【教案】沪科版高中物理选修（3-2）第1章第1节《电磁感应——划时代的发现》学案.docVIP

学案1　电磁感应——划时代的发现 [学习目标定位] 1.能理解什么是电磁感应现象.2.能记住产生感应电流的条件.3.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.4.能说出磁通量变化的含义.5.会利用电磁感应产生的条件解决实际问题． 1．磁通量的计算公式Φ＝BS的适用条件是匀强磁场且磁感线与平面垂直．若在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁场方向上的投影面积． 2．磁通量是标量，但有正、负之分．一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“＋”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“－”． 3．由Φ＝BS可知，磁通量的变化有三种情况： (1)磁感应强度B不变，有效面积S变化； (2)磁感应强度B变化，有效面积S不变； (3)磁感应强度B和有效面积S同时变化． 一、法拉第发现电磁感应的艰难历程 1．新课题的提出：奥斯特发现了电流的磁效应，即“电转化为磁”，根据对称思维的方法，法拉第在1822年提出了自己的新课题：“把磁转变为电”． 2．思维定势路漫长：法拉第在很长一段时间内基本上做了两类实验：一是将两根导线并列放置，将其中一根导线通以电流，希望在另一根导线中感应出电流；二是在强磁体旁边放置导线或线圈，希望在导线或线圈中感应出电流．这两类实验成功了吗？没有． 3．偶然发现犹迷茫：法拉第重做改进后的实验，在接电池的线圈电路里，当把开关闭合或断开时，导线下方的小磁针都突然跳动一下，当电路维持接通状态，小磁针不动． 4．深入探究得真谛：法拉第的进一步实验表明：“把磁转变为电”不是一种稳态效应，而是一种在变化、运动过程中才会出现的效应．法拉第把这种由磁得到电的现象叫做电磁感应现象．产生的电流叫做感应电流． 二、探究感应电流产生的条件 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感应电流. 一、磁通量及其变化 [问题设计] 如图1所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.试求： (1)框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？ (2)若框架绕OO′转过60°，则穿过框架平面的磁通量为多少？ (3)若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？ (4)若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？图1 答案　(1)BS　(2)BS　(3)－BS　(4)－2BS [要点提炼] 1．磁通量的计算 (1)公式：Φ＝BS (2)适用条件：①匀强磁场，②磁场方向和平面垂直． (3)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥，S⊥为平面在垂直磁场方向上的投影面积，在应用时可将S投影到与B垂直的方向上，如图2所示Φ＝BSsin_θ. (4)磁通量与线圈的匝数无关． 2．磁通量的变化量ΔΦ图2 (1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS. (2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S. (3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS. 特别提醒　计算穿过某平面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、负值，如原磁通量Φ1＝BS，当平面转过180°后，磁通量Φ2＝－BS，磁通量的变化量ΔΦ＝－2BS. 二、感应电流的产生条件 [问题设计] 1．实验1：如图3所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生．(填“有”或“无”) 图3 2．实验2：如图4所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生(填“有”或“无”)． 图4 3．实验3：如图5所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器滑动触头不动时，电流表中无电流产生(填“有”或“无”)． 图5 4．上述三个实验产生感应电流的情况不同，但其中肯定有某种共同的原因，完成下表并总结产生感应电流的条件. 实验1 闭合电路中磁感应强度B①变化，闭合电路的面积S②不变 共同原因：⑥闭合电路中⑦磁通量发生变化 实验2 闭合电路中磁感应强度B不变，闭合电路的面积S③变化 实验3 闭合电路中磁感应强度B④变化，闭合电路的面积S⑤不变 总结　实验1是磁体即磁场运动改变磁通量；实验2是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为“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感应电流”． [要点提炼] 1．产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化． 2．特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意： (1)导体是否将磁感线“割