4.1劃時代的發(fā)現(xiàn)【教學(xué)目標(biāo)】〔1〕知道奧斯特實驗、電磁感應(yīng)現(xiàn)象?！?〕了解電生磁和磁生電的發(fā)現(xiàn)過程?！?〕知道電磁感應(yīng)和感應(yīng)電流的定義?！?〕通過閱讀使學(xué)生掌握自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的；〔2〕通過學(xué)習(xí)了解科學(xué)家們在探究過程中的失敗和奉獻(xiàn)，從中學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法和思想。〔3〕領(lǐng)悟科學(xué)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3.情感、態(tài)度與價值觀〔1〕通過學(xué)習(xí)閱讀培養(yǎng)學(xué)生正確的探究自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神；〔2〕領(lǐng)會科學(xué)家對自然現(xiàn)象、自然規(guī)律的某些猜測在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的重要性。〔3〕以科學(xué)家不怕失敗、勇敢面對挫折的堅強(qiáng)意志鼓勵自己?！窘虒W(xué)重點】探索電磁感應(yīng)現(xiàn)象的歷史背景；【教學(xué)難點】體會人類探究自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神【教學(xué)方法】講授【教學(xué)過程】〔一〕奧斯特夢圓“電生磁”到18世紀(jì)末，人們開始思考不同自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系，例如：摩擦生熱說明了機(jī)械運動向熱運動轉(zhuǎn)化，而蒸汽機(jī)那么實現(xiàn)了熱運動向機(jī)械運動的轉(zhuǎn)化，于是，一些獨具慧眼的哲學(xué)家如康德等提出了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的思想。由于受康德哲學(xué)與謝林等自然哲學(xué)家的哲學(xué)思想的影響，堅信自然力是可以相互轉(zhuǎn)化的，長期探索電與磁之間的聯(lián)系。1803年奧斯特指出：“物理學(xué)將不再是關(guān)于運動、熱、空氣、光、電、磁以及我們所知道的各種現(xiàn)象的零散的羅列，我們將把整個宇宙納在一個體系中”。在此思想的指導(dǎo)下，1820年4月奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流對磁針的作用，即電流的磁效應(yīng)。同年7月21日奧斯特又以《關(guān)于磁針上電沖突作用的實驗》為題發(fā)表了他的發(fā)現(xiàn)。這篇短短的論文使歐洲物理學(xué)界產(chǎn)生了極大震動，導(dǎo)致了大批實驗成果的出現(xiàn)，由此開辟了物理學(xué)的新領(lǐng)域──電磁學(xué)。1820年因電流磁效應(yīng)這一杰出發(fā)現(xiàn)獲英國皇家學(xué)會科普利獎?wù)隆?829年起任哥本哈根工學(xué)院院長?！捕撤ɡ谛南怠按派姟?820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，受到科學(xué)界的關(guān)注，促進(jìn)了科學(xué)的開展。1821年英國《哲學(xué)年鑒》的主編約請戴維撰寫一篇文章，評述奧斯特發(fā)現(xiàn)以來電磁學(xué)實驗的理論開展概況。戴維把這一工作交給了法拉第。法拉第在收集資料的過程中，對電磁現(xiàn)象的研究產(chǎn)生了極大的熱情，并開始轉(zhuǎn)向電磁學(xué)的研究。他仔細(xì)地分析了電流的磁效應(yīng)等現(xiàn)象，認(rèn)為既然電流能產(chǎn)生磁，磁能否產(chǎn)生電呢?1822年他在日記中寫下了自己的思想：“磁能轉(zhuǎn)化成電”。他在這方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。起初，他試圖用強(qiáng)磁鐵靠近閉合導(dǎo)線或用強(qiáng)電流使另一閉合導(dǎo)線中產(chǎn)生電流，做了大量的實驗，都失敗了。經(jīng)過歷時十年的失敗、再試驗，直到1831年8月29日才取得成功。他接連又做了幾十個這類實驗。1831年11月24日的論文中，他把產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況概括成五類：變化著的電流；變化著的磁場；運動的恒定電流；運動的磁場；在磁場中運動的導(dǎo)體。他指出：感應(yīng)電流與原電流的變化有關(guān)，而不是與原電流本身有關(guān)。他將這一現(xiàn)象與導(dǎo)體上的靜電感應(yīng)類比，把它取名為“電磁感應(yīng)”，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。為了解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象，法拉第曾提出過“電張力”的概念。后來在考慮了電磁感應(yīng)的各種情況后，認(rèn)為可以把感應(yīng)電流的產(chǎn)生歸因于導(dǎo)體“切割磁力線”。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)二十年后，直到1851年才得出了電磁感應(yīng)定律。經(jīng)過大量實驗后，他終于實現(xiàn)了“磁生電”的夙愿，宣告了電氣時代的到來。作為19世紀(jì)偉大實驗物理學(xué)家的法拉第。他并不滿足于現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，還力求探索現(xiàn)象后面隱藏著的本質(zhì)；他既十分重視實驗研究，又格外重視理論思維的作用。1832年3月12日他寫給皇家學(xué)會一封信，信封上寫有“現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)收藏在皇家學(xué)會檔案館里的一些新觀點”。那時的法拉第已經(jīng)孕育著電磁波的存在以及光是一種電磁振動的杰出思想，盡管還帶有一定的模糊性。為解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象，他提出“電致緊張態(tài)”與“磁力線”等新概念，同時對當(dāng)時盛行的超距作用說產(chǎn)生了強(qiáng)烈的疑心：“一個物體可以穿過真空超距地作用于另一個物體，不要任何一種東西的中間參與，就把作用和力從一個物體傳遞到另一個物體，這種說法對我來說，尤其荒唐。但凡在哲學(xué)方面有思考能力的人，決不會陷人這種謬論之中”。他開始向長期盤踞在物理學(xué)陣地的超距說宣戰(zhàn)。與此同時，他還向另一種形而上學(xué)觀點──流體說進(jìn)行挑戰(zhàn)。1833年，他總結(jié)了前人與自己的大量研究成果，證實當(dāng)時所知摩擦電、伏打電、電磁感應(yīng)電、溫差電和動物電等五種不同來源的電的同一性。他力圖解釋電流的本質(zhì)，導(dǎo)致他研究電流通過酸、堿、鹽溶液，結(jié)果在1833～1834年發(fā)現(xiàn)電解定律，開創(chuàng)了電化學(xué)這一新的學(xué)科領(lǐng)域。他所創(chuàng)造的大量術(shù)語沿用至今。電解定律除本身的意義外，也是電的分立性的重要論據(jù)。1837年他發(fā)現(xiàn)電介質(zhì)對靜電過程的影響，提出了以近距“鄰接”作用為根底的靜電感應(yīng)理論。不久以后，他又發(fā)現(xiàn)了抗磁性。在這些研究工作的根底上，他形成了“電和磁作用通過中間介質(zhì)、從一個物體傳到另一個物體的思想。”于是，介質(zhì)成了“場”的場所，場這個概念正是來源于法拉第。正如愛因斯坦所說，引入場的概念，是法拉第的最富有獨創(chuàng)性的思想，是牛頓以來最重要的發(fā)現(xiàn)。牛頓及其他學(xué)者的空間，被視作物體與電荷的容器；而法拉第的空間，是現(xiàn)象的容器，它參與了現(xiàn)象。所以說法拉第是電磁場學(xué)說的創(chuàng)始人。他的深邃的物理思想，強(qiáng)烈地吸引了年輕的麥克斯韋。麥克斯韋認(rèn)為，法拉第的電磁場理論比當(dāng)時流行的超距作用電動力學(xué)更為合理，他正是抱著用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)語言來表述法拉第理論的決心闖入電磁學(xué)領(lǐng)域的。法拉第堅信：“物質(zhì)的力借以表現(xiàn)出的各種形式，都有一個共同的起源”，這一思想指導(dǎo)著法拉第探尋光與電磁之間的聯(lián)系。1822年，他曾使光沿電流方向通過電解波，試圖發(fā)現(xiàn)偏振面的變化，沒有成功。這種思想是如此強(qiáng)烈，執(zhí)著的追求使他終于在1845年發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁場使偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)。他的晚年，盡管健康狀況惡化，仍從事廣泛的研究。他曾分析研究電纜中電報信號遲滯的原因，研制照明燈與航標(biāo)燈。他的成就來源于勤奮，他的主要著作《日記》由16041那么匯編而成；《電學(xué)實驗研究》有3362節(jié)之多。他生活簡樸，不尚華貴，以致有人到皇家學(xué)院實驗室作實驗時錯把他當(dāng)作守門的老頭。1857年，皇家學(xué)會學(xué)術(shù)委員會一致決議聘請他擔(dān)任皇家學(xué)會會長。對這一榮譽(yù)職務(wù)他再三拒絕。他說：“我是一個普通人。如果我接受皇家學(xué)會希望加在我身上的榮譽(yù)，那么我就不能保證自己的老實和正直，連一年也保證不了?！蓖瑯拥睦碛?，他謝絕了皇家學(xué)院的院長職務(wù)。當(dāng)英王室準(zhǔn)備授予他爵士稱號時，他屢次婉言謝絕說：“法拉第出身平民，不想變成貴族”。他的好友J.Tyndall對此作了很好的解釋：“在他的眼中看去，宮廷的華美，和布來屯〔Brighton〕高原上面的雷雨比擬起來，算得什么；皇家的一切器具，和落日比擬起來，又算得什么？其所以說雷雨和落日，是因為這些現(xiàn)象在他的心里，都可以挑起一種狂喜。在他這種人的心胸中，那些世俗的榮華快樂，當(dāng)然沒有價值了”?！耙环矫婵梢缘玫绞迦f鎊的財產(chǎn)，一方面是完全沒有報酬的學(xué)問，要在這兩者之間去選擇一種。他卻選定了第二種，遂窮困以終?！边@就是這位鐵匠的兒子、訂書匠學(xué)徒的鄭重選擇。1867年8月25日逝世，墓碑上照他的遺愿只刻有他的名字和出生年月。后世的人們，選擇了法拉作為電容的國際單位，以紀(jì)念這位物理學(xué)大師。〔三〕科拉頓的“失敗”1820年，奧斯特的磁效應(yīng)發(fā)表后，在科學(xué)界引起極大反響，科學(xué)家想既然“電能生磁”，反過來“磁也能生電”。可以說，想實現(xiàn)“磁生電”是當(dāng)時許多科學(xué)家的愿望，例如，安培、科拉頓等人都曾為之努力過，但是都失敗了。在這個問題上，最遺憾的莫過于科拉頓。