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教案1(分享孫廣志老師的博客)

時(shí)間:2023-04-25 22:14:23 教案 我要投稿
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電磁感應(yīng)教案 4.2 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件 默認(rèn)分類(lèi) 2009-12-05 22:51:07 閱讀72 評(píng)論0 字號(hào):大中小   高中物理課堂教學(xué)教案 年 月  日   課 題   § 4.2 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件   課 型   新授課   教 學(xué)  目 標(biāo)   (一)知識(shí)與技能 1.知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。 2.會(huì)使用線圈以及常見(jiàn)磁鐵完成簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)。 (二)過(guò)程與方法 學(xué)會(huì)通過(guò)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(guò)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(shuō)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(guò)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(kāi)關(guān),滑動(dòng)變阻器,導(dǎo)線若干,     教學(xué)活動(dòng) (一)引入新課 “科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力!痹诼娜祟(lèi)歷史長(zhǎng)河中,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,一些重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的問(wèn)世,極大地解放了生產(chǎn)力,推動(dòng)了人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展,特別是我們剛剛跨過(guò)的二十世紀(jì),更是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期。經(jīng)濟(jì)建設(shè)離不開(kāi)能源,人類(lèi)發(fā)明也離不開(kāi)能源,而最好的能源是電能,可以說(shuō)人類(lèi)離不開(kāi)電。飲水思源,我們忘不了為發(fā)現(xiàn)和使用電能做出卓越貢獻(xiàn)的科學(xué)家——法拉第。 1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),法拉第由此受到啟發(fā),開(kāi)始了“由磁生電”的探索,經(jīng)過(guò)十年堅(jiān)持不懈的努力,于1831年8月29日發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,開(kāi)辟了人類(lèi)的電氣化時(shí)代。 本節(jié)課我們就來(lái)探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件。 (二)進(jìn)行新課 1、實(shí)驗(yàn)觀察 (1)閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線 在初中學(xué)過(guò),當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,如圖4.2-1所示。 演示:導(dǎo)體左右平動(dòng),前后運(yùn)動(dòng)、上下運(yùn)動(dòng)。觀察電流表的指針,把觀察到的現(xiàn)象記錄在表1中。如圖所示。 觀察實(shí)驗(yàn),記錄現(xiàn)象。 表1   導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)   表針的擺動(dòng)方向   導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)   表針的擺動(dòng)方向   向右平動(dòng)   向左   向后平動(dòng)   不擺動(dòng)   向左平動(dòng)   向右   向上平動(dòng)   不擺動(dòng)   向前平動(dòng)   不擺動(dòng)   向下平動(dòng)   不擺動(dòng)   結(jié)論:只有左右平動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒切割磁感線,有電流產(chǎn)生,前后平動(dòng)、上下平動(dòng),導(dǎo)體棒都不切割磁感線,沒(méi)有電流產(chǎn)生。   還有哪些情況可以產(chǎn)生感應(yīng)電流呢? (2)向線圈中插入磁鐵,把磁鐵從線圈中拔出 演示:如圖4.2-2所示。把磁鐵的某一個(gè)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。 觀察實(shí)驗(yàn),記錄現(xiàn)象。 表2   磁鐵的運(yùn)動(dòng)   表針的擺動(dòng)方向   磁鐵的運(yùn)動(dòng)   表針的擺動(dòng)方向   N極插入線圈   向右   S極插入線圈   向左   N極停在線圈中   不擺動(dòng)   S極停在線圈中   不擺動(dòng)   N極從線圈中抽出   向左   S極從線圈中抽出   向右   結(jié)論:只有磁鐵相對(duì)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí),有電流產(chǎn)生。