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1、第四章 电磁感应 4.2 探究电磁感应的产生条件新课标要求（一）知识与技能1知道产生感应电流的条件。2会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。（二）过程与方法学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法（三）情感、态度与价值观渗透物理学方法的教育，通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。教学重点通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。教学难点感应电流的产生条件。教学方法实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法教学用具：条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干，CAI 课件，计
2、算机等。教学过程（一）引入新课教师：“科学技术是第一生产力。”在漫漫的人类历史长河中，随着科学技术的进步，一些重大发现和发明的问世，极大地解放了生产力，推动了人类社会的发展，特别是我们刚刚跨过的二十世纪，更是科学技术飞速发展的时期。经济建设离不开能源，人类发明也离不开能源，而最好的能源是电能，可以说人类离不开电。饮水思源，我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家法拉第。1820 年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于 1831 年 8 月 29 日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。本节课我们就来探究电磁感应的产生条件
3、。（二）进行新课1、实验观察（1）闭合电路的部分导体切割磁感线教师：在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图 4.2-1所示。演示：导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表 1 中。如图所示。学生：观察实验，记录现象。表 1导体棒的运动 表针的摆动方向 导体棒的运动 表针的摆动方向向右平动 向左 向后平动 不摆动向左平动 向右 向上平动 不摆动向前平动 不摆动 向下平动 不摆动结论：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。还有哪些情况可以产生感应电流呢？（2）
4、向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出演示：如图 4.2-2 所示。把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表 2 中。学生：观察实验，记录现象。表 2磁铁的运动 表针的摆动方向 磁铁的运动 表针的摆动方向N 极插入线圈 向右 S 极插入线圈 向左N 极停在线圈中 不摆动 S 极停在线圈中 不摆动N 极从线圈中抽出 向左 S 极从线圈中抽出 向右结论：只有磁铁相对线圈运动时，有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。（3）模拟法拉第的实验演示：如图 4.2-3 所示。线圈 A 通过变阻器和开关连接到电源上，线圈 B 的两端与电流
5、表连接，把线圈A 装在线圈 B 的里面。观察以下几种操作中线圈 B 中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表 3 中。学生：观察实验，记录现象。表 3操作 现象开关闭合瞬间 有电流产生开关断开瞬间 有电流产生开关闭合时，滑动变阻器不动 无电流产生开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片 有电流产生结论：只有当线圈 A 中电流变化时，线圈 B 中才有电流产生。2、分析论证教师：通过上节课的学习我们就已经知道，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。试以上面三个演示实验为例，对以上结论进行分析论证。学生：分组讨论，学生代表发言。学生甲：演示实验 1 中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生
6、变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。学生乙：演示实验 2 中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图 4.2-4）学生丙：演示实验 3 中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈 A 中电流变化，导致线圈B 内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈 A 中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图 4.2-5）教师点评：通过大家的论证，我们得出结论：“磁生电”的确是一种在变化、运动的过程中才能出
7、现的效应。3、归纳总结教师：大家回想一下什么是磁通量？写出计算公式和它的单位。说出磁通量的物理意义以及引起磁通量变化的因素。学生：（1）一个面积为 S 的平面垂直一个磁感应强度为 B 的匀强磁场放置，则 B 与 S 的乘积叫做穿过这个面的磁通量。（2）公式：=BS（3）单位：韦伯（Wb） 1Wb=1T1m2=1Vs（4）物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁场越强，穿过它的磁感线条数越多，磁通量就越大。当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为零。（5）磁场变化、面积变化都会引起磁通量的变化。教师：请大家思考以上几个产生感应电流的实例，能否