1825年，科拉頓做了這樣一個實驗，他將一個磁鐵插入連有靈敏電流計的螺旋線圈，來觀察在線圈中是否有電流產(chǎn)生。但是在實驗時，科拉頓為了排除磁鐵移動時對靈敏電流計的影響，他通過很長的導(dǎo)線把接在螺旋線圈上的靈敏電流計放到另一間房里他想，反正產(chǎn)生的電流應(yīng)該是“穩(wěn)定”的〔當(dāng)時科學(xué)界都認(rèn)為利用磁場產(chǎn)生的電應(yīng)該是“穩(wěn)定”的〕，插入磁鐵后，如果有電流，跑到另一間房里觀察也來得及就這樣，科拉頓開始了實驗。然而，無論他跑得多快，他看到的電流計指針都是指在“0”刻度的位置。科拉頓失敗了?？评D的這個失敗，是一個什么樣的失敗呢？后人有各種各樣的議論。有人說這是一次“成功的失敗”。因為科拉頓的實驗裝置設(shè)計得完全正確，如果磁鐵磁性足夠強(qiáng)，導(dǎo)線電阻不大，電流計十分靈敏，那么在科拉頓將磁鐵插入螺旋線圈時，電流計的指針確實是擺動了的。也就是說，電磁感應(yīng)的實驗是成功了，只不過科拉頓沒有看見，他跑得還是“太慢”，連電流計指針往回擺也沒看見，有人說，這是一次“遺憾的失敗”。因為科拉頓如果有個助手在另外那間房里，或者科拉頓就把電流計放在同一間房里看得見的地方，那么成功的桂冠肯定是屬于科拉頓的。有人說，這是一次“真正的失敗”。因為科拉頓沒能轉(zhuǎn)變思想，沒有從“穩(wěn)態(tài)”的猜測轉(zhuǎn)變到“暫態(tài)”的考慮上來，所以他想不到請個助手幫一下忙、或者把電流計拿到同一間房里來。事實也正是如此，法拉第總結(jié)了別人和他自己以前失敗的教訓(xùn)，他決定不再固守“穩(wěn)態(tài)”的猜測，終于在1831年8月，觀察到了電磁感應(yīng)現(xiàn)象?？评D只能留下永遠(yuǎn)的遺憾?！菊n堂小結(jié)】本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了電生磁以及磁生電的發(fā)現(xiàn)艱苦歷程，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們要學(xué)習(xí)科學(xué)家們艱苦奮斗、不怕失敗，堅持不懈的努力的精神，同時從這些科學(xué)家的身上我們應(yīng)學(xué)習(xí)他們探究問題的方法，只要通過自身不懈的努力，我相信你們當(dāng)中也會有人成為第二個法拉第的。【教學(xué)反思】學(xué)生對于課外知識很感興趣，有些同學(xué)有一定的知識根底，也能提出一些有建設(shè)性的問題，激發(fā)了他們學(xué)物理的興趣。通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)我了解到，學(xué)生對物理學(xué)的開展非常感興趣，所以在以后的教學(xué)中我們應(yīng)該多介紹一些這樣的知識，來豐富學(xué)生的知識面，擴(kuò)寬學(xué)生的視野。探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件【教學(xué)目標(biāo)】〔1〕理解什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象?！?〕知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。〔3〕會使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實驗。〔4〕理解磁通量的變化的含義。學(xué)會通過實驗觀察、記錄結(jié)果、分析論證得出結(jié)論的科學(xué)探究方法3.情感、態(tài)度與價值觀〔1〕．滲透物理學(xué)方法的教育，通過實驗觀察和實驗探究，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件?！?〕．通過觀察演示實驗，歸納出利用磁場產(chǎn)生電流的條件，培養(yǎng)學(xué)生的觀察概況能力?！窘虒W(xué)重點】通過實驗觀察和實驗探究，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。【教學(xué)難點】閉合電路磁通量的變化。【教學(xué)方法】實驗觀察法、分析法、實驗歸納法、講授法【教學(xué)媒體】條形磁鐵〔兩個〕，導(dǎo)體棒，示教電流表，線圈〔粗、細(xì)各一個〕，學(xué)生電源，開關(guān)，滑動變阻器，導(dǎo)線假設(shè)干。【教學(xué)過程】〔一〕復(fù)習(xí)舊課磁通量〔φ〕的概念：什么叫磁通量？它是如何定義的？公式是怎樣的？通常情況下如何表示？〔1〕定義：面積為s，垂直勻強(qiáng)磁場b放置，那么b與s乘積，叫做穿過這個面的磁通量，用φ表示。〔2〕公式：φ=B·S〔3〕單位：韋伯〔wb〕1wb=1T·m2磁通量就是表示穿過這個面的磁感線條數(shù)?！捕骋胄抡n“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力?！痹诼娜祟悮v史長河中，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，一些重大發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的問世，極大地解放了生產(chǎn)力，推動了人類社會的開展，特別是我們剛剛跨過的二十世紀(jì)，更是科學(xué)技術(shù)飛速開展的時期。經(jīng)濟(jì)建設(shè)離不開能源，人類創(chuàng)造也離不開能源，而最好的能源是電能，可以說人類離不開電。飲水思源，我們忘不了為發(fā)現(xiàn)和使用電能做出卓越奉獻(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)，開始了“由磁生電”的探索，經(jīng)過十年堅持不懈的努力，于1831年8月29日發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，開辟了人類的電氣化時代。本節(jié)課我們就來探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件?！踩尺M(jìn)行新課1、實驗觀察〔1〕閉合電路的局部導(dǎo)體切割磁感線在初中學(xué)過，當(dāng)閉合電路的一局部導(dǎo)體做切割磁感線運動時，電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，如圖4.2-1所示。演示：導(dǎo)體左右平動，前后運動、上下運動。觀察電流表的指針，把觀察到的現(xiàn)象記錄在表1中。如下圖。觀察實驗，記錄現(xiàn)象。表1導(dǎo)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向左向后平動不擺動向左平動向右向上平動不擺動向前平動不擺動向下平動不擺動結(jié)論：只有左右平動時，導(dǎo)體棒切割磁感線，有電流產(chǎn)生，前后平動、上下平動，導(dǎo)體棒都不切割磁感線，沒有電流產(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。觀察實驗，記錄現(xiàn)象。表2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極插入線圈向右S極插入線圈向左N極停在線圈中不擺動S極停在線圈中不擺動N極從線圈中抽出向左S極從線圈中抽出向右結(jié)論：只有磁鐵相對線圈運動時，有電流產(chǎn)生。磁鐵相對線圈靜止時，沒有電流產(chǎn)生?！?〕模擬法拉第的實驗演示：如圖4.2-3所示。線圈A通過變阻器和開關(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。觀察實驗，記錄現(xiàn)象。表3操作現(xiàn)象開關(guān)閉合瞬間有電流產(chǎn)生開關(guān)斷開瞬間有電流產(chǎn)生開關(guān)閉合時，滑動變阻器不動無電流產(chǎn)生開關(guān)閉合時，迅速移動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，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。演示實驗1中，局部導(dǎo)體切割磁感線，閉合電路所圍面積發(fā)生變化〔磁場不變化〕，有電流產(chǎn)生；當(dāng)導(dǎo)體棒前后、上下平動時，閉合電路所圍面積沒有發(fā)生變化，無電流產(chǎn)生。演示實驗2中，磁體相對線圈運動，線圈內(nèi)磁場發(fā)生變化，變強(qiáng)或者變?nèi)酢簿€圈面積不變〕，有電流產(chǎn)生；當(dāng)磁體在線圈中靜止時，線圈內(nèi)磁場不變化，無電流產(chǎn)生。〔如圖4.2-4〕演示實驗3中，通、斷電瞬間，變阻器滑動片快速移動過程中，線圈A中電流變化，導(dǎo)致線圈B內(nèi)磁場發(fā)生變化，變強(qiáng)或者變?nèi)酢簿€圈面積不變〕，有電流產(chǎn)生；當(dāng)線圈A中電流恒定時，線圈內(nèi)磁場不變化，無電流產(chǎn)生?！踩鐖D4.2-5〕3、歸納總結(jié)請大家思考以上幾個產(chǎn)生感應(yīng)電流的實例，能否從本質(zhì)上概括出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件？實例1中，局部導(dǎo)體切割磁感線，磁場不變，但電路面積變化，從而穿過電路的磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流；實例2中，導(dǎo)體插入、拔出線圈，線圈面積不變，但磁場變化，同樣導(dǎo)致磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流；實例3中，通斷電的瞬間，滑動變阻器的滑動片迅速滑動的瞬間，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。從這三個實例看見，感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，應(yīng)是穿過閉合電路的磁通量變化。引起感應(yīng)電流的外表因素很多，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。4、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化電有電場能，磁有磁場能，電磁感應(yīng)與能量守恒與轉(zhuǎn)化有無關(guān)系呢？下面從能量角度分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象。[分析]實驗一、消耗機(jī)械能---電能發(fā)電機(jī)實驗三、電能由a螺線管轉(zhuǎn)移到b螺線管變壓器結(jié)論：電磁感應(yīng)現(xiàn)象同樣遵循能量轉(zhuǎn)化與守恒定律?！菊n堂小結(jié)】：本節(jié)課我們通過實驗探究，總結(jié)出了磁生電的條件：即穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，在閉合回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。