磁鐵相對(duì)線圈靜止時(shí),沒(méi)有電流產(chǎn)生。     (3)模擬法拉第的實(shí)驗(yàn) 演示:如圖4.2-3所示。線圈A通過(guò)變阻器和開(kāi)關(guān)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。 觀察實(shí)驗(yàn),記錄現(xiàn)象。 表3   操作   現(xiàn)象   開(kāi)關(guān)閉合瞬間   有電流產(chǎn)生   開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間   有電流產(chǎn)生   開(kāi)關(guān)閉合時(shí),滑動(dòng)變阻器不動(dòng)   無(wú)電流產(chǎn)生   開(kāi)關(guān)閉合時(shí),迅速移動(dòng)變阻器的滑片   有電流產(chǎn)生   結(jié)論:只有當(dāng)線圈A中電流變化時(shí),線圈B中才有電流產(chǎn)生。   2、分析論證 分組討論,學(xué)生代表發(fā)言。 演示實(shí)驗(yàn)1中,部分導(dǎo)體切割磁感線,閉合電路所圍面積發(fā)生變化(磁場(chǎng)不變化),有電流產(chǎn)生;當(dāng)導(dǎo)體棒前后、上下平動(dòng)時(shí),閉合電路所圍面積沒(méi)有發(fā)生變化,無(wú)電流產(chǎn)生。 演示實(shí)驗(yàn)2中,磁體相對(duì)線圈運(yùn)動(dòng),線圈內(nèi)磁場(chǎng)發(fā)生變化,變強(qiáng)或者變?nèi)酰ň圈面積不變),有電流產(chǎn)生;當(dāng)磁體在線圈中靜止時(shí),線圈內(nèi)磁場(chǎng)不變化,無(wú)電流產(chǎn)生。(如圖4.2-4) 演示實(shí)驗(yàn)3中,通、斷電瞬間,變阻器滑動(dòng)片快速移動(dòng)過(guò)程中,線圈A中電流變化,導(dǎo)致線圈B內(nèi)磁場(chǎng)發(fā)生變化,變強(qiáng)或者變?nèi)酰ň圈面積不變),有電流產(chǎn)生;當(dāng)線圈A中電流恒定時(shí),線圈內(nèi)磁場(chǎng)不變化,無(wú)電流產(chǎn)生。(如圖4.2-5) 3、歸納總結(jié) 請(qǐng)大家思考以上幾個(gè)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)例,能否從本質(zhì)上概括出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件? 實(shí)例1中,部分導(dǎo)體切割磁感線,磁場(chǎng)不變,但電路面積變化,從而穿過(guò)電路的磁通量變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流;實(shí)例2中,導(dǎo)體插入、拔出線圈,線圈面積不變,但磁場(chǎng)變化,同樣導(dǎo)致磁通量變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流;實(shí)例3中,通斷電的瞬間,滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片迅速滑動(dòng)的瞬間,都引起線圈A中電流的變化,最終導(dǎo)致線圈B中磁通量變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。從這三個(gè)實(shí)例看見(jiàn),感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,應(yīng)是穿過(guò)閉合電路的磁通量變化。 引起感應(yīng)電流的表面因素很多,但本質(zhì)的原因是磁通量的變化。因此,電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件可以概括為: 只要穿過(guò)閉合電路的磁通量變化,閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。    (四)實(shí)例探究 關(guān)于磁通量的計(jì)算 【例1】如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一面積為S的矩形線圈abcd,垂直于磁場(chǎng)方向放置,現(xiàn)使線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)180°,求此過(guò)程磁通量的變化? 錯(cuò)解:初態(tài) ,末態(tài) ,故 。 錯(cuò)解分析:錯(cuò)解中忽略了磁通量的正、負(fù)。 正確解法:初態(tài)中 ,末態(tài) ,故 關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件 【例2】在圖所示的條件下,閉合矩形線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(  )   答案:EF 【例3】(綜合性思維點(diǎn)撥)如圖(甲)所示,有一通電直導(dǎo)線MN水平放置,通入向右的電流I,另有一閉合線圈P位于導(dǎo)線正下方且與導(dǎo)線位于同 一豎直平面,正豎直向上運(yùn)動(dòng)。問(wèn)在線圈P到達(dá)MN上方的過(guò)程中,穿過(guò)P的磁通量是如何變化的?在何位置時(shí)P中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流? 解:根據(jù)直流電流磁場(chǎng)特點(diǎn),靠近導(dǎo)線處磁場(chǎng)強(qiáng),遠(yuǎn)離導(dǎo)線處磁場(chǎng)弱。