8、从本质上概括出产生感应电流的条件？学生：实例 1 中，部分导体切割磁感线，磁场不变，但电路面积变化，从而穿过电路的磁通量变化，从而产生感应电流；实例 2 中，导体插入、拔出线圈，线圈面积不变，但磁场变化，同样导致磁通量变化，从而产生感应电流；实例 3 中，通断电的瞬间，滑动变阻器的滑动片迅速滑动的瞬间，都引起线圈 A 中电流的变化，最终导致线圈 B 中磁通量变化，从而产生感应电流。从这三个实例看见，感应电流产生的条件，应是穿过闭合电路的磁通量变化。教师：同学们分析、总结得很好，引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：只要穿过闭合电路的磁通
9、量变化，闭合电路中就有感应电流产生。（三）课堂总结 多媒体辅助教学教师：打开计算机，演示自制 CAI 课件，重现探究过程，巩固、升华所学知识，实现从感性认识到理性认识的飞跃。1、研究背景（从奥斯特发现电流磁效应开始，法拉第受到对称性思考的启发开始探究电磁感应产生的条件）2、实验一，部分导体切割磁感线运动（磁场不变，面积变化，产生感应电流）3、实验二，磁体插入、把出线圈（面积不变、磁场变化，产生感应电流）4、实验三，模拟法拉第的实验 5、实验总结（总结电磁感应产生的实质，实现从感性认识到理性认识的飞跃）6、电磁感应现象遵守能量守恒（知识拓展）7、典型例题（学以致用，巩固升华）点评：电脑模拟，形象
10、直观，巩固升华。课余作业1、学习兴趣小组课下按照课本第 8 页“做一做”栏目描述的实验摇绳能发电吗？，并对实验结果进行讨论，写出实验报告，各小组互相交流、讨论。2、书面完成 P8“问题与练习”第 5、6、7 题；思考并回答第 1、2、3、4 题。教学体会思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。附：备课资料袋关于磁通量的计算【例 1】如图所示，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中有一面积为 S 的矩形线圈 abcd，垂直于磁场方向放置，现使线圈以 ab
11、边为轴转 180，求此过程磁通量的变化？错解：初态 ，末态 ，故 。错解分析：错解中忽略了磁通量的正、负。正确解法：初态中 ，末态 ，故 关于电磁感应现象产生的条件【例 2】在图所示的条件下，闭合矩形线圈中能产生感应电流的是（ ）解析：产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，引起磁通量变化的原因有：（1）磁感应强度 B 发生变化（2）线圈的面积 S 发生变化；（3）磁感应强度 B 和面积 S 的夹角发生变化。对于 A选项因为线圈平面平行于磁感线，在以 为轴转动过程中，线圈平面始终与磁感线平行，磁通量始终为零；B 选项中，线框平面也与磁感线平行，磁通量为零，竖直向上运动过程中，线框平面
12、始终与磁感线平行，磁通量始终为零，故无感应电流产生；C 选项中，线框边与磁感线平行，与 B 选项同，故无感应电流产生；D 选项随着线框的转动，B 与 S 都不变，B 又垂直于 S，所以 始终不变，故 D 不对；而 E 选项，图示状态 ，转过 90时 ，因此产生感应电流。F 选项螺线管内通入交流电，电流大小方向在变，因此磁场强弱、方向也在变，所以穿过线框的磁通量发生变化，产生感应电流。答案：EF【例 3】（综合性思维点拨）如图（甲）所示，有一通电直导线 MN 水平放置，通入向右的电流 I，另有一闭合线圈 P 位于导线正下方且与导线位于同一竖直平面，正竖直向上运动。问在线圈 P 到达 MN 上方的
13、过程中，穿过 P 的磁通量是如何变化的？在何位置时 P 中会产生感应电流？解：根据直流电流磁场特点，靠近导线处磁场强，远离导线处磁场弱。把线圈 P 从 MN 下方运动到上方过程中的几个特殊位置如图（乙）所示，可知磁通量增加，磁通量减小，磁通量增加，磁通量减小，所以整个过程磁通量变化经历了增加减小增加减小，所以在整个过程中 P 中都会有感应电流产生。关于电磁感应现象的实际应用【例 4】如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈 A 和 B。线圈 A 跟电源连接，线圈 B 的两端接在一起，构成一个闭合回路。在断开开关 S 的时候，弹簧 E 并不能立即将衔铁 D 拉起，因而不能使
14、触头 C（连接工作电路）立即离开，过一段时间后触头 C 才能离开，延时继电器就是这样得名的。试说明这种继电器的原理。解析：线圈 A 与电源连接，线圈 A 中有恒定电流，产生恒定磁场，有磁感线穿过线圈 B，但穿过线圈 B的磁通量不变化，线圈 B 中无感应电流。断开开关 S 时，线圈 A 中电流迅速减减小为零，穿过线圈 B 的磁通量也迅速减少，由于电磁感应，线圈 B 中产生感应电流，由于感应电流的磁场对衔铁 D 的吸引作用，触头 C 不离开；经过一小段时间后感应电流减弱，感应电流磁场对衔铁 D 的吸引力减小，当弹簧 E 的作用力比磁场力大时，才将衔铁 D 拉起，触头 C 离开点评：这是一道解释型论
15、述题，关键是分析清楚题中有哪些过程及过程与过程间有哪些联系，分析清楚从现象的产生、发展、到结果，引起了哪几个物理量的变化以及怎样变化。本题中当 S 闭合时，线圈 A 的磁场对衔铁 D 的吸引，使工作电路正常工作。断开 S 时，线圈 B 中的感应电流的磁场，继续对衔铁 D 发生吸引力作用，但作用力逐渐减小直至弹簧将衔铁拉起，工作电路断开。电磁感应现象与生活、生产、联系非常紧密，解答这种题的关键是从实际问题中提炼出我们所学过的物理模型，然后按相应方法求解。研究产生感应电流的条件 一、教学目标 1、知识与技能 （1）知道产生感应电流的条件。 （2）通过实验进行比较和思考，概括出产生感应电流的条件。
16、（3）理解“不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路 中就有感应电流产生。 2、过程与方法（1）通过三个实验的探究，进一步理解电和磁之间的相互联系。 （2）通过三个实验的探究，进一步理解控制变量的实验方法。 （3）通过体验实验探究过程，进一步强化实验观察、分析、归纳及总结的方法。3、情感态度与价值观通过体验探究过程，领略到物理规律形成的一条重要途径，即设想-实验- -规律，形成科学的思维方式和思维习惯。二、教学重点 通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。三、教学难点 感应电流的产生条件。四、教学流程图 引入新课-探究实验 1：利用蹄形磁铁的磁场-讨论、归纳-探究实验 2： 利用条形磁铁的磁场-讨论、归纳-探究实验 3：利用通电螺线管的磁场- -讨论、归纳-总结：产生感应电流的条件五、教学过程 1、引入新课 1820 年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生 电”的探索