其中我們對磁通量的變化應(yīng)該加深理解，磁通量的變化包括B的大小方向變化，S的大小和方向的變化，還有磁場和平面間的夾角變化都可能引起回路的磁通量的變化，從而使回路產(chǎn)生感應(yīng)電流?！景鍟O(shè)計】：第二節(jié)：探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件一、復(fù)習(xí)磁通量1、定義：面積為S，垂直勻強(qiáng)磁場b放置，那么b與s乘積，叫做穿過這個面的磁通量，用φ表示。磁通量就是表示穿過這個面的磁感線條數(shù)。2、公式：φ=B·S3、單位：韋伯〔wb〕1wb=1T·m2二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件閉合回路回路中的磁通量發(fā)生變化，B、S、θ變化。三、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化電磁感應(yīng)現(xiàn)象同樣遵循能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。【課后作業(yè)】：課本P7-P8“問題與練習(xí)”1、2、3、4、5題。【教學(xué)反思】：讓學(xué)生自己設(shè)計試驗，然后自己驗證，學(xué)生興趣很濃，思維非常活潑，以后要放手讓學(xué)生自己設(shè)計問題，解決問題。在教學(xué)中更應(yīng)注重學(xué)生自身潛力的挖掘，讓學(xué)生自己動手，自己探究，解決問題，得出結(jié)論，加深印象。楞次定律【教學(xué)目標(biāo)】1、知識與技能：〔1〕理解楞次定律的內(nèi)容?！?〕能初步應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流方向?！?〕理解楞次定律與能量守恒定律是相符的?！?〕理解楞次定律中“阻礙”二字的含義。2、過程與方法〔1〕通過觀察演示實驗，探索和總結(jié)出感應(yīng)電流方向的一般規(guī)律〔2〕通過實驗教學(xué)，感受楞次定律的實驗推導(dǎo)過程，培養(yǎng)學(xué)生觀察實驗，分析、歸納、總結(jié)物理規(guī)律的能力。3、情感態(tài)度與價值觀〔1〕使學(xué)生學(xué)會由個別事物的個性來認(rèn)識一般事物的共性的認(rèn)識事物的一種重要的科學(xué)方法?！?〕培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。〔3〕讓學(xué)生參與問題的解決，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的探究能力和合作精神?！窘虒W(xué)重點】應(yīng)用楞次定律〔判感應(yīng)電流的方向〕【教學(xué)難點】理解楞次定律〔“阻礙”的含義〕【教學(xué)方法】實驗法、探究法、討論法、歸納法【教具準(zhǔn)備】靈敏電流計，線圈(外面有明顯的繞線標(biāo)志)，導(dǎo)線假設(shè)干，條形磁鐵，線圈【教學(xué)過程】一、復(fù)習(xí)提問：1、要產(chǎn)生感應(yīng)電流必須具備什么樣的條件？答：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，就會在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。2、磁通量的變化包括哪情況？答：根據(jù)公式Φ=BSsinθ(θ是B與S之間的夾角)可知，磁通量Φ的變化包括B的變化，S的變化，B與S之間的夾角的變化。這些變化都可以引起感應(yīng)電流的產(chǎn)生。二、引入新課B1、問題1：如圖，通電螺線管的磁場方向，問電流方向？B答：由右手螺旋定那么〔安培定那么〕可知，電流從右邊出，左邊進(jìn)，電流逆時針方向。2、問題2：如圖，在磁場中放入一線圈，假設(shè)磁場B變大或變小，問①有沒有感應(yīng)電流？〔有，因磁通量有變化〕；②感應(yīng)電流方向如何？3、感應(yīng)電流不是個好“孩子”。感應(yīng)電流的方向與磁通量間又有什么樣的關(guān)系？本節(jié)課我們就來一起探究感應(yīng)電流與磁通量的關(guān)系。三、進(jìn)行新課1、介紹研究感應(yīng)電流方向的主要器材并讓學(xué)生思考：〔1〕、靈敏電流計的作用是什么？為什么用靈敏電流計而不用安培表？答：靈敏電流計——〔把靈敏電流計與干電池試觸，演示指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流入方向間的關(guān)系〕電流從那側(cè)接線柱流入，指針就向那側(cè)偏轉(zhuǎn)，因為靈敏電流計的量程較小，靈敏度較高，能測出螺線管中產(chǎn)生的微弱感應(yīng)電流?！?〕、為什么本實驗研究的是螺線管中的感應(yīng)電流，而不是單匝線圈或其它導(dǎo)體中的感應(yīng)電流？螺線螺線管靈敏電流計G2、實驗內(nèi)容：研究影響感應(yīng)電流方向的因素按照圖所示連接電路，并將磁鐵向線圈插入或從線圈拔出等，分析感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)。3、學(xué)生探究：研究感應(yīng)電流的方向〔1〕、探究目標(biāo)：找這兩個磁場的方向關(guān)系的規(guī)律。〔2〕、探究方向：從磁鐵和線圈有磁力作用入手。〔3〕、探究手段：分組實驗〔器材：螺線管，靈敏電流計，條形磁鐵，導(dǎo)線〕〔4〕、探究過程 操操作方法填寫內(nèi)容NS磁鐵在管上靜止不動時磁鐵在管中靜止不動時插入拔出插入拔出N在下S在下N在下S在下原來磁場的方向向下向下向上向上向下向上向下向上原來磁場的磁通量變化增大減小增大減小不變不變不變不變感應(yīng)磁場的方向向上向下向下向上無無無無原磁場與感應(yīng)磁場方向的關(guān)系相反相同相反相同————————感應(yīng)電流的方向〔螺線管上〕向上向下向下向上無無無無〔5〕、學(xué)生帶著問題分組討論：問題1、請你根據(jù)上表中所填寫的內(nèi)容分析一下，感應(yīng)電流的磁場方向是否總是與原磁場的方向相反？問題2、請你仔細(xì)分析上表，用盡可能簡潔的語言概括一下，究竟如何確定感應(yīng)電流的方向？并說出你的概括中的關(guān)鍵詞語。問題3、你能從導(dǎo)體和磁體相對運動的角度來確定感應(yīng)電流的方向嗎？如果能，請用簡潔的語言進(jìn)行概括，并試著從能量的轉(zhuǎn)化與守恒角度去解釋你的結(jié)論？學(xué)生四人一組相互交流、分析、討論，用最簡潔的語言概括出本組的結(jié)論。師巡視各組的情況，然后指定某些組公布本組的成果在全班進(jìn)行交流，師生共同討論，形成結(jié)論。教學(xué)中，學(xué)生概括多種多樣，有的也非常準(zhǔn)確到位，甚至于出乎意料，如：概括1：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化概括2：感應(yīng)電流在回路中產(chǎn)生的磁通量總是對抗〔或阻礙〕原磁通量的變化概括3：感應(yīng)電流的效果總是對抗〔或阻礙〕引起它的那個原因〔加點局部為學(xué)生提出的關(guān)鍵詞〕教師應(yīng)充分肯定他們的結(jié)論，并對出現(xiàn)的問題進(jìn)行討論、糾正，總結(jié)規(guī)律：原磁通變大，那么感應(yīng)電流磁場與原磁場相反，有阻礙變大作用原磁通變小，那么感應(yīng)電流磁場與原磁場相同，有阻礙變小作用結(jié)論：增反減同展示多媒體課件再次看看多媒體模擬的電磁感應(yīng)中感應(yīng)電流的產(chǎn)生過程。投影展示楞次定律內(nèi)容及其理解：4、楞次定律——感應(yīng)電流的方向〔1〕、內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。〔師指出上述結(jié)論是物理學(xué)家楞次概括了各種實驗結(jié)果提出的，并對楞次的物理學(xué)奉獻(xiàn)簡單介紹〕〔2〕、理解：①、阻礙既不是阻止也不等于反向，增反減同“阻礙”又稱作“對抗”，注意不是阻礙原磁場而阻礙原磁場的變化②、注意兩個磁場：原磁場和感應(yīng)電流磁場③、學(xué)生在圖中標(biāo)出每個螺線管的感應(yīng)電流產(chǎn)生的等效N極和S極。根據(jù)標(biāo)出的磁極方向總結(jié)規(guī)律：感應(yīng)電流的磁場總是磁體阻礙相對運動?！澳銇砦也蛔屇銇恚阕呶也蛔屇阕摺睆?qiáng)調(diào)：楞次定律可以從兩種不同的角度來理解：a、從磁通量變化的角度看：感應(yīng)電流總要阻礙磁通量的變化。b、從導(dǎo)體和磁體的相對運動的角度來看，感應(yīng)電流總要阻礙相對運動。④、感應(yīng)電流的方向即感應(yīng)電動勢的方向⑤、阻礙的過程中，即一種能向另一種轉(zhuǎn)化的過程例：上述實驗中，假設(shè)條形磁鐵是自由落體，那么磁鐵下落過程中受到向上的阻力，即機(jī)械能→電能→內(nèi)能〔3〕、應(yīng)用楞次定律步驟：①、明確原磁場的方向；②、明確穿過閉合回路的磁通量是增加還是減少；③、根據(jù)楞次定律(增反減同)，判定感應(yīng)電流的磁場方向；④、利用安培定那么判定感應(yīng)電流的方向?！?〕、楞次定律的應(yīng)用例：兩同心金屬圓環(huán)，使內(nèi)環(huán)A通以順時針方向電流，現(xiàn)使其電流增大，那么在大環(huán)B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向如何？假設(shè)減小電流呢？I解：⑴由安培定那么A環(huán)中電流產(chǎn)生的磁場方向向里I⑵穿過大環(huán)的磁通量增大⑶由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場向外⑷由安培定那么得外環(huán)感應(yīng)電流為逆時針同理當(dāng)電流減小時，外環(huán)中感應(yīng)電流方向為順時針5、楞次定律的特例——閉合回路中局部導(dǎo)體切割磁感線問題1：當(dāng)閉合回路的局部導(dǎo)體切割磁感線也會引起磁通量的變化，從而使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種情況下回路中的電流的方向如何判斷呢，可以用楞次定律判斷電流的方向嗎？答：當(dāng)然可以用楞次定律來判斷感應(yīng)電流的方向，如果導(dǎo)體棒ab向右運動，那么由楞次定律可知，穿過閉合回路的磁通量增加，那么感應(yīng)磁場就要與原磁場方向相反，即感應(yīng)磁場方向向外，所以感應(yīng)電流的方向adcba問題2：用楞次定律判斷感應(yīng)電流的過程很復(fù)雜，能否找到一種很簡單的方法來判斷閉合回路中局部導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電流的方向呢？