磁通量变化

教学指导意见解读高中物理选修3-2模块绍兴县越崎中学宋永剑(新)第四章电磁感应1划时代的发现2探究电磁感应的产生条件3法拉第电磁感应定律4楞次定律5感生电动势和动生电动势6互感和自感7涡流第十六章电磁感应一、电磁感应现象二、法拉第电磁感应定律三、楞次定律四、椤次定律的应用五、自感现象六、日光灯原理*七、涡流增加增加基本要求⒈了解电磁感应现象发现的过程。⒉知道电磁感应现象和感应电流。⒊知道发现“磁生电”的意义和价值。发展要求了解法拉第发现电磁感应现象的艰难历程,体会科学研究中突破思维定势的重要性。说明不要求掌握法拉第等科学家对电磁感应现象研究的具体细节。第一节划时代的发现第四章电磁感应（1）法拉第同时代人的研究奥斯特实验（1820）科拉顿的实验（1823）阿拉贡的圆盘实验（1824）亨利发现通电线圈的断路自感现象（1829）安培发现一个电流能感应出另一个电流（1822）了解法拉第发现电磁感应现象的艰难历程,体会科学研究中突破思维定势的重要性。此可见，在法拉第同时代，有不少物理学家对电磁感应现象作了多方面的研究，也取得了不少成功，但就其规模、时间与深入的程度、取得的成果而言，都不及法拉第，因此人们把发现电磁感应定律的主要功绩归功于法拉第是恰当的，把电磁感应定律称为法拉第电磁感应定律的道理也在于此。（2）法拉第的研究法拉第的实验记录：“长期以来我就持有一种观点，几乎是一种信仰，我相信其他许多爱好自然知识的人也会共同有的，就是物质的力表现出来时所具有的各种形态，都有一个共同的根源，或者换句话说，它们是相互直接联系的，也是相互依赖的，所以它们似乎是可以相互转化的。”对称性的思想法拉第经过十年的试验、失败、再试验、再失败,最终领悟到电磁感应不是一种静态效应，而是一种在运动、变化过程中出现的暂态效应。电荷感应出电荷，磁极感应出磁极电流感应出电流、电生磁、磁生电（3）电磁感应发现的历史给我们的启示（科学足迹）成功属于坚持不懈的有心人！第二节学生实验:探究电磁感应的产生条件基本要求⒈知道探究实验所需的器材。⒉能够对实验步骤进行设计，使磁铁运动形式相对完整。⒊会设计实验记录表并记录实验现象。⒋能够按照“电流可变”的要求设计电路，并会选择合适电源电压。⒌知道滑动变阻器滑片移动方向与电流变化的关系。⒍能够对实验步骤进行设计，使电流变化的方式相对完整。⒎会设计实验记录表并记录实验现象。⒏能够根据实验记录的数据，总结实验规律。发展要求⒈能提出研究感应电流产生条件的新的实验方案，如磁铁不动，线圈运动等。⒉经历实验的探究过程，体会透过各种实验现象，分析、归纳本质特征的思想方法。说明能够对实验步骤进行设计，使磁铁运动形式相对完整。能够对实验步骤进行设计，使电流变化的方式相对完整。经历实验的探究过程，体会透过各种实验现象，分析、归纳本质特征的思想方法能提出研究感应电流产生条件的新的实验方案，如磁铁不动，线圈运动等。本来，电磁感应现象较严格的说法是：通过闭合回路的磁通量发生变化时，在闭合回路中产生感应电动势的现象．为了使学生容易接受，我们把回路改成电路，把感应电动势改成感应电流．在学生清楚了电磁感应现象和它的产生条件后，要进一步让学生认识到，有磁通量变化而电路断开时，电路中有感应电动势，而无感应电流，这也是电磁感应现象．电磁感应现象，更重要的是看感应电动势的有无．有条件时，可以由教师引导学生分析三种情况下电磁感应现象中的能量转化，这不但从能量的观点让学生对电磁感应有明确认识，而且进一步强化了能量守恒定律的普遍意义，还能培养学生运用所学知识，独立分析问题的能力．放在“做一做”栏目中，学生可以根据自已的情况，可以做，也可以不做。它与“实验”或“演示”不同，不做后者叙述的实验会影响后面的教学，而“做一做”中的实验对后面的学习没有直接的影响。但是，教师应该创造条件让学生多做一些这样的实验；如果所有这样的小实验学生都不做，三年下来学生的实践意识、解题时物理图景的建立等，肯定会受到影响。第三节楞次定律基本要求⒈通过探究,初步了解决定感应电流方向的因素。⒉能区别原磁场与感应电流的磁场。⒊知道楞次定律是确定感应电流方向的规律。⒋会用右手定则判定感应电流的方向。发展要求⒈经历楞次定律的探究过程,了解引入“中介”的意义。