞o點(diǎn)在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，若角速度為w，則桿兩端a、b和o間的電勢差U a o= 以及Ubo= 5、半徑為10cm、電阻為0.2W的閉合金屬圓環(huán)放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于圓環(huán)所在平面，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B從零開始隨時(shí)間t成正比增加時(shí)，環(huán)中感應(yīng)電流為0.1A。試寫出B與t的關(guān)系式（B、t的單位分別取T、s） 6、如圖，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場，感應(yīng)強(qiáng)度為B。一根長度大于2r的導(dǎo)線MN以速度v在圓環(huán)上無摩擦地自左端勻速滑動到右端，電路的固定電阻為R，其余電阻不計(jì)，試求MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過程中電阻R上的電流強(qiáng)度的平均值及通過的電量。 4.4 楞次定律 教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 1．掌握楞次定律的內(nèi)容，能運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向。 2．培養(yǎng)觀察實(shí)驗(yàn)的能力以及對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、歸納、總結(jié)的能力。 3．能夠熟練應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向 4．掌握右手定則，并理解右手定則實(shí)際上為楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式。 （二）過程與方法 1．通過實(shí)踐活動，觀察得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再通過分析論證，歸納總結(jié)得出結(jié)論。 2．通過應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的能力。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，同學(xué)們直接參與物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，體驗(yàn)了一次自然規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中的樂趣和美的享受，并在頭腦中進(jìn)一步強(qiáng)化“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”這一辯證唯物主義觀點(diǎn)。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)：1．楞次定律的獲得及理解。 2．應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。 3．利用右手定則判斷導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電流的方向。 教學(xué)難點(diǎn)：楞次定律的理解及實(shí)際應(yīng)用。 教學(xué)方法 發(fā)現(xiàn)法，講練結(jié)合法 教學(xué)手段 干電池、靈敏電流表、外標(biāo)有明確繞向的大線圈、條形磁鐵、導(dǎo)線。 教學(xué)過程 一、基本知識 1．實(shí)驗(yàn)． (1)選舊干電池用試觸的方法查明電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系． 明確：對電流表而言，電流從哪個(gè)接線柱流入，指針向哪邊偏轉(zhuǎn)． (2)閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線的情況． a．磁場方向不變，兩次改變導(dǎo)體運(yùn)動方向，如導(dǎo)體向右和向左運(yùn)動． b．導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動方向不變，改變磁場方向． 根據(jù)電流表指針偏轉(zhuǎn)情況，分別確定出閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向． 感應(yīng)電流的方向跟導(dǎo)體運(yùn)動方向和磁場方向都有關(guān)系．感應(yīng)電流的方向可以用右手定則加以判定． 右手定則：伸開右手，讓拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動方向，其余四指指的就是感應(yīng)電流的方向． (3)閉合電路的磁通量發(fā)生變化的情況： 實(shí)線箭頭表示原磁場方向，虛線箭頭表示感應(yīng)電流磁場方向． 分析： (甲)圖：當(dāng)把條形磁鐵N極插入線圈中時(shí)，穿過線圈的磁通量增加，由實(shí)驗(yàn)可知，這時(shí)感應(yīng)電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相反． (乙)圖：當(dāng)把條形磁鐵N極拔出線圈中時(shí)，穿過線圈的磁通量減少，由實(shí)驗(yàn)可知，這時(shí)感應(yīng)電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相同． (丙)圖：當(dāng)把條形磁鐵S極插入線圈中時(shí)，穿過線圈的磁通量增加，由實(shí)驗(yàn)可知，這時(shí)感應(yīng)電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相反． (丁)圖：當(dāng)條形磁鐵S極拔出線圈中時(shí)，穿過線圈的磁通量減少，由實(shí)驗(yàn)可知，這時(shí)感應(yīng)電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相同． 通過上述實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到：凡是由磁通量的增加引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場一定阻礙原來磁通量的增加；凡是由磁通量的減少引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場一定阻礙原來磁通量的減少．在兩種情況中，感應(yīng)電流的磁場都阻礙了原磁通量的變化． 