答：有簡單的方法，如果我們仔細(xì)研究電流I的方向、原磁場B的方向、導(dǎo)體棒運動的速度v的方向，就能找出一種方法——右手定那么：〔1〕、右手定那么的內(nèi)容：伸開右手讓拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直從掌心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運動方向，其余四指指向的就是導(dǎo)體中感應(yīng)電流方向〔2〕、適用條件：切割磁感線的情況〔3〕、說明：①、右手定那么是楞次定律的特例，用右手定那么求解的問題也可用楞次定律求解例：分別用右手定那么和楞次定律判斷通過電流表的電流方向(課本P204(3))GGνI②、右手定那么較楞次定律方便，但適用范圍較窄，而楞次定律應(yīng)用于所有情況③、當(dāng)切割磁感線時電路不閉合，四指的指向即感應(yīng)電動勢方向〔畫出等效電源的正負(fù)極〕6、穩(wěn)固練習(xí)例1：為什么閉合回路完全在垂直勻強(qiáng)磁場的面內(nèi)切割磁感線時回路中無感應(yīng)電流？例2：如下圖，平行金屬導(dǎo)軌的左端連有電阻R，金屬導(dǎo)線框ABCD的兩端用金屬棒跨在導(dǎo)軌上，勻強(qiáng)磁場方向指向紙內(nèi)。當(dāng)線框ABCD沿導(dǎo)軌向右運動時，線框ABCD中有無閉合電流？____；電阻R上有無電流通過？____【課堂小結(jié)】1、楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。2、判定感應(yīng)電流方向的步驟3、右手定那么確定感應(yīng)電流的方向【板書設(shè)計】一、楞次定律1、內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。2、理解：①、阻礙既不是阻止也不等于反向，增反減同“阻礙”又稱作“對抗”，注意不是阻礙原磁場而阻礙原磁場的變化②、從磁通量變化的角度看：感應(yīng)電流總要阻礙磁通量的變化。③、從導(dǎo)體和磁體的相對運動的角度來看，感應(yīng)電流總要阻礙相對運動。④、感應(yīng)電流的方向即感應(yīng)電動勢的方向⑤、阻礙的過程中，即一種能向另一種轉(zhuǎn)化的過程3、應(yīng)用楞次定律步驟：①、明確原磁場的方向；②、明確穿過閉合回路的磁通量是增加還是減少；③、根據(jù)楞次定律(增反減同)，判定感應(yīng)電流的磁場方向；④、利用安培定那么判定感應(yīng)電流的方向。4、楞次定律的應(yīng)用二、楞次定律的特例——閉合回路中局部導(dǎo)體切割磁感線〔1〕、右手定那么的內(nèi)容：伸開右手讓拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直從掌心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運動方向，其余四指指向的就是導(dǎo)體中感應(yīng)電流方向〔2〕、適用條件：切割磁感線的情況〔3〕、說明：①、右手定那么是楞次定律的特例，用右手定那么求解的問題也可用楞次定律求解②、右手定那么較楞次定律方便，但適用范圍較窄，而楞次定律應(yīng)用于所有情況③、當(dāng)切割磁感線時電路不閉合，四指的指向即感應(yīng)電動勢方向〔畫出等效電源的正負(fù)極〕【布置作業(yè)】選修3-2課本第12頁“思考與討論”1、2、3、4題課后作業(yè)：第13頁1、2、3、4題【課后反思】1、在課堂教學(xué)中注重多種能力的培養(yǎng)：本節(jié)內(nèi)容應(yīng)以實驗為主，通過實驗總結(jié)楞次定律。通常情況，都是由教師演示，學(xué)生觀察，得出結(jié)論。但本節(jié)課以學(xué)生為主，讓學(xué)生實驗，得出結(jié)論，驗證結(jié)論等等，教師只起引導(dǎo)和組織的作用，這樣不僅能讓學(xué)生對楞次定律理解深刻，而且也培養(yǎng)了學(xué)生實驗操作技能以及分析、歸納、概括、總結(jié)等邏輯思維能力。2、用現(xiàn)代化教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)：雖說實物演示最直觀明了地反映事物的某些現(xiàn)象，但通過它我們只能看到一些宏觀現(xiàn)象，對定律微觀本質(zhì)的分析〔比方：磁極周圍的磁感線既看不見，又摸不著〕就無能為力了，教師將現(xiàn)代化教學(xué)手段引進(jìn)課堂，用微機(jī)動畫模擬，生動形象地展示兩磁場間"阻礙"作用，不僅突出本節(jié)的重點，還突破了難點，使學(xué)生對定律有一個深刻理解，生動的記憶，同時又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。3、采用類比教學(xué)變抽象為具體：本節(jié)課除了采用常規(guī)的啟發(fā)式、實驗等直觀教學(xué)法等，還特別注意利用比喻的方法，尤其對于楞次定律這一類字?jǐn)?shù)少但難理解和記憶內(nèi)容，教師在師生得出定律之后，將定律概括成“增之減之，減之增之”八個字，方便了學(xué)生理解和記憶，之后又做個擬人化的比喻，將感應(yīng)電流比喻成一個專門與“父母”“對著干”的“壞孩子”，不僅將抽象的內(nèi)容生動具體化，還調(diào)節(jié)了課堂氣氛。4、注重德育滲透這一節(jié)課講授的楞次定律是從實驗分析開始，歸納概括出初步結(jié)論后，再用實驗來驗證，不僅表達(dá)物理學(xué)科是實驗學(xué)科的特點，培養(yǎng)了學(xué)生實事求是，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，還符合辯證法中從實踐中來，再回到實驗中去的認(rèn)識規(guī)律，到達(dá)對學(xué)生的辯證唯物主義教育?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1、知識與技能：〔1〕知道感應(yīng)電動勢,及決定感應(yīng)電動勢大小的因素。〔2〕知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別Φ、ΔΦ、。〔3〕理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式。〔4〕知道E=BLvsinθ如何推得?！?〕會用解決問題。2、過程與方法〔1〕經(jīng)歷學(xué)生實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和探究能力?！?〕通過推導(dǎo)導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢公式E=BLv，掌握運用理論知識探究問題的方法。3、情感態(tài)度與價值觀〔1〕從不同物理現(xiàn)象中抽象出個性與共性問題，培養(yǎng)學(xué)生對不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個性的辯證唯物主義思想。〔2〕通過比擬感應(yīng)電流、感應(yīng)電動勢的特點，引導(dǎo)學(xué)生把握主要矛盾?！窘虒W(xué)重點】法拉第電磁感應(yīng)定律。【教學(xué)難點】感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生條件的區(qū)別。【教學(xué)方法】實驗法、歸納法、類比法【教具準(zhǔn)備】多媒體課件、多媒體電腦、投影儀、檢流計、螺線管、磁鐵?！窘虒W(xué)過程】一、復(fù)習(xí)提問：1、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？答：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，就會在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。2、恒定電流中學(xué)過，電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？答：電路閉合，且這個電路中就一定有電源。3、在發(fā)生電磁感應(yīng)的情況下，用什么方法可以判定感應(yīng)電流的方向？答：由楞次定律或右手定那么判斷感應(yīng)電流的方向二、引入新課1、問題1：既然會判定感應(yīng)電流的方向，那么，怎樣確定感應(yīng)電流的強(qiáng)弱呢？答：既然有感應(yīng)電流，那么就一定存在感應(yīng)電動勢．只要能確定感應(yīng)電動勢的大小，根據(jù)歐姆定律就可以確定感應(yīng)電流了．2、問題2：如下圖，在螺線管中插入一個條形磁鐵，問①、在條形磁鐵向下插入螺線管的過程中,該電路中是否都有電流?為什么?答：有，因磁通量有變化②、有感應(yīng)電流,是誰充當(dāng)電源?答：由恒定電流中學(xué)習(xí)可知，比照可知左圖中的虛線框局部相當(dāng)于電源。③、上圖中假設(shè)電路是斷開的，有無感應(yīng)電流電流？有無感應(yīng)電動勢？答：電路斷開，肯定無電流，但有電動勢。3、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件是什么？答：回路中的磁通量發(fā)生變化．4、比擬產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件和產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件你有什么發(fā)現(xiàn)？答：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不管電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動勢，但產(chǎn)生感應(yīng)電流還需要電路閉合，因此研究感應(yīng)電動勢更有意義。〔情感目標(biāo)〕本節(jié)課我們就來一起探究感應(yīng)電動勢三、進(jìn)行新課〔一〕、探究影響感應(yīng)電動勢大小的因素〔1〕探究目的：感應(yīng)電動勢大小跟什么因素有關(guān)？〔學(xué)生猜測〕〔2〕探究要求：①、將條形磁鐵迅速和緩慢的插入拔出螺線管，記錄表針的最大擺幅。②、迅速和緩慢移動導(dǎo)體棒，記錄表針的最大擺幅。③、迅速和緩慢移動滑動變阻器滑片，迅速和緩慢的插入拔出螺線管，分別記錄表針的最大擺幅；〔3〕、探究問題：問題1、在實驗中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么？問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系？問題3：在實驗中，快速和慢速效果有什么相同和不同？〔4〕、探究過程安排學(xué)生實驗?！材芰ε囵B(yǎng)〕教師引導(dǎo)學(xué)生分析實驗，〔課件展示〕答復(fù)以上問題學(xué)生甲：穿過電路的Φ變化產(chǎn)生E感產(chǎn)生I感.學(xué)生乙：由全電路歐姆定律知I=，當(dāng)電路中的總電阻一定時，E感越大，I越大，指針偏轉(zhuǎn)越大。學(xué)生丙：磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同?？梢?，感應(yīng)電動勢的大小跟磁通量變化和所用時間都有關(guān)，即與磁通量的變化率有關(guān).把定義為磁通量的變化率。上面的實驗，我們可用磁通量的變化率來解釋：學(xué)生甲：實驗中，將條形磁鐵快插入〔或拔出〕比慢插入或〔拔出〕時，大，I感大，E感大。實驗結(jié)論:電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)，磁通量的變化越快電動勢越大,磁通量的變化越慢電動勢越小?！