⒉理解楞次定律的内容和操作步骤，能运用楞次定律判断感应电流方向。⒊认识右手定则与楞次定律判断感应电流方向的等效性。说明在用楞次定律判断感应电流方向时，只要求闭合电路中磁通量变化容易确定的情形。不能直接找到感应电流与原磁场的关系，了解引入“中介”的意义。感应电流的磁场感应电流原磁场阻碍楞次定律的文字表述简明扼要，学生初学时常不能完全正确理解它的含义。教学中要注意结合实例让学生理解定律的内容。这里重要的是理解“磁通量的变化”和“阻碍”的含义．要提醒学生注意区分“磁通量的变化”和“磁通量的多少”，“原来磁场的方向”和“原来磁场磁通量的变化”各量的含义．尤其要使学生清楚定律中“阻碍”二字的含义．有的学生误以为阻碍就是相反，以为感应电流的磁场总与原磁场的方向相反．应使学生明确，“阻碍”既不是阻碍原磁场，也不是阻碍原来的磁通量，而是指感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的增加或减少．“阻碍”不仅有“反抗”的含义，还有“补偿”的含义．反抗磁通量的增加，补偿磁通量的减少．但要注意，以上各点都不能靠教师列出几条，反复讲解甚至让学生背过几个例题就可以被学生理解和掌握的，而是要通过讨论与交流，通过例1、例2实例的分析，使学生自己动脑体会，才能真正理解．应用楞次定律判定感应电流方向的思路感应电流的磁场方向感应电流的方向楞次定律右手螺旋定则明确研究的对象是哪一个闭合电路该电路磁通量如何变化该电路磁场的方向如何应用楞次定律判定感应电流方向的思路感应电流的方向明确研究的对象是哪一个闭合电路感应电流的磁场方向该电路磁通量如何变化该电路磁场的方向如何楞次定律描述的就是这三个量之间的关系楞次定律描述的就是这三个量之间的关系楞次定律描述的就是这三个量之间的关系楞次定律右手螺旋定则思路：它不单用来判定感应电流方向在用楞次定律判断感应电流方向时，只要求闭合电路中磁通量变化容易确定的情形。如图所示，在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90°的过程中，放在导轨右端附近的金属棒ab将如何移动？异步电动机模型如图所示，蹄形轻磁铁和矩形线框abcd均可绕竖直轴转动.现使线框沿逆时针方向保持匀速转动(从上往下看)，则磁铁的运动情况是A．磁铁沿逆时针方向(从上往下看)转动B．磁铁沿顺时针方向(从上往下看)转动C．磁铁由静止开始一直加速转动D．磁铁先由静止开始加速转动，后匀速转动第四节法拉第电磁感应定律基本要求⒈了解感应电动势，知道产生感应电动势的那部分导体相当于电源。⒉知道感应电动势的大小与磁通量变化快慢有关。⒊理解磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，能区别磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率。⒋理解法拉第电磁感应定律，掌握表达式。⒌知道导体垂直切割磁感线时产生的感应电动势的表达式，并能进行简单的计算。⒍会用法拉第电磁感应定律解决简单的实际问题。发展要求⒈会推导导体垂直切割磁感线时产生的感应电动势的表达式。⒉了解反电动势的概念，知道电动机由于机械故障停转时烧毁的原因。说明⒈导体切割磁感线时感应电动势的计算，只限于l、B、v三者垂直的情形。⒉不要求计算涉及反电动势的问题。让学生猜想感应电动势的大小与哪些因素有关，并要求他们说出自己猜想的依据。然后选用不同实验进行研究，引导学生观察实验现象，记录观察内容，在实验的基础上结合理论分析得出法拉第电磁感应定律。可能影响因素切割速度磁通量大小磁通量的改变量磁通量的变化率知道感应电动势的大小与磁通量变化快慢有关。．为了让学生认识感应电流与感应电动势的区别和联系，教师可以用大型电流表和电压表演示电路在接通与断开条件下的回路电流与路端电压，让学生看到回路断开时，没有感应电流，但路端电压（即感应电动势）仍存在．而电路中出现感应电流，是要以电路闭合与电动势的同时存在为前提条件．从而说明感应电动势的有无，完全决定于穿过回路的磁通量的变化，与回路的通断，回路的组成情况等无关．