2、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：楞次定律--感應(yīng)電流具有這樣的方向，就是感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． 說明：對“阻礙”二字應(yīng)正確理解．“阻礙”不是“阻止”，而只是延緩了原磁通的變化，電路中的磁通量還是在變化的．例如：當(dāng)原磁通量增加時(shí)，雖有感應(yīng)電流的磁場的阻礙，磁通量還是在增加，只是增加的慢一點(diǎn)而已．實(shí)質(zhì)上，楞次定律中的“阻礙”二字，指的是“反抗著產(chǎn)生感應(yīng)電流的那個(gè)原因．” 3、應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流的步驟(四步走)． (1)明確原磁場的方向； (2)明確穿過閉合回路的磁通量是增加還是減少； (3)根據(jù)楞次定律，判定感應(yīng)電流的磁場方向； (4)利用安培定則判定感應(yīng)電流的方向． 4、推論：當(dāng)導(dǎo)線切割磁感線時(shí)可用右手定則來判定，即大拇指與四指垂直，讓磁感線垂直穿過手心，大拇指指向?qū)Ь€的運(yùn)動方向，則四指的指向?yàn)楦袘?yīng)電流的方向 二、例題分析 例1、在勻強(qiáng)磁場中放一電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌跟大線圈M相接，如圖，導(dǎo)軌上放一根導(dǎo)線ab，磁感線垂直于導(dǎo)軌所在平面。欲使M所包圍的小閉合線圈N產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，則導(dǎo)線的運(yùn)動情況可能是 A、勻速向右運(yùn)動 B、加速向右運(yùn)動 C、減速向右運(yùn)動 D、加速向左運(yùn)動 例2、如圖，水平地面上方有正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，電場豎直向下，磁場垂直紙面向里，半圓形鋁框從直徑出于水平位置時(shí)開始下落，不計(jì)阻力，a、b兩端落到地面的次序是 A、a先于b B、b先于a C、a、b同時(shí)落地 D、無法判定 例3、如圖，電容器PQ的電容為10mF，垂直于回路的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度以510-3T/s的變化率均勻增加，回路面積為10-2m2。則PQ兩極電勢差的絕對值為 V。P極所帶電荷的種類為 ，帶電量為 C。 三、練習(xí)與作業(yè) 1、一根沿東西方向的水平導(dǎo)線，在赤道上空自由落下的過程中，導(dǎo)線上各點(diǎn)的電勢 A、東端最高 B、西端最高 C、中點(diǎn)最高 D、各點(diǎn)一樣高 2、如右圖，勻強(qiáng)磁場垂直于圓形線圈指向紙里，a、b、c、d為圓形線圈上等距離的四點(diǎn)，現(xiàn)用外力作用在上述四點(diǎn)，將線圈拉成正方形，設(shè)線圈導(dǎo)線不可伸長，且線圈仍處于原先所在的平面內(nèi)，則在線圈發(fā)生形變的過程中 A、線圈中將產(chǎn)生abcd方向的感應(yīng)電流 B、線圈中將產(chǎn)生adcb方向的感應(yīng)電流 C、線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向先是abcd，后是adcb D、線圈中無感應(yīng)電流 3、如右圖，一均勻的扁平條形磁鐵的軸線與一圓形線圈在同一平面內(nèi)，磁鐵中心與圓心重合。為了在磁鐵開始運(yùn)動時(shí)在線圈中得到逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，磁鐵的運(yùn)動方式應(yīng)是 A、 N極向紙內(nèi)，S極向紙外，使磁鐵繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動 B、S極向紙內(nèi)，N極向紙外，使磁鐵繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動 C、使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動 D、使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動 4、如右圖，ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合距形導(dǎo)線框，E是電源，當(dāng)滑線變阻器R的滑片P自左向右滑行時(shí)，線框ab將 A、保持靜止不動 B、沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動 C、沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動 D、 發(fā)生轉(zhuǎn)動，但電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動方向。  4.5 感生電動勢和動生電動勢 教學(xué)目標(biāo) （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 通過同學(xué)們之間的討論、研究增強(qiáng)對兩種電動勢的認(rèn)知深度，同時(shí)提高學(xué)習(xí)物理的興趣。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)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(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)：感生電動勢與動生電動勢的概念。 教學(xué)難點(diǎn)：對感生電動勢與動生電動勢實(shí)質(zhì)的理解。 教學(xué)方法 討論法，講練結(jié)合法 教學(xué)手段 多媒體課件 教學(xué)活動 （一）引入新課 什么是電源？什么是電動勢？ 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。 如果電源移送電荷q時(shí)非靜電力所做的功為W，那么W與q的比值W/q，叫做電源的電動勢。用E表示電動勢，則：E=w/q 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(jìn)行新課 1、感應(yīng)電場與感生電動勢 投影教材圖4.5-1，穿過閉會回路的磁場增強(qiáng)，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(yùn)動呢？英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場變化時(shí)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(yùn)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。