2019-2020年高中物理第1章电磁感应第1节磁生电的探索教学案鲁科版选修3-2

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1、2019-2020年高中物理第1章电磁感应第1节磁生电的探索教学案鲁科版选修3-2一、电磁感应的探索历程事件意义电生磁1820年，奥斯特发现了电流的磁效应拉开了研究电与磁相互关系的序幕磁生电菲涅耳、安培、科拉顿、亨利等致力于磁生电的研究科学探索是曲折的，真理追求是执着的1831年，法拉第发现了电磁感应现象揭示了电和磁的内在联系，引领人类进入电气时代二、感应电流的产生条件1．探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图111)图111实验操作实验现象(有无电流)分析论证导体棒静止无闭合电路包围的面积变化时，电路中有电流产生；闭合电路包围的面积不变时，电路

2、中无电流产生导体棒平行磁感线运动无导体棒切割磁感线运动有2．探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图112)图112实验操作实验现象(有无电流)分析论证N极插入线圈有线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流N极停在线圈中无N极从线圈中抽出有S极插入线圈有S极停在线圈中无S极从线圈中抽出有3．模拟法拉第的实验(如图113)图113实验操作实验现象(线圈B中有无电流)分析论证开关闭合瞬间有线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；磁场不变时，线圈B中无感应电流开关断开瞬间有开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动无开关保持闭

3、合，迅速移动滑动变阻器的滑片有4．实验结论利用磁场产生电流的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生电流。1．自主思考——判一判(1)法拉第不但发现了电流的磁效应，还发现了电磁感应现象。(×)(2)磁通量虽然有正、负之分，但磁通量是标量。(√)(3)穿过闭合线圈的磁通量发生变化，一定能产生感应电流。(√)(4)闭合线圈做切割磁感线运动，一定能产生感应电流。(×)(5)闭合线圈和磁场发生相对运动，不一定能产生感应电流。(√)2．合作探究——议一议(1)为什么许多大物理学家对“磁生电”的探索失败，而法拉第却能成功呢？提示：许多大物理学

4、家如菲涅耳、安培、科拉顿、亨利等，他们对磁生电探索失败的原因，可归纳为两条：①“磁生电”是一种在变化运动的过程中才能出现的动态效应，大多数物理学家把它看成了静态效应，静等其变，研究思路不对。②科学实验的多次失败和挫折，使大多数物理学家知难而退、望而却步，而法拉第凭着迎难而上、对科学坚韧不拔的探索精神、献身精神，十年磨一剑，终成大器。(2)只要磁通量变化就有感应电流产生吗？提示：不一定，要产生感应电流需具备两个条件：①闭合回路　②磁通量发生变化如果电路不闭合，即使磁通量发生变化也不会产生感应电流。(3)闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，一定有感应电

5、流吗？提示：不一定。如图所示，线框ABCD仅有一半置入匀强磁场中，当它在磁场中上下运动时，一半线框在做切割磁感线运动，但磁通量未发生变化，故无感应电流产生。当线框向左平动，离开磁场时，线框的磁通量减小，故有电流产生，导体做切割磁感线运动，不是导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合回路的磁通量是否发生变化。磁通量及其变化的分析1．磁通量Φ与其变化量ΔΦ的区别磁通量Φ磁通量的变化量ΔΦ物理意义某时刻穿过某个面的磁感线条数始末时刻穿过某个面的磁通量的差值大小计算Φ＝B·S，S为闭合回路线圈在垂直于磁场方向上的有效面积ΔΦ＝Φ2－Φ1ΔΦ＝

6、B·ΔS(B不变)或ΔΦ＝S·ΔB(S不变)说明穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用Φ＝B·S，应考虑方向相反的磁通量抵消以后所剩余的磁通量与磁场垂直的平面，开始时和转过180°时穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，ΔΦ＝－2B·S，而不是零2．磁通量的计算(1)B与S垂直时(匀强磁场中)：Φ＝B·S。B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积。(2)B与S不垂直时(匀强磁场中)：Φ＝B·S⊥。S⊥为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将S分解到与B垂直的方向上，如图114所示，Φ＝B·Ssinθ。图114(3)磁通量虽然是标量，却有正负之

7、分。当某面积内有方向相反的磁场时，分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和。[典例]　如图115所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb(　　)图115A．Φa＞Φb　　　　B．Φa<ΦbC．Φa＝ΦbD．无法比较[思路点拨]→[解析]　条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内外磁感线的条数相同。②磁铁内外磁感线的方向相反。③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏。两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中

8、的磁感线的俯视图如图所示，穿过圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积Sa＜Sb，两圆环的Φ进相同，而Φ出a＜Φ出b，所