而电路中的感应电流存在，只是在闭合电路中有感应电动势存在的必然结果对纯电阻电路，感应电流强度与感应电动势的数量关系满足教师通过上述演示和分析对比，使学生了解到，电磁感应现象中感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象的本质．如图所示，在磁感应强度B=2T的匀强磁场中，有一个半径r=0.5m的金属圆环。圆环所在的平面与磁感线垂直。OA是一个金属棒，它沿着顺时针方向以20rad／s的角速度绕圆心O匀速转动。A端始终与圆环相接触OA棒的电阻R=0.1Ω，图中定值电阻R1=100Ω，R2=0.4Ω，电容器的电容C=100pF。圆环和连接导线的电阻忽略不计，求：（1）电容器的带电量？哪个极板带正电？（2）电路中消耗的电功率是多少？不要求计算导体棒转动切割产生电动势的问题ωoavLB转动产生的感应电动势vBLE221BL了解反电动势的概念，知道电动机由于机械故障停转时烧毁的原因。电源产生的电流使电动机的线圈受力而运动（安培力的方向）线圈运动时切割磁感线而产生感应电动势（电磁感应的产生条件）感应电动势使得线圈中的电流减小（右手定则）推动线圈转动的力变小（安培力的大小）这里的感应电动势称做反电动势不要求计算涉及反电动势的问题（03高考天津）两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可不计。导轨间的距离l=0.20m。两根质量均为m=0.10kg的平行杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的为电阻R=0.50Ω，在t=0时刻，两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行，大小为0.20N的作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动。经过t=0.5s，金属杆甲的加速度a=1.37m/s2，问此时两金属杆的速度各为多少？乙甲F第五节电磁感应定律的应用基本要求⒈初步了解感生电场和感生电动势。⒉初步了解动生电动势和电磁感应中的洛伦兹力的的作用。⒊知道感生电动势与动生电动势是感应电动势的两种不同的类型。发展要求会求解与电路分析、电路计算结合的简单电磁感应问题。说明⒈在电磁感应现象中，不要求判断电路中各点电势的高低。⒉不要求计算既有感生电动势，又有动生电动势的电磁感应问题。初步了解感生电场和感生电动势。磁场变化初步了解动生电动势和电磁感应中的洛伦兹力的的作用。由于在本节内容之前，学生已学习了楞次定律和电磁感应定律，故在本节教学中可补充有关电磁感应与电路相结合的综合题，但补充时应把握：会求解与电路分析、电路计算结合的简单电磁感应问题。如图4-35所示，有一水平放置的U型导体框处于磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，导体棒ab长l=40cm，以v=5m/s速度匀速向左运动,框架电阻不计,Rab=0.5Ω。求：(1)导体棒向右匀速运动时产生的感应电流多大？(2)感应电流的电功率多大?图4-35会求解与电路分析、电路计算结合的简单电磁感应问题。两条光滑平行金属导轨间距d=0.6m，导轨两端分别接有R1=10Ω，R2=2.5Ω的电阻，磁感应强度B=0.2T的匀强磁场垂直于轨道平面向纸外，如图所示，导轨上有一根电阻为1.0Ω的导体杆MN当MN杆以v=5.0m/s的速度沿导轨向左滑动时，(1)MN杆产生的感应电动势大小为多少，哪一端电势较高？(2)用电压表测MN两点间电压时，电表的示数为多少？(3)通过电阻R1的电流为多少？通过电阻R２的电流为多少？(4)杆所受的安培力的大小为多少？方向怎样？图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l。t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区会求解与电路分析、电路计算结合的简单电磁感应问题。均匀直导线ab,质量为m,电阻为R,跨接在“