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。 例題：教材P22，例題分析 2、洛倫茲力與動生電動勢 （投影）教材P23的〈思考與討論〉 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(yùn)動是斜向上的。 2．自由電荷不會一直運(yùn)動下去。因?yàn)镃、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(qiáng)，當(dāng)電場力等于洛倫茲力時(shí)，自由電荷不再定向運(yùn)動。 3．C端電勢高。 4．導(dǎo)體棒中電流是由D指向C的。 一段導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源，這時(shí)非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。由于導(dǎo)體運(yùn)動而產(chǎn)生的電動勢叫動生電動勢。 如圖所示，導(dǎo)體棒運(yùn)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。 導(dǎo)體棒中的電流受到安培力作用，安培力的方向與運(yùn)動方向相反，阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動，導(dǎo)體棒要克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。 磁場變強(qiáng) （四）實(shí)例探究 【例1】如圖所示，一個(gè)閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強(qiáng)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（AC） A．磁場變化時(shí)，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 【例2】如圖所示，導(dǎo)體AB在做切割磁感線運(yùn)動時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)電動勢，因而在電路中有電流通過，下列說法中正確的是（AB） A．因?qū)w運(yùn)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 【例3】如圖所示，兩根相距為L的豎直平行金屬導(dǎo)軌位于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，另外兩根與上述光滑導(dǎo)軌保持良好接觸的金屬桿ab、cd質(zhì)量均為m，電阻均為R，若要使cd靜止不動，則ab桿應(yīng)向 上運(yùn)動，速度大小為_2mgR/B2L2_，作用于ab桿上的外力大小為_2mg _ 鞏固練習(xí) 1．如圖所示，一個(gè)帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，此粒子的動能將（B） A．不變 B．增加 C．減少 D．以上情況都可能 2．穿過一個(gè)電阻為lΩ的單匝閉合線圈的磁通量始終是每秒鐘均勻地減少2Wb，則（BD） A．線圈中的感應(yīng)電動勢一定是每秒減少2V B．線圈中的感應(yīng)電動勢一定是2V C．線圈中的感應(yīng)電流一定是每秒減少2A D．線圈中的感應(yīng)電流一定是2A3．在勻強(qiáng)磁場中，ab、cd兩根導(dǎo)體棒沿兩根導(dǎo)軌分別以速度v1、v2滑動，如圖所示，下列情況中，能使電容器獲得最多電荷量且左邊極板帶正電的是（C） A．v1＝v2，方向都向右B．v1＝v2，方向都向左 C．v1>v2，v1向右，v2向左D．v1>v2，v1向左，v2向右 4．如圖所示，面積為0.2m2的100匝線圈處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方問垂直于線圈平面，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B=（2+0.2t）T，定值電阻R1=6Ω，線圈電阻R2=4Ω，求： （1）磁通量變化率，回路的感應(yīng)電動勢；（4V） （2）a、b兩點(diǎn)間電壓Uab（2.4A） 5．如圖所示，在物理實(shí)驗(yàn)中，常用“沖擊式電流計(jì)”來測定通過某閉合電路的電荷量．探測器線圈和沖擊電流計(jì)串聯(lián)后，又能測定磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度．已知線圈匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R，把線圈放在被測勻強(qiáng)磁場中，開始時(shí)線圈與磁場方向垂直，現(xiàn)將線圈翻轉(zhuǎn)180，沖擊式電流計(jì)測出通過線圈的電荷量為q，由此可知，被測磁場的磁磁感應(yīng)強(qiáng)度B=__qR/2nS__ 6．如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度．兩個(gè)相同的磁性小球，同時(shí)從A、B管上端的管口無初速釋放，穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面．下面對于兩管的描述中可能正確的是（AD） A．A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的 B．A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的 C．A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的 D．A管是用膠木制成的，B管是用鋁制成的 4.6 互感和自感 一、教學(xué)目標(biāo)： （一）知識與技能 ①了解互感和自感現(xiàn)象 ②了解自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 ③知道自感現(xiàn)象中的一個(gè)重要概念——自感系數(shù)，了解它的單位及影響其大小的因素 （二）過程與方法： 引導(dǎo)學(xué)生從事物的共性中發(fā)掘新的個(gè)性，從發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件和有關(guān)電磁感應(yīng)得規(guī)律，提出自感現(xiàn)象，并推出關(guān)于自感的規(guī)律。會用自感知識分析，解決一些簡單的問題，并了解自感現(xiàn)象的利弊以及對它們的防止和利用 （三）情感、態(tài)度、價(jià)值觀 培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的能力，通過對已學(xué)知識的理解實(shí)現(xiàn)知識的自我更新，以適應(yīng)社會對人才的要求 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決辦法 1．