6．1電磁感應——劃時代的發(fā)現(xiàn)課標定位學習目標：1.了解與電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)相關(guān)的物理學史．2．知道電磁感應現(xiàn)象和感應電流的定義．3．知道產(chǎn)生感應電流的條件，會使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實驗．4．領(lǐng)悟科學探究中提出問題、觀察實驗、分析論證、歸納總結(jié)等要素在研究物理問題時的重要性．重點難點：1.探究感應電流產(chǎn)生的條件是重點．2．判斷有無感應電流的方法是難點．

核心要點突破課堂互動講練課前自主學案知能優(yōu)化訓練6.1課前自主學案1．新課題的提出：奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，即“電能轉(zhuǎn)化為磁”，根據(jù)事物間的相互轉(zhuǎn)化，法拉第在1822年提出了自己的新課題：“______________”．2．思維定勢路漫長：法拉第在很長一段時間內(nèi)基本上做了兩類實驗，一是在強磁體旁邊放置導線或線圈，希望在導線或線圈中出現(xiàn)穩(wěn)定的電流；二是兩根導線并列放置，其中一根通電流，希望在另一根中感應出電流．這兩類實驗成功了嗎？________．把磁轉(zhuǎn)變?yōu)殡姏]成功后來他又對實驗進行了改進，在一個鐵環(huán)上繞了兩個獨立的線圈，一個線圈接電池，另一個線圈接電流計，實驗也沒能成功．3．偶然發(fā)現(xiàn)猶迷茫：法拉第重做改進后的實驗，在接電池的線圈電路里，當把開關(guān)閉合或斷開時，電流計動了一下，當電路接通后，電流計又恢復了平靜．4．深入探究得真諦：法拉第的進一步實驗表明，只要電流發(fā)生變化，就會感應出電流；用磁鐵和線圈也感應出了電流，后來制造了世界上第一臺發(fā)電機．由磁得到電的現(xiàn)象叫做________________．電磁感應現(xiàn)象核心要點突破一、實驗探究過程的歸納1．實驗探究(1)閉合電路的部分導體切割磁感線．如圖1－1－1所示．圖1－1－1觀察實驗，記錄現(xiàn)象，如下表所示.導體棒的運動表針的擺動方向?qū)w棒的運動表針的擺動方向向右平動左向下平動不擺動向左平動右向上平動不擺動結(jié)論：當導體棒左右平動，切割磁感線時，回路中會產(chǎn)生感應電流；當導體棒上下平動，不切割磁感線時，回路中不會產(chǎn)生感應電流.(2)條形磁鐵插入或拔出線圈，如圖1－1－2所示．圖1－1－2觀察實驗，記錄現(xiàn)象，如下表所示.磁鐵的運動表針的擺動方向磁鐵的運動表針的擺動方向N極插入線圈右S極插入線圈左N極停在線圈中不擺動S極停在線圈中不擺動N極從線圈中拔出左S極從線圈中拔出右結(jié)論：當磁極相對線圈運動時，回路中有感應電流產(chǎn)生；當磁極停在線圈中時，回路中無感應電流產(chǎn)生.說明：當線圈的繞向、電流表不同或電路的連接不同時，電流表指針偏轉(zhuǎn)方向不同，但實驗結(jié)論相同．(3)模擬法拉第的實驗如圖1－1－3所示．線圈A通過滑動變阻器和開關(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．觀察以下幾種操作線圈B中是否有電流產(chǎn)生．圖1－1－3觀察實驗，記錄現(xiàn)象，如下表所示.操作現(xiàn)象開關(guān)閉合瞬間電流表指針向右擺動一下開關(guān)斷開瞬間電流表指針向左擺動一下開關(guān)閉合，滑動變阻器不動電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)開關(guān)閉合，迅速移動變阻器的滑片電流表指針會有相應的左右擺動結(jié)論：只有在改變原線圈中的電流時，在副線圈中才會產(chǎn)生感應電流.2.結(jié)論實驗表明：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應電流．即時應用(即時突破，小試牛刀)1.(2011年河南開封高二檢測)(1)1831年，物理學家法拉第用如圖1－1－4所示的實驗，成功發(fā)現(xiàn)了磁生電現(xiàn)象，當開關(guān)始終處于閉合狀態(tài)時，a線圈中________(選填“有”或“無”)感應電流產(chǎn)生，當開關(guān)閉合或斷開瞬間，a線圈中________(選填“有”或“無”)感應電流產(chǎn)生．圖1－1－4無有(2)如圖1－1－5是某興趣小組研究磁生電現(xiàn)象所需的器材．圖1－1－5請你協(xié)助該小組完成如下工作，用實線將帶有鐵芯的線圈A、電源、滑動變阻器和開關(guān)連接成原線圈回路，將小量程電流表和線圈B連接成副線圈回路，并列舉出在實驗中改變副線圈回路磁通量，使副線圈回路產(chǎn)生感應電流的三種方式：①______________________________________；②______________________________________；③________________________________________.合上(或斷開)開關(guān)瞬間；合上開關(guān)后，將原線圈A插入副線圈B或從副線圈B中抽出；合上開關(guān)，將原線圈A插入副線圈B后，移動滑動變阻器的滑片．二、探究感應電流產(chǎn)生的條件1．探究實驗：利用磁鐵在螺線管中的運動將條形磁鐵______或______與電流表構(gòu)成_____________的螺線管的過程中，觀察到電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明閉合電路中產(chǎn)生了感應電流．插入拔出閉合電路2．探究實驗：利用通電螺線管的磁場螺線管A、滑動變阻器、電源、開關(guān)組成一個閉合回路，螺線管B與電流表組成一個閉合回路，螺線管A放在螺線管B內(nèi)，當開關(guān)______或______的瞬間，電流表的指針會___________，而開關(guān)閉合穩(wěn)定后，電流表的指針________偏轉(zhuǎn)；閉合斷開發(fā)生偏轉(zhuǎn)不發(fā)生保持開關(guān)閉合，當滑動變阻器的滑片移動時，電流表的指針___________；保持開關(guān)閉合，當螺線管A離開或進入螺線管B時，電流表的指針______________．電流表指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明閉合電路中產(chǎn)生了感應電流．綜合上述探究實驗可得出感應電流的條件：只要穿過閉合電路的________發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應電流．發(fā)生偏轉(zhuǎn)發(fā)生偏轉(zhuǎn)磁通量B磁通量定義：磁通量定義：磁通變化量：B磁通變化的方式有：磁通量定義：磁通變化量：B磁通變化的方式有：磁通量定義：磁通變化量：B磁通變化的方式有：磁通量定義：磁通變化量：B磁通變化的方式有：總之：磁場不變：動生線圈不動：感生三、理解磁通量及磁通量變化的判定1．磁通量(1)定義：磁場中垂直于磁場方向的某一平面的面積與該處磁感應強度的乘積，叫做穿過這個面積的磁通量．符號用Φ表示．(2)計算式：Φ＝BS⊥.(3)單位：國際單位是韋伯，符號