捕场⒎ɡ陔姶鸥袘?yīng)定律從上面的實驗我們可以發(fā)現(xiàn)，越大，E感越大，即感應(yīng)電動勢的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實驗說明：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路磁通量的變化率成正比，即E∝。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律?！矌熒餐顒?，推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式〕〔課件展示〕E=k在國際單位制中，電動勢單位是伏〔V〕，磁通量單位是韋伯〔Wb〕，時間單位是秒〔s〕，可以證明式中比例系數(shù)k=1，〔同學(xué)們可以課下自己證明〕，那么上式可寫成E=設(shè)閉合電路是一個N匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時相當(dāng)于N個單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應(yīng)電動勢變?yōu)镋=N1.內(nèi)容:電動勢的大小與磁通量的變化率成正比2.公式:ε=N3.定律的理解:⑴磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量率的區(qū)別Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt⑵感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比⑶感應(yīng)電動勢的方向由楞次定律來判斷⑷感應(yīng)電動勢的不同表達(dá)式由磁通量的的因素決定：當(dāng)ΔΦ＝ΔＢＳcosθ那么ε＝ΔＢ／ΔtＳcosθ當(dāng)ΔΦ＝ＢΔＳcosθ那么ε＝ＢΔＳ／Δtcosθ當(dāng)ΔΦ＝ＢＳΔ(cosθ)那么ε＝ＢＳΔ〔cosθ〕／Δt4、特例——導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢用課件展示如下圖電路，閉合電路一局部導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長度為L，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢？〔課件展示〕解析：設(shè)在Δt時間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運動到a1b1，這時線框面積的變化量為ΔS=LvΔt穿過閉合電路磁通量的變化量為ΔΦ=BΔS=BLvΔt據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得E==BLv這是導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢計算更簡捷公式，需要理解〔1〕B,L,V兩兩垂直〔2〕導(dǎo)線的長度L應(yīng)為有效長度〔3〕導(dǎo)線運動方向和磁感線平行時，E=0〔4〕速度V為平均值〔瞬時值〕，E就為平均值〔瞬時值〕問題：當(dāng)導(dǎo)體的運動方向跟磁感線方向有一個夾角θ，感應(yīng)電動勢可用上面的公式計算嗎？用課件展示如下圖電路，閉合電路的一局部導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。解析：可以把速度v分解為兩個分量：垂直于磁感線的分量v1=vsinθ和平行于磁感線的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BLv1=BLvsinθ強(qiáng)調(diào)：在國際單位制中，上式中B、L、v的單位分別是特斯拉〔T〕、米〔m〕、米每秒〔m/s〕，θ指v與B的夾角。5、公式比擬與功率的兩個公式比擬得出E=ΔΦ/Δt：求平均電動勢E=BLV：v為瞬時值時求瞬時電動勢，v為平均值時求平均電動勢課堂練習(xí)：例題1：以下說法正確的選項是〔D〕A、線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大B、線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大C、線圈處在磁場越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大D、線圈中磁通量變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大例題2：一個匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場放置，在0.5s內(nèi)穿過它的磁場從1T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動勢。解：由電磁感應(yīng)定律可得E=nΔΦ/Δt①ΔΦ＝ΔＢ×Ｓ②由①②聯(lián)立可得E=nΔＢ×Ｓ/Δt代如數(shù)值可得Ｅ＝１６Ｖ例題3、如下圖，在磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場中有一個與之垂直的金屬框ABCD，框電阻不計，上面接一個長的可滑動的金屬絲ab，金屬絲質(zhì)量為，電阻R＝Ω，不計阻力，求金屬絲ab勻速下落時的速度。(4m／s)問1：將上題的框架豎直倒放，使框平面放成與水平成30°角，不計阻力，B垂直于框平面，求v？答案：(2m／s)問2：上題中假設(shè)ab框間有摩擦阻力，且μ＝，求v？答案：／s)問3：假設(shè)不計摩擦，而將B方向改為豎直向上，求v？答案：／s)問4：假設(shè)此時再加摩擦μ＝，求v？答案：／s)問5：如下圖在問2中的BC中間加ε＝、r＝Ω的電池，求v？答案：(20m／s)問6：上題中假設(shè)有摩擦，μ＝，求v？問7：B改為豎直向上，求v？問8：將電池ε反接時的各種情況下，求v？【課堂小結(jié)】1、讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。2、認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比擬黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。3、讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。【板書設(shè)計】第四節(jié)：法拉第電磁感應(yīng)定律一、感應(yīng)電動勢二、電磁感應(yīng)定律1．內(nèi)容2．表達(dá)式E=nΔΦ/Δt：求平均電動勢E=BLV：V為瞬時值時求瞬時電動勢，V為平均值求平均電動勢3.定律的理解:⑴磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量率的區(qū)別Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt⑵感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比⑶感應(yīng)電動勢的方向由楞次定律來判斷⑷感應(yīng)電動勢的不同表達(dá)式由磁通量的的因素決定：當(dāng)ΔΦ＝ΔＢＳcosθ那么ε＝ΔＢ／ΔtＳcosθ當(dāng)ΔΦ＝ＢΔＳcosθ那么ε＝ＢΔＳ／Δtcosθ當(dāng)ΔΦ＝ＢＳΔ(cosθ)那么ε＝ＢＳΔ〔cosθ〕／Δt【布置作業(yè)】選修3-2課本第16頁“思考與討論”課后作業(yè)：第17頁1、2、3、4、5題【課后反思】讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。5.1交變電流教學(xué)目標(biāo)〔一〕知識與技能1．使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。2．掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。3．理解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。〔二〕過程與方法1．掌握描述物理量的三種根本方法〔文字法、公式法、圖象法〕。2．培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。3．培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。〔三〕情感、態(tài)度與價值觀通過實驗觀察，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，體會運用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的重要性教學(xué)重點、難點重點:交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。難點:交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。教學(xué)方法演示法、分析法、歸納法。教具手搖單相發(fā)電機(jī)、小燈泡、示波器、多媒體教學(xué)課件、示教用大的電流表教學(xué)過程〔一〕引入新課出示單相交流發(fā)電機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生首先觀察它的主要構(gòu)造。演示：將手搖發(fā)電機(jī)模型與小燈泡組成閉合電路。當(dāng)線框快速轉(zhuǎn)動時，觀察到什么現(xiàn)象?這種大小和方向都隨時間做周期性變化電流，叫做交變電流?！捕尺M(jìn)行新課1、交變電流的產(chǎn)生為什么矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時線圈里能產(chǎn)生交變電流？多媒體課件打出以下圖。當(dāng)abcd線圈在磁場中繞OO′軸轉(zhuǎn)動時，哪些邊切割磁感線?ab與cd。當(dāng)ab邊向右、cd邊向左運動時，線圈中感應(yīng)電流的方向沿著a→b→c→d→a方向流動的。當(dāng)ab邊向左、cd邊向右運動時，線圈中感應(yīng)電流的方向如何?感應(yīng)電流是沿著d→c→b→a→d方向流動的。線圈平面與磁感線平行時，ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，此時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大。線圈轉(zhuǎn)到什么位置時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最小?當(dāng)線圈平面跟磁感線垂直時，ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行，即不切割磁感線，此時感應(yīng)電動勢為零。利用多媒體課件，屏幕上打出中性面概念：〔1〕中性面——線框平面與磁感線垂直的位置?！?〕線圈處于中性面位置時，穿過線圈Φ最大，但=0。〔3〕線圈越過中性面，線圈中I感方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次。