重點(diǎn)：自感現(xiàn)象及自感系數(shù) 2．難點(diǎn)：① 自感現(xiàn)象的產(chǎn)生原因分析?、谕ā嚯娮愿械难菔緦?shí)驗(yàn)中現(xiàn)象解釋 3．解決辦法： 通過分析實(shí)驗(yàn)電路和直觀的演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的電磁感應(yīng)知識進(jìn)行分析、歸納，再利用電路中的并聯(lián)規(guī)律，從而幫助學(xué)生突破本節(jié)重點(diǎn)、排除難點(diǎn)。 三．學(xué)生活動設(shè)計(jì)： 啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生利用前面學(xué)過的電路知識及電磁感應(yīng)知識，分析通電自感和斷電自感的電路圖，預(yù)測將會產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后再通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證自身的思維，并歸納總結(jié)自感現(xiàn)象這一規(guī)律產(chǎn)生的原因。 四．教具準(zhǔn)備 通、斷電自感演示裝置，電池四節(jié)（帶電池盒）導(dǎo)線若干 五．重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程 引入新課 問題情景：①發(fā)生電磁感應(yīng)的條件是什么？②怎樣得到這種條件，也就是讓閉合回路中磁通量發(fā)生變化？③下面這兩種電路中當(dāng)電鍵斷開和閉合瞬間會發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象嗎？如果會發(fā)生，它們有什么不同呢？ （一）互感現(xiàn)象 1、基本概念：①互感：②互感現(xiàn)象：③互感電動勢： 2、互感的理解： （1）、如右圖斷開、閉合開關(guān)瞬間會發(fā)生電磁感應(yīng)嗎？（2）這是互感嗎？ 小結(jié)：互感現(xiàn)象不僅發(fā)生與繞在同一鐵芯上的兩個(gè)何相互靠近的電路之間。線圈之間，而且可以發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。 問題情景：（互感中的能量）另一電路中能量從哪兒來的？ 小結(jié)：互感現(xiàn)象可以把能量從一個(gè)電路傳到另一個(gè)電路。 3、互感的應(yīng)用和防止： （二）自感現(xiàn)象 1、問題情景：由電流的磁效應(yīng)可知，線圈通電后周圍就有磁場產(chǎn)生，電流變化，則磁場也變化，那么對于這個(gè)線圈自身來說穿過它的磁通量在此過程中也發(fā)生了變化。是否此時(shí)也發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象呢？我們通過實(shí)驗(yàn)來解決這個(gè)問題。 2、演示實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)1 （演示P25實(shí)驗(yàn)）出示自感演示器，通電自感。 提出問題：閉合S瞬間，會有什么現(xiàn)象呢？引導(dǎo)學(xué)生做預(yù)測，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（實(shí)驗(yàn)前事先閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R和R1使兩燈正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)，準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)）。開始做實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)S，提示學(xué)生注意觀察現(xiàn)象 觀察到的現(xiàn)象：在閉合開關(guān)S瞬間，燈A2立刻正常發(fā)光，A1比A2遲一段時(shí)間才正常發(fā)光。 學(xué)思考現(xiàn)象原因。請學(xué)生分析現(xiàn)象原因。 總結(jié)：由于線圈L自身的磁通量增加，而產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，這個(gè)感應(yīng)電動勢總是阻礙磁通量的變化，既阻礙線圈中電流的變化，故通過A1的電流不能立即增大，燈A1的亮度只能慢慢增加，最終與A2相同。 實(shí)驗(yàn)2（演示課本P26實(shí)驗(yàn)）斷電自感 先給學(xué)生幾分鐘時(shí)間看課本實(shí)驗(yàn)，預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，是回答課本思考與討論問題。 3．結(jié)論： 小結(jié)：線圈中電流發(fā)生變化時(shí)，自身產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個(gè)感應(yīng)電動勢阻礙原電流的變化。 自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。 自感電動勢：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫自感電動勢。 4.磁場的能量 問題情景：在圖4.6---4中,開關(guān)斷開后,燈泡的發(fā)光還能持續(xù)一段時(shí)間,有時(shí)甚至比開關(guān)斷開前更亮,這時(shí)燈泡的能量是從哪里來的呢? 教師引導(dǎo)學(xué)生分析，電源斷開以后，線圈中電流不會立即消失，這時(shí)的電流仍然可以做功，說明線圈儲存能量。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，線圈中的電流從無到有，其中的磁場也是從天到有，這可以看作電源把能量輸送到磁場，儲存在磁場中。這里我們知識一個(gè)合理的假設(shè)，有關(guān)電磁場能量的直接式樣驗(yàn)證，要在我們認(rèn)識了電磁波之后才有可能。 5．自感現(xiàn)象的理解： 線圈中電流的變化不能在瞬間完成，即不能“突變”。也可以說線圈能體現(xiàn)電的慣性 6．自感的應(yīng)用與防止： 應(yīng)用：日光燈 防止：變壓器、電動機(jī) （三）自感系數(shù) 問題情景：我們都知道感應(yīng)電動勢的大小與回路中磁通量變化的快慢有關(guān)，而自感現(xiàn)象中的自感電動勢是感應(yīng)電動勢的一種，那么就是說，自感電動勢也應(yīng)正比于穿過線圈的磁通量的變化率，即：E∝△Φ／△t，而磁場的強(qiáng)弱又正比于電流的強(qiáng)弱，即磁通量的變化正比于電流的變化。