把線圈P從MN下方運(yùn)動(dòng)到上方過(guò)程中的幾個(gè)特殊位置如圖(乙)所示,可知Ⅰ→Ⅱ磁通量增加,Ⅱ→Ⅲ磁通量減小,Ⅲ→Ⅳ磁通量增加,Ⅳ→Ⅴ磁通量減小,所以整個(gè)過(guò)程磁通量變化經(jīng)歷了增加→減小→增加→減小,所以在整個(gè)過(guò)程中P中都會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)際應(yīng)用 【例4】如圖所示是生產(chǎn)中常用的一種延時(shí)繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個(gè)線圈A和B。線圈A跟電源連接,線圈B的兩端接在一起,構(gòu)成一個(gè)閉合回路。在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的時(shí)候,彈簧E并不能立即將銜鐵D拉起,因而不能使觸頭C(連接工作電路)立即離開(kāi),過(guò)一段時(shí)間后觸頭C才能離開(kāi),延時(shí)繼電器就是這樣得名的。試說(shuō)明這種繼電器的原理。 解析:線圈A與電源連接,線圈A中有恒定電流,產(chǎn)生恒定磁場(chǎng),有磁感線穿過(guò)線圈B,但穿過(guò)線圈B的磁通量不變化,線圈 B中無(wú)感應(yīng)電流。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),線圈A中電流迅速減減小為零,穿過(guò)線圈B的磁通量也迅速減少,由于電磁感應(yīng),線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流,由于感應(yīng)電流的磁場(chǎng)對(duì)銜鐵D的吸引作用,觸頭C不離開(kāi);經(jīng)過(guò)一小段時(shí)間后感應(yīng)電流減弱,感應(yīng)電流磁場(chǎng)對(duì)銜鐵D的吸引力減小,當(dāng)彈簧E的作用力比磁場(chǎng)力大時(shí),才將銜鐵D拉起,觸頭C離開(kāi). 鞏固練習(xí) 1.關(guān)于磁通量、磁通密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的地方,磁通量越大 B.穿過(guò)某線圈的磁通量為零時(shí),由B= 可知磁通密度為零 C.磁通密度越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 D.磁感應(yīng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于1 m2的面積上穿過(guò)的最大磁通量  答案:CD 2.下列單位中與磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位“特斯拉”相當(dāng)?shù)氖牵?nbsp; ) A.Wb/m2  B.N/A·m C.kg/A·s2  D.kg/C·m  答案:ABC 3.關(guān)于感應(yīng)電流,下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.只要穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中就一定有感應(yīng)電流 B.只要閉合導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線中就一定有感應(yīng)電流 C.若閉合電路的一部分導(dǎo)體不做切割磁感線運(yùn)動(dòng),閉合電路中一定沒(méi)有感應(yīng)電流 D.當(dāng)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí),閉合電路中一定有感應(yīng)  電流 答案:D 4.在一長(zhǎng)直導(dǎo)線中通以如圖所示的恒定電流時(shí),套在長(zhǎng)直導(dǎo)線上的閉合線環(huán)(環(huán)面與導(dǎo)線垂直,長(zhǎng)直導(dǎo)線通過(guò)環(huán)的中心),當(dāng)發(fā)生以下變化時(shí),肯定能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(  ) A.保持電流不變,使導(dǎo)線環(huán)上下移動(dòng) B.保持導(dǎo)線環(huán)不變,使長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流增大或減小 C.保持電流不變,使導(dǎo)線在豎直平面內(nèi)順時(shí)針(或逆時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng) D.保持電流不變,環(huán)在與導(dǎo)線垂直的水平面內(nèi)左右水平移動(dòng) 解析:畫(huà)出電流周?chē)拇鸥芯分布情況。 答案:C 5.如圖所示,環(huán)形金屬軟彈簧,套在條形磁鐵的中心位置。若將彈簧沿半徑向外拉,使其面積增大,則穿過(guò)彈簧所包圍面積的磁通量將(  ) A.增大   B.減小 C.不變    D.無(wú)法確定如何變化  答案:B 6.行駛中的汽車(chē)制動(dòng)后滑行一段距離,最后停下;流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰;降落傘在空中勻速下降;條形磁鐵在下落過(guò)程中穿過(guò)閉合線圈,線圈中產(chǎn)生電流。上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過(guò)程 A.物體克服阻力做功 B.物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 C.物體的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 D.物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量

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