2．交變電流的變化規(guī)律設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是ω。經(jīng)過時間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度是ωt，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt，如右圖所示。設(shè)ab邊長為L1，bc邊長L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，這時ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大?eab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt此時整個線框中感應(yīng)電動勢多大?e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt做感應(yīng)電動勢的峰值，e叫做感應(yīng)電動勢的瞬時值。根據(jù)局部電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時值U=Umsinωt。電動勢、電流與電壓的瞬時值與時間的關(guān)系可以用正弦曲線來表示，如以下圖所示：3．幾種常見的交變電波形〔三〕課堂總結(jié)、點評本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題：1．矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。2．從中性面開始計時，感應(yīng)電動勢瞬時值的表達(dá)式為e=NBSωsinωt，感應(yīng)電動勢的最大值為Em=NBSω。3．中性面的特點：磁通量最大為Φm，但e=0?！菜摹硨嵗骄拷蛔冸娏鞯膱D象、交變電流的產(chǎn)生過程【例1】一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t的變化如下圖。下面說法中正確的選項是〔〕A．t1時刻通過線圈的磁通量為零B．t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C．t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D．每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大交變電流的變化規(guī)律【例2】在勻強(qiáng)磁場中有一矩形線圈，從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的交變電動勢可以表示為e=Emsinωt?，F(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來的2倍，試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動勢的峰值、交變電動勢的瞬時值表達(dá)式，畫出與其相對應(yīng)的交變電動勢隨時間變化的圖象。分析物理圖象的要點：一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點”、看“截距”、看“面積”、看“拐點”，并理解其物理意義。二變：掌握“圖與圖”“圖與式”和“圖與物”之間的變通關(guān)系。三判：在此根底上進(jìn)行正確的分析和判斷。綜合應(yīng)用【例3】如下圖，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω=200rad/s。ab=0.1m，bc=0.2m，線圈的總電阻R=40Ω，試求：〔1〕感應(yīng)電動勢的最大值，感應(yīng)電流的最大值；〔2〕設(shè)時間t=0時線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式；〔3〕畫出感應(yīng)電流的瞬時值i隨ωt變化的圖象；〔4〕當(dāng)ωt=30°時，穿過線圈的磁通量和線圈中的電流的瞬時值各是多大？〔5〕線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，感應(yīng)電動勢的平均值是多大？課題描述交變電流的物理量課型新授教學(xué)目標(biāo)一、知識與技能知道交變電流的周期和頻率，以及它們與轉(zhuǎn)子角速度ω的關(guān)系。知道交變電流和電壓的最大值、瞬時值、有效值等及其關(guān)系。3知道我國供電線路交變電流的周期和頻率。二、過程與方法1用等效的方法得出描述交變電流的有效值。2學(xué)會觀察實驗，分析圖象，由感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的思維方式。三、情感態(tài)度與價值觀1通過對描述交變電流的物理量的學(xué)習(xí)，體會描述復(fù)雜事物的復(fù)雜性，樹立科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)和認(rèn)識事物的態(tài)度。2聯(lián)系日常生活中的交變電流知識，培養(yǎng)學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實際的意識，鼓勵學(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。教學(xué)重點難點重點：周期、頻率的概念，有效值的概念和計算難點：有效值的概念和計算教學(xué)方法誘思探究教學(xué)法教學(xué)手段小燈泡〔6V、〕手搖交流發(fā)電機(jī)模型多媒體投影儀板面設(shè)計１．交變電流的周期和頻率〔1〕周期：〔2〕頻率：〔3〕周期和頻率的關(guān)系：２．交變電流的峰值和有效值〔1〕交變電流峰值〔Im、Em、Um〕：〔2〕交變電流有效值〔I、E、U〕：1〕有效值：2〕正弦交流電有效值與最大值的關(guān)系３.課堂小結(jié)４．作業(yè)教學(xué)過程教法運用教學(xué)過程一、復(fù)習(xí)引入新課上節(jié)課我們研究了矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動，線圈中會產(chǎn)生正弦交流電。[師問]如何描述線圈中交變電流的變化規(guī)律呢?[生答]1、公式法：從中性面開始計時， 2、圖象法：如下圖[師問]試確定時刻，圖象坐標(biāo)與線圈轉(zhuǎn)動位置的對應(yīng)關(guān)系？[生答]線圈轉(zhuǎn)過的角度分別為：0、、、、。[教師指出]線圈轉(zhuǎn)動一整圈，交變電流就完成一個周期性變化。這說明，線圈轉(zhuǎn)動速度越快，交變電流周期性變化的越快。交變電流與恒定電流比擬具有不同的特點，用那些量來描述交變電流呢？由學(xué)生自我重現(xiàn)正弦交流電理論推導(dǎo)過程。教師提示如下關(guān)鍵點①研究對象。②垂直切割速度。③等效電路。④變化規(guī)律。引導(dǎo)學(xué)生把兩圖結(jié)合起來分析，增強(qiáng)分析圖象的能力。以到達(dá)感性和理性認(rèn)識的結(jié)合。教學(xué)過程教法運用二、講解新課首先考慮用什么物理量來描述交變電流變化的快慢呢？1．交變電流的周期和頻率。交變電流跟別的周期性過程一樣，是用周期或頻率來表示變化快慢的。〔1〕周期：我們把交變電流完成一次周期性變化所需的時間，叫做交變電流的周期。周期用T表示，單位是s?！?〕頻率：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫做交變電流的頻率。頻率用f表示，單位是Hz?！?〕周期和頻率的關(guān)系是：[說明]①我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中用的交變電流周期是，頻率是50Hz，電流方向每秒鐘改變100次。②交變電流的周期和頻率跟發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度有關(guān)。越大，周期越短、頻率越高。[演示實驗]把小燈泡接在手搖交流發(fā)電機(jī)模型的輸出端。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由小增大時，我們看到，小燈泡發(fā)光的閃爍頻率也由小增大，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大到一定程度，由于交變電流的大小和方向變化太快，由于人眼存在視覺暫留的緣故，所以眼睛已不能分辨燈光的閃爍。這就是為什么照明電是交變電流，而電燈亮?xí)r看不見一閃一閃的原因。啟發(fā)式提問我們以前學(xué)過那種典型的周期性運動？在周期和頻率的定義上有什么區(qū)別和聯(lián)系。通過與勻速圓周運動的比擬，讓學(xué)生感受物理規(guī)律內(nèi)在的和諧與同一性。通過實驗激發(fā)興趣，讓學(xué)生體會到“學(xué)有所用”的樂趣。培養(yǎng)正確的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)過程教法運用２．交變電流的峰值和有效值〔1〕交變電流峰值〔Im、Em、Um〕：指交變電流各個參量一個周期內(nèi)所能到達(dá)的最大值。表示交變電流的強(qiáng)弱或電壓的上下。實際中需要考慮。例如：電容器接在交流電路中，應(yīng)需要知道交變電壓的最大值，電容器的額定電壓應(yīng)高于交變電壓的最大值，否那么電容器有可能被擊穿?！?〕交變電流有效值〔I、E、U〕：[思考與討論]如下圖的電流通過一個R=1Ω的電阻，它不是恒定電流。(a)、怎樣計算通電1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量?解析：圖象反映的交變電流可以分為4段。前半個周期中，0---0.2S內(nèi)，可看成電流大小為1A的恒定電流，0.2S---0.5S內(nèi)，可看成電流大小為2A的恒定電流.后半個周期的電流與前半個周期方向相反，但產(chǎn)生熱量相同。交流電的熱量：〔b〕如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過電阻R，也能在1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個電流是多大?結(jié)合［思考與討論］進(jìn)行自主探究式學(xué)習(xí)放手讓學(xué)生思考與討論，找學(xué)生說出自己的分析思路。教師再略做點評。最后由學(xué)生獨立完成該題。教學(xué)過程教法運用恒定電流的熱量：[教師指出]1〕有效值：〔抓三個相同〕讓交流與恒定電流通過相同的電阻，如果它們在一個周期內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，把恒定電流的值叫做這個交變電流的有效值。2〕正弦交流電有效值與最大值之間的關(guān)系[說明]交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流是有效值；交流電壓表和交流電流表的示數(shù)是有效值；交變電流的數(shù)值在無特別說明時都是指有效值。交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。