所以也可以說，自感電動勢正比于電流的變化率。即E∝△I／△t寫成等式即：E=L△I／△t 2.自感系數(shù)，簡稱自感或電感，用字母L表示。影響因素：形狀、長短、匝數(shù)、有無鐵芯。 3．單位：亨利 符號：H 常用單位：毫亨（mH） 微亨（μH） （四）實(shí)例探究 【例1】如圖所示，電路甲、乙中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡D發(fā)光。則（AD） A．在電路甲中，斷開S，D將逐漸變暗 B．在電路甲中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗 C．在電路乙中，斷開S，D將漸漸變暗 D．在電路乙中，斷開S，D將變得更亮，然后漸漸變暗 【例2】如圖所示，自感線圈的自感系數(shù)很大，電阻為零。電鍵K原來是合上的，在K斷開后，分析： （1）若R1＞R2，燈泡的亮度怎樣變化？ （2）若R1＜R2，燈泡的亮度怎樣變化？ 鞏固練習(xí) 1．下列關(guān)于自感現(xiàn)象的說法中，正確的是（ACD） A．自感現(xiàn)象是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 B．線圈中自感電動勢的方向總與引起自感的原電流的方向相反 C．線圈中自感電動勢的大小與穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān) D．加鐵芯后線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)要大 2．關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說法正確的是（D） A．線圈的自感系數(shù)越大，自感電動勢一定越大 B．線圈中電流等于零時(shí)，自感系數(shù)也等于零 C．線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大 D．線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無鐵芯決定 4．如圖所示，L為一個(gè)自感系數(shù)大的自感線圈，開關(guān)閉合后，小燈能正常發(fā)光，那么閉合開關(guān)和斷開開關(guān)的瞬間，能觀察到的現(xiàn)象分別是（A） A．小燈逐漸變亮，小燈立即熄滅 B．小燈立即亮，小燈立即熄滅 C．小燈逐漸變亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅 D．小燈立即亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅 六、課堂小結(jié) １、自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中特殊情形，它的產(chǎn)生原因是由于通過導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化． ２、自感電動勢的大小與電流變化快慢和自感系數(shù)有關(guān)，它總是阻礙導(dǎo)體中電流的變化。 七、布置作業(yè)： 課后習(xí)題 4.7 渦流 教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 1．知道渦流是如何產(chǎn)生的。 2．知道渦流對我們有不利和有利的兩方面，以及如何利用和防止。 3．知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動。 （二）過程與方法 培養(yǎng)學(xué)生客觀、全面地認(rèn)識事物的科學(xué)態(tài)度。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的觀點(diǎn)認(rèn)識問題。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn) 1．渦流的概念及其應(yīng)用。 2．電磁阻尼和電磁驅(qū)動的實(shí)例分析。 ★教學(xué)難點(diǎn) 電磁阻尼和電磁驅(qū)動的實(shí)例分析。 教學(xué)方法 通過演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn) 教學(xué)手段 電機(jī)、變壓器鐵芯、演示渦流生熱裝置（可拆變壓器）、電磁阻尼演示裝置（示教電流表、微安表、彈簧、條形磁鐵），電磁驅(qū)動演示裝置（U形磁鐵、能繞軸轉(zhuǎn)動的鋁框）。 教學(xué)活動 （一）引入新課 出示電動機(jī)、變壓器鐵芯，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察其鐵芯有什么特點(diǎn)？ 它們的鐵芯都不是整塊金屬，而是由許多薄片疊合而成的。 為什么要這樣做呢？用一個(gè)整塊的金屬做鐵心不是更省事兒？學(xué)習(xí)了渦流的知識，同學(xué)們就會知道其中的奧秘。 （二）進(jìn)行新課 1、渦流 ［演示1］渦流生熱實(shí)驗(yàn)。 在可拆變壓器的一字鐵下面加一塊厚約2mm的鐵板，鐵板垂直于鐵芯里磁感線的方向。在原線圈接交流電。幾分鐘后，讓學(xué)生摸摸鐵芯和鐵板，比較它們的溫度，報(bào)告給全班同學(xué)。 為什么鐵芯和鐵板會發(fā)熱呢？原來在鐵芯和鐵板中有渦流產(chǎn)生。安排學(xué)生閱讀教材，了解什么叫渦流？ 當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)線圈附近的導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流看起來很像水的旋渦，所以叫做渦流。 課件演示，渦流的產(chǎn)生過程，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識。 因?yàn)殍F板中的渦流很強(qiáng)，會產(chǎn)生大量的熱。而鐵芯中的渦流被限制在狹窄的薄片之內(nèi)，回路的電阻很大，渦流大為減弱，渦流產(chǎn)生的熱量也減少。 2、電磁阻尼 閱讀教材30頁上的“思考與討論”，分組討論，然后發(fā)表自己的見解。 導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時(shí)，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。 ［演示2］電磁阻尼。 按照教材“做一做”中敘述的內(nèi)容，演示電表指針在偏轉(zhuǎn)過程中受到的電磁阻尼現(xiàn)象。 ［演示3］如圖所示，彈簧下端懸掛一根磁鐵，將磁鐵托起到某高度后釋放，磁鐵能振動較長時(shí)間才停下來。如果在磁鐵下端放一固定線圈，磁鐵會很快停下來。上述現(xiàn)象說明了什么？ 