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2020山東教師招聘考試:高中物理《探究感應電流產生條件》教案

2020-05-09 14:16:58

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【教學目標】

1.知識與技能

(1).理解什么是電磁感應現象;

(2).知道產生感應電流的條件;

(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。

2.過程與方法

學會通過實驗觀察、記錄結果、分析論證得出結論的科學探究方法

3.情感、態度與價值觀

(1).通過觀察演示實驗,歸納出利用磁場產生電流的條件,培養學生的觀察概況能力。

【教學重點】

通過實驗觀察和實驗探究,理解感應電流的產生條件。

【教學難點】

閉合電路磁通量的變化。

【教學過程】

(一)復習導入

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,垂直勻強磁場b放置,則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。

“科學技術是第一生產力。”在漫漫的人類歷史長河中,隨著科學技術的進步,一些重大發現和發明的問世,極大地解放了生產力,推動了人類社會的發展,特別是我們剛剛跨過的二十世紀,更是科學技術飛速發展的時期。經濟建設離不開能源,人類發明也離不開能源,而最好的能源是電能,可以說人類離不開電。飲水思源,我們忘不了為發現和使用電能做出卓越貢獻的科學家——法拉第。

1820年奧斯特發現了電流的磁效應,法拉第由此受到啟發,開始了“由磁生電”的探索,經過十年堅持不懈的努力,于1831年8月29日發現了電磁感應現象,開辟了人類的電氣化時代。

本節課我們就來探究電磁感應的產生條件。

(二)新課講授

1、實驗觀察

(1)閉合電路的部分導體切割磁感線

在初中學過,當閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時,電路中會產生感應電流

演示:導體左右平動,前后運動、上下運動。觀察電流表的指針觀察實驗,記錄現象。

導體棒的運動 表針的擺動方向 導體棒的運動 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

結論:只有左右平動時,導體棒切割磁感線,有電流產生,前后平動、上下平動,導體棒都不切割磁感線,沒有電流產生。

還有哪些情況可以產生感應電流呢?

(2)向線圈中插入磁鐵,把磁鐵從線圈中拔出

演示: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,把觀察到的現象記錄。

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

結論:只有磁鐵相對線圈運動時,有電流產生。磁鐵相對線圈靜止時,沒有電流產生。

(3)模擬法拉第的實驗

演示:線圈A通過變阻器和開關連接到電源上,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中是否有電流產生。把觀察到的現象記錄

觀察實驗,記錄現象。

開關閉合瞬間 有電流產生

開關斷開瞬間 有電流產生

開關閉合時,滑動變阻器不動 無電流產生

開關閉合時,迅速移動變阻器的滑片 有電流產生

結論:只有當線圈A中電流變化時,線圈B中才有電流產生。

2、分析論證

分組討論,學生代表發言。

演示實驗1中,部分導體切割磁感線,閉合電路所圍面積發生變化(磁場不變化),有電流產生;當導體棒前后、上下平動時,閉合電路所圍面積沒有發生變化,無電流產生。

演示實驗2中,磁體相對線圈運動,線圈內磁場發生變化,變強或者變弱(線圈面積不變),有電流產生;當磁體在線圈中靜止時,線圈內磁場不變化,無電流產生。(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,導致線圈B內磁場發生變化,變強或者變弱(線圈面積不變),有電流產生;當線圈A中電流恒定時,線圈內磁場不變化,無電流產生。(如圖4.2-5)

3、歸納總結

請大家思考以上幾個產生感應電流的實例,能否從本質上概括出產生感應電流的條件?

實例1中,部分導體切割磁感線,磁場不變,但電路面積變化,從而穿過電路的磁通量變化,從而產生感應電流;實例2中,導體插入、拔出線圈,線圈面積不變,但磁場變化,同樣導致磁通量變化,從而產生感應電流;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,最終導致線圈B中磁通量變化,從而產生感應電流。從這三個實例看見,感應電流產生的條件,應是穿過閉合電路的磁通量變化。

引起感應電流的表面因素很多,但本質的原因是磁通量的變化。因此,電磁感應現象產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電流產生。

4、電磁感應中的能量轉化

電有電場能,磁有磁場能,電磁感應與能量守恒與轉化有無關系呢?

下面從能量角度分析電磁感應現象。

[分析] 實驗一、消耗機械能---電能發電機 實驗三、電能由a螺線管轉移到b螺線管變壓器

結論:電磁感應現象同樣遵循能量轉化與守恒定律。

【小結作業】

教師小結:本節課我們通過實驗探究,總結出了磁生電的條件:即穿過閉合回路的磁通量發生變化,在閉合回路中就產生感應電流。其中我們對磁通量的變化應該加深理解,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,從而使回路產生感應電流。查閱資料并自主設計實驗進行驗證。

【板書設計】

第二節:探究電磁感應的產生條件

一、復習磁通量

1、定義:面積為S,垂直勻強磁場b放置,則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。

2、公式:φ=B·S

3、單位:韋伯(wb) 1wb=1T·m2

二、產生感應電流的條件

1、閉合回路

2、回路中的磁通量發生變化,B、S、θ變化。

三、電磁感應中的能量轉化

電磁感應現象同樣遵循能量轉化與守恒定律。

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