引入有效值的的概念便于把處理恒定電流的一些方法拓展到交流電中。練習(xí)1試寫出我國生活用電的規(guī)律表達(dá)式？[學(xué)生]V[析]生活用電的有效值U=220V，頻率f=50Hz，所以在自主學(xué)習(xí)過程中讓學(xué)生體會研究物理問題的一個重要思想——等效思想的應(yīng)用。物理知識在生活實際中的應(yīng)用教學(xué)過程教法運用V，Hz。又表達(dá)式可得。練習(xí)2現(xiàn)有一交流電隨時間而變化的圖象，其中電流的正值為正弦曲線的正半周，其最大值為4A，那么該交流電的有效值為多大?[學(xué)生板演做題步驟，教師點評]解析：交變電流一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量恒定電流的熱量由有效值定義知解之A三、課堂小結(jié)：周期或頻率：表示交變電流變化的快慢。有效值：表示交變電流的熱效應(yīng)。正弦交變電流有效值與最大值存在著一定的關(guān)系。通過練習(xí)加深對有效值概念的理解和應(yīng)用。由學(xué)生完成課堂小結(jié)，教師做補(bǔ)充。教學(xué)過程教法運用四、作業(yè)1.完成課后習(xí)題第4題[選做]2．找一臺的小型交流發(fā)電機(jī)，觀察它的銘牌和構(gòu)造，嘗試用今天所學(xué)知識解釋上面的數(shù)據(jù)和工作原理。5.3電感和電容對交變電流的影響學(xué)習(xí)目標(biāo)1、理解為什么電感對交變電流有阻礙作用；2、知道用感抗來表示電感，電感對交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關(guān)；3、知道交變電流能通過電容，知道為什么電容器對交變電流有阻礙作用；4、知道用容抗來表示電容對交變電流阻礙作用的大小，知道容抗與哪些因素有關(guān)。學(xué)習(xí)重點1、電感對交變電流的阻礙作用大小及感抗與哪些因素有關(guān)；2、電容對交變電流的阻礙作用大小及容抗與哪些因素有關(guān)。學(xué)習(xí)難點交變電流能夠通過電容器的本質(zhì)。實驗器材學(xué)生電源、電池組、電感線圈、小燈泡、電容器、導(dǎo)線假設(shè)干。學(xué)習(xí)過程一、創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課設(shè)問：交流電與直流電的區(qū)別有什么？實驗：激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。二、自主、合作、探究〔一〕、電感對交變電流的阻礙作用畫出三個實驗電路圖，請學(xué)生連接實驗電絡(luò)圖〔1〕〔2〕〔3〕〔1〕〔2〕〔3〕三個電路圖中交流電源與直流電源的電動勢相同。A1、A2、A3為三個完全相同的小燈泡。閉合電鍵，讓學(xué)生觀察A1、A2、A3亮度。教師提問：觀察A1、A2、A3亮度情況學(xué)生答復(fù)實驗現(xiàn)象：A1、A2亮度相同，A3較暗。教師提問：這說明什么？學(xué)生答復(fù)：這說明電感對直流電沒有阻礙作用，對交流電有阻礙作用。教師引入：那為什么會發(fā)生這種現(xiàn)象呢？教師點撥：上一章我們學(xué)習(xí)了一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象——自感現(xiàn)象。〔讓學(xué)生回想自感現(xiàn)象〕學(xué)生答復(fù)：自感現(xiàn)象是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化，而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。教師點撥：本實驗中當(dāng)線圈通入交變電流時，線圈中的電流大小和方向時刻變化，在線圈中會產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流變化。板書：電感對交變電流的阻礙作用大小，用感抗來表示。思考提高：感抗的大小與哪些因素有關(guān)?？凑n本219頁，找學(xué)生答復(fù)。感抗的大小總與線圈的自感系數(shù)和交流電的頻率有關(guān)。線圈自感系數(shù)越大交變電流頻率越高，電感對交變電流的阻礙作用就越大，感抗也就越大。.〔二〕、自感現(xiàn)象的應(yīng)用學(xué)生看課本219頁，關(guān)于低頻扼流圈的局部，總結(jié)其構(gòu)造：線圈繞在鐵芯上，匝數(shù)多，自感系數(shù)大，電阻較小。作用：通直流阻交流?？凑n本219-220頁關(guān)于高頻扼流圈的局部，總結(jié)：構(gòu)造：線圈繞在鐵氧體芯上或空心，匝數(shù)少，自感系數(shù)小。作用：通低頻，阻高頻。學(xué)以致用：1、如圖，白熾燈和電感線圈串聯(lián)后接在交流電源的兩端，當(dāng)交流電源的頻率增加時〔〕A、線圈感抗增加B、線圈感抗減少C、電燈變暗D、電燈變亮答案：〔A、C〕2、電容對交變電流的作用畫出兩個實驗電路圖，讓學(xué)生連接實驗電路圖。A1A2〔1〕〔2〕〔1〕〔2〕兩個電路中交流電源與直流電源電動勢相同，A1、A2、為兩個完全相同的小燈泡，閉合電鍵，讓學(xué)生觀察A1、A2、的亮暗情況。教師：實驗現(xiàn)象？學(xué)生：A1不亮，A2亮。教師：說明什么？學(xué)生：A1不亮說明直流不能通過電容器，A2亮說明交流電可以通過電容器。A2比A3亮說明電容器對交流電有阻礙作用。自主探究：為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。學(xué)生看書總結(jié)：電容器有“通交流，隔直流”的作用。電容器實質(zhì)是電容交替進(jìn)行充放電，導(dǎo)致導(dǎo)線中有電流，通過用電燈有電亮那么燈亮。畫出兩個實驗電路圖，讓學(xué)生連接實驗電路圖。A1A2〔1〕〔2〕教師：比擬A1、A2亮度情況。學(xué)生：A1比A2亮，那么電容對交流有阻礙作用，電容對交流的阻礙作用的大小，用容抗XC表示?？偨Y(jié)：影響容抗大小的因素，看課本220頁，交流電的頻率和電容器的電容大小，電容器的電容越大，交流的頻率越高，電容器對交流的阻礙作用就越小，容抗越小。學(xué)以致用：在圖中所示的電路中，C為電容器，R為燈泡，電流總內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無窮大，假設(shè)保持交流電源的電壓的有效值不變，只將電源頻率增大，以下說法中正確的有〔〕A、電流表示數(shù)增大B、電壓表示數(shù)增大C、燈泡變亮D、燈泡變暗答案〔C〕〔三〕總結(jié)電感和電容對交流的阻礙作用既與電感、電容有關(guān)，還與交流的頻率有關(guān)，這種關(guān)系為：電感：通直流，阻交流；通低頻，阻高頻。電容：通交流，隔直流；通高頻，阻低頻。素質(zhì)教育目標(biāo)知識教學(xué)點1．了解變壓器的構(gòu)造及工作原理。2．掌握理想變壓器的電壓、電流與匝數(shù)間關(guān)系。3．掌握理想變壓器工作規(guī)律并能運用解決實際問題。能力訓(xùn)練點1．

通過觀察演示實驗，培養(yǎng)學(xué)生物理觀察能力和正確讀數(shù)的習(xí)慣。2．

從變壓器工作規(guī)律得出過程中培養(yǎng)學(xué)生處理實驗數(shù)據(jù)及總結(jié)概括能力。3．

從理想變壓器概念引入使學(xué)生了解物理模型建立的根底和建立的意義。德育滲透點1．通過原副線圈的匝數(shù)與繞線線徑關(guān)系中體會物理學(xué)中的和諧、統(tǒng)一美。2．讓學(xué)生充分體會能量守恒定律的普遍性及辯證統(tǒng)一思想。3．培養(yǎng)學(xué)生尊重事實，實事求是的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。重點、難點、疑點及解決方法重點變壓器工作原理及工作規(guī)律。難點(1)理解副線圈兩端的電壓為交變電壓。(2)推導(dǎo)變壓器原副線圈電流與匝數(shù)關(guān)系。(3)掌握公式中各物理量所表示對象的含義。疑點變壓器鐵心是否帶電即如何將電能從原線圈傳輸出到副線圈。解決方法(1)通過演示實驗來研究變壓器工作規(guī)律使學(xué)生能在實驗根底上建立規(guī)律。(2)通過理想化模型建立及理論推導(dǎo)得出通過原副線圈電流與匝數(shù)間的關(guān)系。(3)通過運用變壓器工作規(guī)律的公式來解題使學(xué)生從實踐中理解公式各物理量的含義。三、課時安排3課時教具準(zhǔn)備可拆式變壓器、投影交流電流表(2只)、投影交流電壓表(2只)、導(dǎo)線假設(shè)干學(xué)生電源、小電珠(5只、，0.3A)、電鍵(4只)學(xué)生活動設(shè)計1．通過參與演示實驗觀察、數(shù)據(jù)處理、得出結(jié)論的全過程，使學(xué)生獲得新知識。2．通過提問引發(fā)學(xué)生思考，并應(yīng)用學(xué)到的知識來解決實際問題。4．通過練習(xí)掌握公式的應(yīng)用及理解公式各物理量的含義。六、教學(xué)過程(一)明確目標(biāo)通過實驗得出變壓器工作規(guī)律并能運用解決實際問題。(二)整體感知這節(jié)內(nèi)容承上啟下，它是電磁感應(yīng)知識與交變電流概念的綜合應(yīng)用，表達(dá)出了交變電流的優(yōu)點，為電能輸送奠定了根底。(三)重點、難點的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程1．引入新課幻燈打出一組數(shù)據(jù)從以上表格可看到各類用電器額定工作電壓往往不同，可我們國家民用統(tǒng)一供電均為220V，那這些元件是如何正常工作的呢？出示已拆錄音機(jī)，指出變壓器。這就靠我們這節(jié)將要學(xué)習(xí)的變壓器來實現(xiàn)升壓、降壓，從而使我們各類用電器在供電電壓220V以下都能正常工作。出示可拆式變壓器2．講授新課我們先來了解變壓器的構(gòu)造，請同學(xué)觀察實物并答復(fù)變壓器由哪些局部組成。變壓器由一個閉合鐵心和兩個繞在鐵心上的線圈組成。閉合鐵心是由極薄彼此絕緣的硅鋼片疊壓而成，(實物呈現(xiàn)，各組由前往后傳)現(xiàn)在我們用符號來表示變壓器。強(qiáng)調(diào)線圈必須繞在鐵心其中與電源連接叫原線圈，也叫初級線圈。另一個與負(fù)載連接叫副線圈，也叫次級線圈。接下來我們再來研究變壓器的工作原理。原副線圈都是用絕緣導(dǎo)線繞成，原副線圈彼此間沒有直接關(guān)系。但閉合鐵芯使原副線圈發(fā)生了聯(lián)系。原線圈輸入交變電壓，那么原線圈中就有交變電流，請同學(xué)們思考鐵芯閉合與沒有閉合兩種情況的磁感線分布圖。當(dāng)鐵芯閉合，原線圈產(chǎn)生的磁感線幾乎全局部布在鐵芯內(nèi)部。當(dāng)鐵芯不閉合副線圈通過的磁通量減少。由于原線圈中通的是交變電流，因而鐵芯中的磁通量是變化的，這樣副線圈兩端有電壓嗎？為什么[演示]因為通過副線圈的磁通量也發(fā)生變化那副線圈兩端電壓U2變化嗎？為什么？感應(yīng)電動勢大小與磁通量變化快慢有關(guān)，那副線圈的磁通量變化均勻嗎？如果通過線圈的磁通量均勻變化時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小不變。副線圈中的磁通量做周期性變化，所以U2為交變電壓?？