當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時(shí)，在閉合線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場會阻礙磁鐵和線圈靠近或離開，也就是磁鐵振動時(shí)除了空氣阻力外，還有線圈的磁場力作為阻力，安培阻力較相對較大，因而磁鐵會很快停下來。 3、電磁驅(qū)動 ［演示4］電磁驅(qū)動。 演示教材31頁的演示實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生觀察并解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 磁場相對于導(dǎo)體運(yùn)動時(shí)，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動起來，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動。 交流感應(yīng)電動機(jī)就是應(yīng)用電磁驅(qū)動的原理工作的。簡要介紹交流感應(yīng)電動機(jī)的工作過程。 （四）實(shí)例探究 【例1】如圖所示是高頻焊接原理示意圖．線圈中通以高頻變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是（AD） A．電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快 B．電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快 C．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小 D．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大 鞏固練習(xí) 1．如圖所示，一塊長方形光滑鋁板水平放在桌面上，鋁板右端拼接一根與鋁板等厚的條形磁鐵，一質(zhì)量分布均勻的閉合鋁環(huán)以初速度v從板的左端沿中線向右端滾動，則（B） A．鋁環(huán)的滾動速度將越來越小 B．鋁環(huán)將保持勻速滾動 C．鋁環(huán)的運(yùn)動將逐漸偏向條形磁鐵的N極或S極 D．鋁環(huán)的運(yùn)動速率會改變，但運(yùn)動方向?qū)⒉粫l(fā)生改變 2．如圖所示，閉合金屬環(huán)從曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)環(huán)的初速為零，摩擦不計(jì)，曲面處在圖示磁場中，則（BD） A．若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度小于h B．若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度等于h C．若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度等于h D．若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度小于h 3．如圖所示，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運(yùn)動，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運(yùn)動，則小球的材料可能是（CD） A．鐵 B．木 C．銅 D．鋁 4．如圖所示，圓形金屬環(huán)豎直固定穿套在光滑水平導(dǎo)軌上，條形磁鐵沿導(dǎo)軌以初速度v0向圓環(huán)運(yùn)動，其軸線在圓環(huán)圓心，與環(huán)面垂直，則磁鐵在穿過環(huán)過程中，做___減速___運(yùn)動．（選填“加速”、“勻速”或“減速”） 5．如圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放向右擺至最高點(diǎn)B．不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是（B） A．A、B兩點(diǎn)在同一水平線 B．A點(diǎn)高于B點(diǎn) C．A點(diǎn)低于B點(diǎn) D．銅環(huán)將做等幅擺動 作業(yè) 1、認(rèn)真閱讀教材。 2、思考并完成“問題與練習(xí)”中的習(xí)題。 3、收集“渦流的利用和防止”方面的資料，課后交流。 第五章 交變電流 5．1 交變電流 教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 1．使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。 2．掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。 3．理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。 （二）過程與方法 1．掌握描述物理量的三種基本方法（文字法、公式法、圖象法）。 2．培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。 3．培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過實(shí)驗(yàn)觀察，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，體會運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的重要性 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn) 交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。 難點(diǎn) 交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。 教學(xué)方法 演示法、分析法、歸納法。 教學(xué)手段 手搖單相發(fā)電機(jī)、小燈泡、示波器、多媒體教學(xué)課件、示教用大的電流表 教學(xué)過程 （一）引入新課 出示單相交流發(fā)電機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生首先觀察它的主要構(gòu)造。 演示：將手搖發(fā)電機(jī)模型與小燈泡組成閉合電路。當(dāng)線框快速轉(zhuǎn)動時(shí)，觀察到什么現(xiàn)象? 這種大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化電流，叫做交變電流。 （二）進(jìn)行新課 1、交變電流的產(chǎn)生 為什么矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時(shí)線圈里能產(chǎn)生交變電流？ 多媒體課件打出下圖。當(dāng)abcd線圈在磁場中繞OO′軸轉(zhuǎn)動時(shí)，哪些邊切割磁感線? ab與cd。 