Wb,1Wb＝1T·m2.(4)磁通量是標量，沒有方向．(5)磁通量的物理意義：穿過某個平面的磁通量就是穿過那個平面的磁感線的條數(shù)．2．磁通量變化的判定(1)引起磁通量變化的原因根據(jù)磁通量的計算公式Φ＝BSsinθ(其中θ為閉合電路所圍成的平面與磁場方向之間的夾角)，因此決定磁通量的因素有三個方面，B、S、θ的變化都會導致磁通量的變化．①面積S不變，磁感應強度B發(fā)生變化，則磁通量Φ發(fā)生變化；②面積S變化，磁感應強度B不發(fā)生變化，則磁通量Φ發(fā)生變化；③面積S變化，磁感應強度B發(fā)生變化，則磁通量Φ可能發(fā)生變化；④線圈平面和磁場方向的夾角發(fā)生變化時，引起通過線圈的磁通量發(fā)生變化．(2)如何求磁通量的變化量①磁感應強度B不變，有效面積S發(fā)生變化，則ΔΦ＝Φt－Φ0＝BΔS；②磁感應強度B變化，有效面積S不變，則ΔΦ＝Φt－Φ0＝ΔB·S；③磁感應強度B變化，有效面積S發(fā)生變化，則ΔΦ＝Φt－Φ0＝BtSt－B0S0.特別提醒：在求磁通量的變化量時要注意：磁通量是標量，若規(guī)定穿入線圈正面的方向為正，則從線圈背面方向穿入時磁通量為負值，在線圈翻轉(zhuǎn)180°時，磁通量的變化應等于其絕對值之和，而不是絕對值之差，磁通量的正、負不表示方向，是為了計算磁通量變化而引入的．即時應用(即時突破，小試牛刀)2.(2011年榆林高二檢測)如圖1－1－6所示，a、b、c三個圓環(huán)水平套在條形磁鐵外面，其中a和b兩環(huán)大小相同，c環(huán)最大，a環(huán)位于N極處，b和c兩環(huán)位于條形磁鐵中部，則穿過三個環(huán)的磁通量的大小是(

