高二物理-选修3-2-电磁感应定律

教学目标•（一）知识与技能•1．知道什么叫感应电动势。•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．会用法拉第电磁感应定律解决问题。•（二）过程与方法•通过推导到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。•（三）情感、态度与价值观•1．从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。•2．了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。•教学重点•法拉第电磁感应定律。•教学难点•平均电动势与瞬时电动势区别。•教学用具•演示法、归纳法、类比法多媒体电脑、投影仪、投影片。（1）闭合电路利用磁场产生电流的现象问题1：什么叫电磁感应现象？问题2：产生感应电流的条件是什么？（2）磁通量变化思考:问题3：试从本质上比较甲、乙两电路的异同既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。甲NSG乙产生电动势的那部分导体相当于电源1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势(E).闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有感应电动势.一、感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于电源.2、产生条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。Φ变化产生E产生I问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？知：由rREI总电阻一定时,E越大,I越大,指针偏转越大.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？Φ变化的快慢不同Φ都发生了变化都产生了E(I)从条件上看从结果上看相同不同问题3:在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，运动速度快慢会有什么区别?观察实验,分析思考: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?Φ变→E→IE越大,I越大,指针偏转越大.Φ变化的快慢不同Φ都发生了变化都产生了E(I)产生的E(I)大小不等磁通量变化越快，感应电动势越大。磁通量的变化快慢tΦ越大?从条件上看从结果上看相同不同问题3:在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，运动速度快慢会有什么区别?磁通量的变化率二、法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。1.内容:tΦEtΦnE注意：公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。2.公式:n为线圈的匝数有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。25V例1一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。16V例2如图，半径为r的金属环绕通过某直径的轴00‘以角速度ω作匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环面与磁场方向重合时开始计时,则在金属环转过900角的过程中，环中产生的电动势的平均值是多大?00'B22rBE例3Φ/10-2Wbt/sABD0120.1单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是()A、线圈中0时刻感应电动势最大B、线圈中D时刻感应电动势为零C、线圈中D时刻感应电动势最大D、线圈中0到D时间内平均感应电动势为0.4VABD例4斜率表示Φ的变化率物理意义与电磁感应关系磁通量Ф穿过回路的磁感线的条数多少无直接关系磁通量变化△Ф穿过回路的磁通量变化了多少产生感应电动势的条件磁通量变化率ΔΦ/Δt穿过回路的磁通量变化的快慢决定感应电动势的大小3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义1.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化,ΔS＝S2-S1,此时：2.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化,ΔB＝B2-B1,此时：4、应用:用公式求E的两种常见情况：tΦnE（感生电动势）（动生电动势）tΦnEtSBtΦnEtBS××××××××××××××××××××××××a’b'Gab回路在时间t内增大的面积为：ΔS=LvΔt产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：ΔΦ=BΔStΦE=BLvΔtttBLvBLv（V是相对于磁场的速度）三、导体切割磁感线时的感应电动势如图所示闭合线框一部分导体ab长L,处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势vθvBV1V2若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线)注意：2、导线的长度L应为有效长度1、导线运动方向和磁感线平行时,E=03、速度v为平均值(瞬时值),E就为平均值(瞬时值)Lvθ为v与B夹角1BLvE三、导体切割磁感线时的感应电动势sinBLvBLvE匀强磁场v、B、L两两垂直sinBLvEvBLL、夹角为与Bv三、导体切割磁感线时的感应电动势在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个矩形线圈,边长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴OO'以角速度ω由图示位置逆时针方向转动。求:(1)转过1/4周时ab边产生的瞬时感应电动势(2)转过1/2周时ab边产生的瞬时感应电动势2sinsin21LBLBLvE转动1周的过程中ab边产生的感应电动势哪个时刻最大?哪个时刻最小?思考:例5B00'aωdcb问题：公式①tnEsinBLvE与公式②的区别和联系？(1)①求出的是平均感应电动势,E和某段时间或某个过程对应；②求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或某个位置对应.(2)①求出的是整个回路的感应电动势；②求出的是某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零。1、区别：••••••••••••••••V(1)公式①中的时间趋近于0时，则E为瞬时感应电动势(2)公式②中v若代表平均速度，则E为平均感应电动势。2、联系：问题：公式①tnEsinBLvE与公式②的区别和联系？公式①和公式②是统一的.问题1：在P16图4.4-3中,电源在电动机线圈中产生电流的方向怎样?AB边、CD边受力方向怎样?线圈的运动方向怎样?直流电动机的原理:通电导线在磁场中受安培力而运动.问题2：电动机线圈在磁场中转动会产生感应电动势吗?方向怎样?问题3：感应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了线圈的转动?四、反电动势1、定义：电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电源产生的电流,这个电动势叫反电动势.2、作用：阻碍线圈的转动.线圈要维持转动,电源就要向电动机提供电能.电能转化为其它形式的能.问题4：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?四、反电动势3、应用：电动机停止转动,就没有反电动势,线圈中电流会很大,电动机会烧毁,要立即切断电源,进行检查.如图,有一匀强磁场B=1.0×10-3T，在垂直磁场的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺时针转动,已知棒长L=0.20m，角速度ω=20rad/s，求：棒产生的感应电动势有多大？V1082242BLBStE例6BlvE2/2/2BLLBLBlvE）（中小结：也可用进行计算,因为从O→A,各点的线速度是均匀变化的,故取棒中点的速度代表棒的平均速度，由仍得到上面的结果.