當(dāng)ab邊向右、cd邊向左運(yùn)動時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向 沿著a→b→c→d→a方向流動的。 當(dāng)ab邊向左、cd邊向右運(yùn)動時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向如何? 感應(yīng)電流是沿著d→c→b→a→d方向流動的。 線圈平面與磁感線平行時(shí)，ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，此時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大。 線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最小? 當(dāng)線圈平面跟磁感線垂直時(shí)，ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行，即不切割磁感線，此時(shí)感應(yīng)電動勢為零。 利用多媒體課件，屏幕上打出中性面概念： （1）中性面——線框平面與磁感線垂直的位置。 （2）線圈處于中性面位置時(shí)，穿過線圈Φ最大，但=0。 （3）線圈越過中性面，線圈中I感方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次。 2．交變電流的變化規(guī)律 設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是ω。經(jīng)過時(shí)間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度是ωt，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt，如右圖所示。設(shè)ab邊長為L1，bc邊長L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，這時(shí)ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大? eab=BL1vsinωt = BL1ωsinωt =BL1L2sinωt 此時(shí)整個(gè)線框中感應(yīng)電動勢多大? e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt 若線圈有N匝時(shí)，相當(dāng)于N個(gè)完全相同的電源串聯(lián)，e=NBL1L2ωsinωt，令Em=NBL1L2ω，叫做感應(yīng)電動勢的峰值，e叫做感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值。 根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時(shí)值U=Umsinωt。 電動勢、電流與電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間的關(guān)系可以用正弦曲線來表示，如下圖所示： 3．幾種常見的交變電波形 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題： 1．矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。 2．從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動勢瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=NBSωsinωt，感應(yīng)電動勢的最大值為Em=NBSω。 3．中性面的特點(diǎn)：磁通量最大為Φm，但e=0。 （四）實(shí)例探究 交變電流的圖象、交變電流的產(chǎn)生過程 【例1】一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時(shí)間t的變化如圖所示。下面說法中正確的是 （ ） A．t1時(shí)刻通過線圈的磁通量為零 B．t2時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對值最大 C．t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大 D．每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時(shí)，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大 交變電流的變化規(guī)律 【例2】在勻強(qiáng)磁場中有一矩形線圈，從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，產(chǎn)生的交變電動勢可以表示為e=Emsinωt?，F(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來的2倍，試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動勢的峰值、交變電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式，畫出與其相對應(yīng)的交變電動勢隨時(shí)間變化的圖象。 分析物理圖象的要點(diǎn)： 一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點(diǎn)”、看“截距”、看“面積”、看“拐點(diǎn)”，并理解其物理意義。 二變：掌握“圖與圖”“圖與式”和“圖與物”之間的變通關(guān)系。 三判：在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正確的分析和判斷。 綜合應(yīng)用 【例3】 如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，線圈的總電阻R=40Ω，試求： （1）感應(yīng)電動勢的最大值，感應(yīng)電流的最大值； （2）設(shè)時(shí)間t=0時(shí)線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值表達(dá)式； （3）畫出感應(yīng)電流的瞬時(shí)值i隨ωt變化的圖象； （4）當(dāng)ωt=30時(shí)，穿過線圈的磁通量和線圈中的電流的瞬時(shí)值各是多大？ （5）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，感應(yīng)電動勢的平均值是多大？ 解析： 5．2 描述交變電流的物理量 教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 1．理解什么是交變電流的峰值和有效值，知道它們之間的關(guān)系。 2．