)圖1－1－6A．c環(huán)最大，a與b環(huán)相同B．三個環(huán)相同C．b環(huán)比c環(huán)大D．a(chǎn)環(huán)一定比c環(huán)大解析：選C.條形磁鐵磁場的磁感線分布特點是：①兩端密，中間疏；②磁鐵內(nèi)、外磁感線條數(shù)相等．a(chǎn)、b、c三個環(huán)中磁鐵內(nèi)磁場方向都向上，而磁鐵外部磁場不同，應選C，而a、c兩環(huán)磁通量大小關(guān)系不確定．課堂互動講練電磁感應的探索歷程例1

在探究“磁生電”現(xiàn)象的歷程中，人們經(jīng)歷了并不平坦的道路．下列與之有關(guān)的說法正確的是(

)A．奧斯特在發(fā)現(xiàn)“電生磁”的同時，受對稱性思想的影響也發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象B．安培曾試圖用恒定電流和磁鐵放在導體線圈附近“感應”出電流C．法拉第最初實驗探究的失敗是由于他試圖用恒定電流的磁場使電路中感應出電流D．奧斯特受法拉第的“磁生電”影響發(fā)現(xiàn)了“電生磁”【精講精析】奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，即“電生磁”后，法拉第受對稱性思想的啟發(fā)，開始探究“磁生電”，并最終發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象．安培的失敗和法拉第的前幾次實驗的失敗均在于他們試圖用恒定電流的磁場感應出電流．【答案】

BC【方法總結(jié)】通過了解法拉第的艱難探索歷程，體會任何一個偉大的發(fā)現(xiàn)都不是一帆風順的，都要經(jīng)歷艱難困苦的過程，要學習科學家的科學態(tài)度、意志力，以提高自身的科學素質(zhì)．法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應的歷程是對稱思維提出課題→探索實驗經(jīng)歷漫長→偶然發(fā)現(xiàn)→得到真諦．磁通量及其變化的分析例2

閉合線圈按如圖1－1－7所示的方式在磁場中運動，則穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化的是(

)圖1－1－7【精講精析】對于A選項，因為線圈平面平行于磁感線，在以O(shè)O′為軸轉(zhuǎn)動的過程中，線圈平面始終與磁感線平行，磁通量始終為零．B選項中，線圈平面也與磁感線平行，磁通量為零，在豎直向上運動過程中，線圈平面始終與磁感線平行，磁通量始終為零．C選項中，線圈平面與磁感線平行，磁通量始終為零．D選項中，隨著線圈的轉(zhuǎn)動，B與S都不變，B又垂直于S，所以Φ＝BS始終不變．而E選項，圖示狀態(tài)Φ＝0，轉(zhuǎn)過90°時，Φ＝BS，因此磁通量發(fā)生變化．【答案】

E【方法總結(jié)】引起磁通量變化的原因有：(1)磁感應強度B發(fā)生變化；(2)線圈的面積S發(fā)生變化；(3)磁感應強度B和線圈的面積S的夾角發(fā)生變化． (2011年延安高二檢測)如圖1－1－8，在水平面上有兩條平行導電導軌MN、PQ，導軌間距離為l，勻強磁場垂直于導軌所在的平面(紙面)向里，磁感應強度的大小為B，兩根金屬桿1、2擺在導軌上，與導軌垂直，它們分別以速度v1、v2做勻速直線運動，下列哪種情形回路中有電流通過(

)感應電流產(chǎn)生條件的應用例3圖1－1－8A．v1＝v2

B．v1>v2C．v1<v2 D．以上說法都不對【思路點撥】題中磁感應強度不變，結(jié)合運動情況研究面積變化判斷磁通量是否改變．【自主解答】只要兩桿速度不同，穿過閉合回路的磁通量就會變化，回路中就有感應電流．選項A中v1＝v2時，閉合回路的面積不變，在勻強磁場中磁通量也不會變，所以回路中沒有感應電流產(chǎn)生；選項B中v1>v2，兩金屬桿1、2間距離減小，回路面積減小，使磁通量減小，會在回路中產(chǎn)生感應電流；同理選項C會使回路中磁通量變大，也會產(chǎn)生感應電流，所以選項B、C正確．【答案】

BC【方法總結(jié)】在判斷是否有感應電流產(chǎn)生時，本質(zhì)上要分析判斷閉合回路的磁通量是否改變．如果閉合回路中的磁通量發(fā)生了變化，則有感應電流產(chǎn)生．變式訓練如圖1－1－9所示，線框abcd從有界的勻強磁場區(qū)域穿過，下列說法中正確的是(

)A．進入勻強磁場區(qū)域的過程中，abcd中有感應電流B．在勻強磁場中加速運動時，abcd中有感應電流C．在