偨Y(jié)如下～U1—～l1—～Φ—～U2從能量角度看，顯然變壓器不能產(chǎn)生電能，它只是通過交變磁場傳輸電能。電能——磁場能——電能變壓器能改變直流電壓嗎？為什么？不能?？赡苡芯植繉W(xué)生難以理解，可分析假設(shè)為直流情況，鐵芯中有磁感線但鐵芯中的磁通量不變。即通過副線圈的磁通量不變?！郩2＝0[演示]按圖2原線圈接直流電壓10V，那么請學(xué)生觀察伏特表的讀數(shù)。我們接下來討論副線圈兩端電壓U2與原線圈兩端電壓U1有什么關(guān)系？(局部學(xué)生可能只認(rèn)為與副線圈匝數(shù)n2有關(guān))接下來，請大家來看演示實驗。拿出儀器逐個向?qū)W生介紹，并連接好電路如下。那如何來設(shè)計我們記錄的數(shù)據(jù)表格呢？在學(xué)生設(shè)計根底上在黑板上作出表格如下請兩位學(xué)生上臺來操作，大家積極參與讀數(shù)，共同完成以上表格。在此過程注意學(xué)生讀數(shù)是否準(zhǔn)確(估讀問題)，并及時加以糾正。學(xué)生完成后，請兩位學(xué)生手摸鐵芯。如何處理數(shù)據(jù)？引導(dǎo)學(xué)生觀察記錄數(shù)據(jù)，體會可能存在電壓與匝數(shù)成正比。由計算結(jié)果能得出什么結(jié)論？在實驗誤差范圍內(nèi)，原副線圈的電壓與原副線圈的匝數(shù)成正比磁感線分布原副線圈完全一致嗎？有一局部磁感線從閉合鐵芯中漏失。使得副線圈磁感線分布疏于原線圈的磁感線分布。[演示]按圖4接好電路，請學(xué)生觀察鐵芯閉合時與鐵芯斷開時小電珠的亮度差異。鐵芯不閉合，燈明顯變暗。由上述可知，通過原線圈的電流不變，假設(shè)副線圈通過的磁通量減少(漏磁)那么副線圈兩端的電壓減少。由于漏磁使得能量有損失。同時因為原副線圈的繞線有阻值，當(dāng)電流流過時也有內(nèi)能產(chǎn)生，使得電能損失?！郟入＞P輸同時由于通過鐵芯的磁感線反復(fù)磁化時也產(chǎn)生焦耳熱(請加以證明)，組成變壓器鐵芯的硅鋼片不是一整塊，而是極薄的一片一片疊壓而成，就是為了減少這局部的內(nèi)能損失。原副線圈有電阻通過電流時也會產(chǎn)生焦耳熱。所以P入＞P輸．一只變壓器如果磁感線沒有漏失，線圈和鐵芯都不發(fā)熱，那么這只變壓器便是無電能損耗的理想變壓器。在這種情況下，變壓器輸出電功率必然等于輸入電功率。即P入=P出理想化是科學(xué)研究中常用的重要方法，其要領(lǐng)是“分清主次，抓住主要矛盾”。建立理想變壓器模型，不僅有理論上的意義，而且為提高實際變壓器效率指出了方向。上臺板演，教師批改，注意標(biāo)準(zhǔn)問題。解設(shè)變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1n2，端電壓為U1U2，通過的電流為I1、I2那么：P入＝U1I1P出=U2I2又∵理想變壓器∴P入＝P出∴U1I1＝U2I2變壓器工作時，通過原線圈和副線圈中的電流跟它們的匝數(shù)成反比當(dāng)原副線圈匝數(shù)一定，原線圈電流隨副線圈電流增大怎么變化呢？我們來看以下演示實驗實驗電路出示幻燈其中n1＝1600匝，n2＝400匝A．請學(xué)生觀察隨著K閉合的增加，觀察的變化情況，并思考為什么？幾乎不變。隨著閉合的燈泡增多，副線圈所接的電阻變小，電壓不變，所以電流增大。或者B．將副線圈的匝數(shù)改為200匝，請學(xué)生觀察燈的亮度，并說明為什么？C．將原線圈的匝數(shù)改為800匝，請學(xué)生觀察燈的亮度，并說明為什么？D．假設(shè)A1允許通過電流為3安培，那么副線圈至多可接幾盞小電珠？E．假設(shè)A1改為同規(guī)格的小電珠，那么當(dāng)S1、S2、S3、S4均閉合且4只小電珠正常發(fā)光，那么由A1所改的小電珠會燒毀嗎？為什么？公式應(yīng)用必須靈活，結(jié)合實際。一定要注意公式中各物理量的含義，不能張冠李戴。U1、U2指原副線圈兩端的電壓，I1、I2指通過原副線圈的電流強(qiáng)度。斷開電源，將變壓器拆下，問剛剛是哪個為原線圈，哪個作為副線圈。降壓變壓器，所以：n2＜n1?？扇绾稳ヅ袆e匝數(shù)的多少？出示原副線圈實物。降壓變壓器由于原副線圈的電阻不為零，所以總有電能損耗P損=I2R，降壓變壓器哪個通過線圈電流大？為什么？P入=P出即U1I1＝U2I2∵U1＞U1∴I1＜I2副線圈的通過的電流大，那么為了減少電能的損耗，所以必須減少線徑相對小些(經(jīng)濟(jì)，重量)。這樣高壓線圈匝數(shù)多，線徑小，低壓線圈電流大，匝數(shù)少，線徑大。將變壓器原副線圈非常和諧地繞在鐵芯上，非常美觀。反之那么不符合物理規(guī)律，也不美觀?！靖字R精講】課文全解一、變壓器1．定義：用來改變交流電壓的設(shè)備，稱為變壓器．說明：變壓器不僅能改變交變電流的電壓，也能改變交變電流的電流，但是不能改變恒定電流．2．構(gòu)造：變壓器由一個閉合鐵芯〔是由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成的〕和兩個線圈〔用絕緣導(dǎo)線繞制〕組成的．原線圈：和交流電源相連接的線圈〔匝數(shù)為n1〕．副線圈：和負(fù)載相連接的線圈〔匝數(shù)為n2〕．許多情況副線圈不只一個．二、理想變壓器1．理想變壓器是一種理想模型．理想變壓器是實際變壓器的近似．理想變壓器有三個特點：〔1〕鐵芯封閉性好，無漏磁現(xiàn)象，即穿過原、副線圈兩繞組每匝的磁通量Φ都一樣．每匝線圈中所產(chǎn)生感應(yīng)電動勢相等．〔2〕線圈繞組的電阻不計，無能損現(xiàn)象．〔3〕鐵芯中的電流不計，鐵芯不發(fā)熱，無能損現(xiàn)象．說明：大型變壓器能量損失都很小，可看作理想變壓器，本章研究的變壓器可當(dāng)作理想變壓器處理．2．理想變壓器的變壓原理變壓器工作的原理是互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象即是變壓器變壓的成因．當(dāng)變壓器原線圈上加上交變電壓，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，這個交變磁通量既穿過原線圈，也穿過副線圈，在原、副線圈中都要引起感應(yīng)電動勢．如果副線圈電路是閉合的，在副線圈中就產(chǎn)生交變電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量．這個交變磁通量既穿過副線圈，也穿過原線圈，在原、副線圈中同樣要引起感應(yīng)電動勢．在原、副線圈中由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象．在變壓器工作時，由于原、副線圈使用同一個鐵芯，因而穿過原、副線圈〔每匝〕的磁通量Φ及磁通量的變化率均相同，在原、副線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與它們的匝數(shù)成正比．3．能量轉(zhuǎn)換：變壓器是把電能轉(zhuǎn)化為磁場能又把磁場能轉(zhuǎn)化為電能的裝置．4．理想變壓器的根本關(guān)系〔1〕輸出功率等于輸入功率P出＝P入，U1I1＝U2I2．〔2〕原副線圈兩端的電壓跟匝數(shù)成正比，．〔3〕原副線圈中的電流跟匝數(shù)成反比〔僅限一個副線圈〕，．〔4〕原副線圈的交變電流的周期T和頻率f相同．5．理想變壓器的三個決定關(guān)系〔1〕理想變壓器輸出功率決定輸入功率．當(dāng)副線圈空載時，變壓器的輸出功率為零，輸入功率也為零，并且輸入功率隨著負(fù)載的變化而變化．假設(shè)同時有多組副線圈工作，那么U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn成立．〔2〕理想變壓器副線圈兩端電壓由原線圈兩端電壓和匝數(shù)比所決定．無論副線圈是否有負(fù)載，是單組還是多組，每組副線圈兩端電壓與原線圈兩端電壓都滿足＝…．〔3〕理想變壓器副線圈中的電流決定原線圈中的電流．原線圈中的電流隨副線圈中電流的增大而增大，當(dāng)有幾組副線圈時，原、副線圈中的電流關(guān)系為n1I1＝n2I2＋n3I3＋…，其中n2、n3…為工作的副線圈的匝數(shù)．說明：〔1〕理想變壓器工作時，假設(shè)增加負(fù)載，相當(dāng)于負(fù)載電阻減小，從而副線圈中的電流增大，此時原線圈中電流也增大；假設(shè)減少負(fù)載，相當(dāng)于負(fù)載電阻增大，從而副線圈中的電流減小，此時原線圈中的電流減??；假設(shè)副線圈空載時，副線圈中的電流為零，那么原線圈中的電流也為零．〔2〕原副線圈如果分別采用雙線繞制，使原副線圈都是由兩個線圈組合而成，當(dāng)電流通過時，要根據(jù)在線圈中形成的磁通量方向確定其等效匝數(shù)．〔3〕接在原、副線圈回路中的電表均視為理想電表，其內(nèi)阻的影響忽略不計．三、幾種常用的變壓器1．自耦變壓器〔1〕自耦變壓器的示意圖如圖17－4－2所示．圖17－4－2〔2〕特點：鐵芯上只繞有一個線圈．〔3〕用途：可升高電壓，也可降低電壓．如果把整個線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一局部，就可以降低電壓〔圖17－4－2甲〕；如果把線圈的一局部作原線圈，整個線圈作副線圈，就可以升高電壓〔圖17－4－2乙〕．2．調(diào)壓變壓器〔1〕構(gòu)造：線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，如圖17－4－3所示．圖17－4－3〔2〕變壓方法：AB之間加上輸入電壓U1，移動滑動觸頭P的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2．3．互感器〔1〕用途：把高電壓變成低電壓，或把大電流變成小電流．〔2〕分類：①電壓互感器如圖17－4－4所示，用來把高電壓變成低電壓．它的原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈上接入交流電壓表．根據(jù)電壓表測得的電壓U2和銘牌上注明的變壓比〔U1/U2〕，可以算出高壓電路中的電壓．為了工作平安，電壓互感器的鐵殼和副線圈應(yīng)該接地．圖17－4－4圖17－4－5②電流互感器如圖17－4－5所示，用來把大電流變成小電流．它的原線圈串聯(lián)在被測電路中，副線圈上接入交流電流表．根據(jù)電流表測得的電流I2和銘牌上注明的變流比〔I1/I2〕可以算出被測電路中的電流．如果被測電路是高壓電路，為了工作平安，同樣要把電流互感器的外殼和副線圈接地．問題全解問題1：變壓比、變流比公式的適用范圍．理想變壓器各線圈兩端電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系式，不僅適用于原、副線圈只有一個的情況．而且適用于有多個副線圈的情況．這是因為理想變壓器的磁通量是全部集中在鐵芯內(nèi)的，因此穿過每組線圈的磁通量的變化率是相同的，因而每組線圈中產(chǎn)生的電動勢和匝數(shù)成正比．在線圈內(nèi)阻不計的情況下，線圈兩端的電壓就等于線圈中產(chǎn)生的電動勢，故每組線圈兩端電壓都與匝數(shù)成正比．可見公式是普遍適用的關(guān)系式，既適用于原、副線圈間電壓的計算．也適用于任意的兩個副線圈間電壓的計算，但理想變壓器原、副線圈中電流與匝數(shù)成反比的關(guān)系式只適用于原、副線圈各有一個的情況，一旦有兩個或多個副線圈時，該關(guān)系式便不適用．這種情況下，可應(yīng)用理想變壓器輸入功率和輸出功率相等的關(guān)系列出