理解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關(guān)系。知道我國生產(chǎn)和生活用電的周期（頻率）的大小。 （二）過程與方法 能應(yīng)用數(shù)學(xué)工具描述和分析處理物理問題。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 讓學(xué)生了解多種電器銘牌，介紹現(xiàn)代科技的突飛猛進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn) 交變電流有效值概念。 難點(diǎn) 交變電流有效值概念及計(jì)算。 教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)、啟發(fā) 教學(xué)手段 多媒體課件 電源、電容器、燈泡“6 V，0.3 A”、幻燈片、手搖發(fā)電機(jī) 教學(xué)過程 （一）引入新課 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，在線圈中產(chǎn)生了正弦交變電流。如何描述交變電流的變化規(guī)律呢？ 可以用公式法描述。從中性面開始計(jì)時(shí)，得出 瞬時(shí)電動勢：e=Emsinωt 瞬時(shí)電流：i=Imsinωt 瞬時(shí)電壓：u=Umsinωt 其中Em=NBSω 交變電流的大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化，只用電壓、電流描述不全面。這節(jié)課我們學(xué)習(xí)表征正弦交變電流的物理量。 （二）進(jìn)行新課 1．周期和頻率 請同學(xué)們閱讀教材，回答下列問題： （1）什么叫交變電流的周期？ （2）什么叫交變電流的頻率？ （3）它們之間的關(guān)系是什么？ （4）我國使用的交變電流的周期和頻率各是多大？ 交變電流完成一次周期性的變化所用的時(shí)間，叫做交變電流的周期，用T表示。 交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫做交變電流的頻率，用f表示。 T= 我國使用的交變電流頻率f=50 Hz，周期T=0。02 s。 2．交變電流的峰值（Em，Im，Um） 交變電流的峰值是交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大數(shù)值，可以用來表示交變電流的電流或電壓變化幅度。 ［演示］電容器的耐壓值 將電容器（8 V，500μF）接在學(xué)生電源上充電，接8 V電壓時(shí)電容器正常工作，接16 V電壓時(shí)，幾分鐘后聞到燒臭味，后聽到爆炸聲。 電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的最大電壓，若電源電壓的最大值超過耐壓值，電容器可能被擊穿。但是交變電流的最大值不適于表示交變電流產(chǎn)生的效果，在實(shí)際中通常用有效值表示交變電流的大小。 思考與討論： 0～0.2s、0.2～0.5s、0.5～0.8s、0.8～1s這四個(gè)階段電流大小不變化，分別計(jì)算出熱量，然后加起來。由解得J；J；J；J 所以，1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量為 J 由解得，A=1.67A 2．有效值（E、I、U） 讓交變電流和直流電通過同樣的電阻，如果它們在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量相等，把直流電的值叫做交變電流的有效值。通常用大寫字母U、I、E表示有效值。 正弦交變電流的最大值與有效值有以下關(guān)系： I==0.707Im U==0.707Um ［強(qiáng)調(diào)］ （1）各種使用交變電流的電器設(shè)備上所示值為有效值。 （2）交變電流表（電壓表或電流表）所測值為有效值。 （3）計(jì)算交變電流的功、功率、熱量等用有效值。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題： 1．表征交變電流的幾個(gè)物理量：周期和頻率、峰值和有效值。 2．交變電流的周期與頻率的關(guān)系：T=。 3．正弦式交變電流最大值與有效值的關(guān)系： I=，U=。 （四）實(shí)例探究 【例1】表示交變電流隨時(shí)間變化圖象如圖所示，則交變電流有效值為（ ） A．5A B．5 A C．3.5 A D．3.5 A 綜合應(yīng)用 【例2】交流發(fā)電機(jī)矩形線圈邊長ab=cd=0.4 m，bc=ad=0.2 m，共50匝，線圈電阻r=1 Ω，線圈在B=0.2 T的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直磁場方向的軸OO′以r/s轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，外接電阻9Ω，如圖所示。求： （1）電壓表讀數(shù)； （2）電阻R上電功率。 5．3 電感和電容對交變電流的影響 教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 1．理解為什么電感對交變電流有阻礙作用。 2．知道用感抗來表示電感對交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關(guān)。 3．知道交變電流能通過電容器.知道為什么電容器對交變電流有阻礙作用。 4．知道用容抗來表示電容對交變電流的阻礙作用的大小.知道容抗與哪些因素有關(guān)。 （二）過程與方法 1．培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的思維習(xí)慣。 2．培養(yǎng)學(xué)生用學(xué)過的知識去理解、分析新問題的習(xí)慣。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 培養(yǎng)學(xué)生有志于把所學(xué)的物理知識應(yīng)用到實(shí)際中去的學(xué)習(xí)習(xí)慣。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn) 1．電感、電容對交變電流的阻礙作用。 2．感抗、容抗的物理意義。 難點(diǎn) 1．感抗的概念及影響感抗大小的因素。 2．容抗概念及影響容抗大小的因素。 教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)法、閱讀法、講解法。 教學(xué)手段 雙刀雙擲開關(guān)、學(xué)生用低壓交直流電源、燈泡（6 V、0.3 A）、線圈（用變壓器的副線圈）、電容器（“103 μF、15 V”與“200 μF、15 V”）2個(gè)、兩個(gè)扼流圈、投影片、投影儀 教學(xué)過程 （一）引入新課 在直流電路中，影響電流跟電壓關(guān)系的只有電阻。在交變電流路中，影響電流跟電壓關(guān)系的，除了電阻外，還有電感和電容。電阻器、電感器、電容器是交