第四节：法拉第电磁感应定律导学案.doc

(完整word)第四节：法拉第电磁感应定律导学案
第四节：法拉第电磁感应定律学案
【学习目标】
（1)、知道感应电动势，及决定感应电动势大小的因素。
(2）、知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、。
（3）、理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式.
(4）、知道E=BLvsinθ如何推得。
（5）、会用解决问题。
（6）、经历探究实验，培养动手能力和探究能力。
(7）、通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。
（8）、通过比较感应电流、感应电动势的特点，把握主要矛盾.
【学习重点】法拉第电磁感应定律探究过程。
【学习难点】感应电流与感应电动势的产生条件的区别。
【学习方法】实验分析、归纳法、类比法、练习巩固
【教学用具】多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。
【学习过程】
一、温故知新：
1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
2、恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？
3、在发生电磁感应的情况下，用什么方法可以判定感应电流的方向？
二、引入新课
1、问题1：既然会判定感应电流的方向,那么，怎样确定感应电流的强弱呢？
2、问题2：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问
①、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，两电路中是否都有电流?为什么？
②、有感应电流,是谁充当电源?
③、上图中若电路是断开的，有无感应电流电流?有无感应电动势？
3、产生感应电动势的条件是什么？

4、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现?

三、新课学习
（一）、探究影响感应电动势大小的因素
(1)探究目的:感应电动势大小跟什么因素有关？（猜测）
（2）探究要求：
①、将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。
②、迅速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。
③、迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片,迅速和缓慢的插入拔出螺线管,分别记录表针的最大摆幅；
(3）、探究问题：
问题1、在实验中，电流表指针偏转原因是什么？
问题2:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?
问题3：在实验中，快速和慢速效果有什么相同和不同?
（4）、探究过程：学生实验。实验观察—————分析论证--——-归纳总结

实验现象：将条形磁铁快插入（或拔出)比慢插入或（拔出）时,大,I感 ，E感 .
实验结论：电动势的大小与磁通量的变化 有关，磁通量的变化越 电动势越大，磁通量的变化越 电动势越小。
（二）、法拉第电磁感应定律
1。 法拉第电磁感应定律:闭合电路中电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比
2。公式:ε=N
3.定律的理解:
⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt
⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成 ⑶感应电动势的方向由 来判断
⑷感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定：
当ΔΦ＝ΔＢＳcosθ则ε＝ΔＢ／ΔtＳcosθ
当ΔΦ＝ＢΔＳcosθ则ε＝ＢΔＳ／Δtcosθ
当ΔΦ＝ＢＳΔ(cosθ)则ε＝ＢＳΔ（cosθ）／Δt
（三)、导线切割磁感线时的感应电动势
如图所示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？

这是导线切割磁感线时的感应电动势，计算时更简捷,需要理解
(1）B，L，V两两 （2）导线的长度L应为 长度
(3）导线运动方向和磁感线平行时，E=
（4）速度V为平均值(瞬时值），E就为 （ ）
问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ,感应电动势可用上面的公式计算吗？
如图所示电路,闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。

强调：在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉（T）、米(m）、米每秒（m/s），θ指v与B的夹角。
4、公式比较
与功率的两个公式比较得出E=ΔΦ/Δt:求平均电动势
E=BLV ： v为瞬时值时求瞬时电动势,v为平均值时求平均电动势
（四）、反电动势
引导学生讨论教材图4。4—3中，电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流,还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？
讨论：如果电动机因机械阻力过大而停止转动,会发生什么情况？这时应采取什么措施?
电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小,线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。
教师总结点评： .
(四)、典型例题：例题1：下列说法正确的是（ ）
A、线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B、线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
C、线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大
D、线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大
例题2:一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0。 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T.求线圈中的感应电动势.

例题3、 【例1】如图所示，有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ,水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，有一金属棒MN与导轨的OQ边垂直放置，当金属棒从O点开始以加速度a向右匀加速运动t秒时，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是多少?
解：

【布置作业】选修3-2课本第16页“思考与讨论". 课后作业：第17页1、2、3、4、5题。
【基础达标】:
1．法拉第电磁感应定律可以这样表述:闭合电路中感应电动势的大小 （ ）
A。跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比 B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比
C。跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D。跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比
2．将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有 （ ）
A。磁通量的变化率 B。感应电流的大小 C. 流过导体横截面的电荷量D。磁通量的变化量
3．恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流 ( )A.线圈沿自身所在平面运动 B。沿磁场方向运动
C.线圈绕任意一直径做匀速转动 D.线圈绕任意一直径做变速转动
4．如图:小线圈N位于大线圈M中，二者共轴共面。M与二平行导体轨道相连接,金属杆l与导轨接触良好，并位于匀强磁场中，要使N中产生逆时针方向的电流，下列做法中可行的是
A．杆l向右匀速运动 B．杆向左匀速运动
C．杆l向右加速运动 D．杆向右减速运动
R
a b
m L
5。如图，金属杆ab在匀强磁场中在垂直磁场平面上做
绕o点匀速转动，则Uab＝ 。
【能力提高】:
6． 如图所示，竖直放置的U形导轨宽为L,上端串有电阻R(其余导体部分的电阻都忽略不计）。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外.金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好,不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度vm

V
A
C
D
7、如图所示，长为L、电阻r=0.3欧、质量m=0.1千克的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R=0。5欧的电阻，量程为0－3.0安的电流表串接在一条导轨上，量程为0—1。0伏的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面．现以向右恒定外力F使金属棒右移．当金属棒以v=2米／秒的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏,而另一个电表未满偏．问：（1）此满偏的电表是什么表？说明理由．（2）拉动金属棒的外力F多大？（3）此时撤去外力F,金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上．求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R的电量．

答案：1、C 2、D 3、CD 4、CD 5 、L

6、解：释放瞬间ab只受重力,开始向下加速运动.随着速度的增大,感应电动势E、感应电流I、安培力F都随之增大，加速度随之减小。当F增大到F=mg时,加速度变为零，这时ab达到最大速度。
由,可得
7、7、［分析与解答］(1）应是电压表满偏.若电流表满偏，则I=3。0安，伏，大于电压表量程,与题意不合.
（2）金属棒匀速滑动时，外力做功的功率等于转化为电功的功率：
①
而电流大小为： ②
联立①②并将伏，R=0。5欧,r=0.3欧代入得：
.
（3）对金属棒，可得：
③
金属棒匀速滑动时:
④
联立③④得到通过R的电量是：
库。
［评述］本题考查单个导体切割磁感线产生感应电流这一基本问题。但该题从金属棒在导轨平面上匀速滑动时刻的这一特殊状态为起点,层层设问，对考生从题中获取信息和重组信息的能力要求较高，较好地考察了学生的逻辑思维能力。

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