《教科版必修(3-2)《電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒》教案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《教科版必修(3-2)《電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒》教案（4頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 3 / 4 最新教科版必修(3-2)《電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒》教案 【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識(shí)與技能： (1)、了解感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電 動(dòng)勢的概念及不同。 (2)、了解感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因。 (3)、能用動(dòng)生電動(dòng)勢和感生電動(dòng)勢的公式進(jìn)行分析和計(jì)算。 2、過程與方法 通過探.究感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因 ，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和邏輯推 理能力。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀 從電磁感應(yīng)現(xiàn)象中我們找到產(chǎn)生感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢的個(gè)性與共性問題 ，培養(yǎng) 學(xué)生對(duì)不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個(gè)性的辯證唯物主義思想。 【教學(xué)重點(diǎn)】感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)

2、勢。 【教學(xué)難點(diǎn)】感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因。 【教學(xué)方法】類比法、練習(xí)法 【教具準(zhǔn)備】 多媒體課件 【教學(xué)過程】 一、復(fù)習(xí)提問： 1、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么？數(shù)學(xué)表達(dá)式是什 么？ 答：感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量的變化率成正比 ，即 上頌。 . ：t 2、導(dǎo)體在磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢與什么因素有關(guān) ，表達(dá)式是什么，它成立的條 件又是什么？ 答：導(dǎo)體在磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢的大小與導(dǎo)體棒的有效長度、磁場強(qiáng)弱、 導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān),表達(dá)式是E= BLvsin 0?該表達(dá)式只能適用于勻強(qiáng)磁場中。 、引入新課 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，由于引起磁通量的變化

3、的原因不同感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生的機(jī)理也不同 本節(jié)課我們就一起來學(xué)習(xí)感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生的機(jī)理。 三、進(jìn)行新課 (一)、感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢 由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生的機(jī)理也不同 ，一般分為兩種：一 種是磁場不變，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)引起的磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢 ，這種電動(dòng)勢稱 作動(dòng)生電 動(dòng)勢，另外一種是導(dǎo)體不動(dòng)，由于磁場變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電 動(dòng)勢稱作感生電動(dòng) 勢。 1、感應(yīng)電場 19世紀(jì)60年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場理論 中指出，變化的磁場會(huì)在周圍空間激發(fā)一種電場 ，我們把這種電場 叫做感應(yīng)電場。 靜止的電荷激發(fā)的電場叫靜電場 ，靜電場的電場線是

4、由正電 荷發(fā)出，到負(fù)電荷終止，電場線不閉合，而感應(yīng)電場是一種渦旋電場 電場線是封閉的，如圖所示，如果空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由 電荷就會(huì)在電場力的作用下定向移動(dòng) ，而產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo) 體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。 ,感應(yīng)電場的方向也可以由楞次定律來 感應(yīng)電場是產(chǎn)生感應(yīng)電流或感應(yīng)電動(dòng)勢的原因 判斷。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電場的方向相同。 2、感生電動(dòng)勢 (1)產(chǎn)生：磁場變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)電場 ，閉合導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用 下定向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢。 (2)定義：由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢成為感生電動(dòng)勢。 (3)感生電場方向判斷：右手螺旋定則。 例

5、題，在空間出現(xiàn)如圖所示的閉合電場 ，電場線為一簇閉合曲線，這可能是 A乜A AB方向磁場在迅速減弱 B..沿AB方向磁場在迅速增強(qiáng) C.沿BA方向磁場在迅速減弱 D.沿BA方向磁場在迅速增強(qiáng) 分析：根據(jù)電磁感應(yīng)，閉合回路中的磁通量變化時(shí) ，使閉合回路中產(chǎn)生感 應(yīng)電流，該電流可用楞次定律來判斷 ，根據(jù)麥克斯韋電磁理論，閉合回 路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使因?yàn)殚] 合回路中受到了電場力的作用 ，而變化 的磁場產(chǎn)生電場，與是否存在閉合回路沒有關(guān)系 ，故空間磁場變化產(chǎn) 生的電場方向，仍可用楞次定律來判斷 ，四指環(huán)繞方向即感應(yīng)電場的 方向,由此可知AC正確。 正確答案：AC ) 感應(yīng)電場的方向

6、 右手螺旋定則 楞次定律 右手螺旋定則 楞次定律 磁通量的變化情況 點(diǎn)評(píng)：已知感應(yīng)電場方向求原磁通量的變化情況的基本思路是: 3、感生電動(dòng)勢的產(chǎn)生 由感應(yīng)電場使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫做感生電動(dòng)勢 ，感生電動(dòng)勢在電路中的作用就是充 當(dāng)電源，其電路是內(nèi)電路，當(dāng)它和外電路連接后就會(huì)對(duì)外電路供電。 變化的磁場在閉合導(dǎo)體所在的空間產(chǎn)生電場 ，導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下產(chǎn)生感 應(yīng)電流，或者說產(chǎn)生感應(yīng)電.動(dòng)勢。其中感應(yīng)電場就相當(dāng)于電源內(nèi)部所謂的非靜電力 ，對(duì)電荷 產(chǎn)生作用。例如磁場變化時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為 E=NS^B cos 0 △t (二)、洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢 導(dǎo)體

7、切割磁感線時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢 ，該電動(dòng)勢產(chǎn)生的機(jī)理是什么呢？導(dǎo)體切割磁感 線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與哪些因素有關(guān)？他是如何將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的？ 1、動(dòng)生電動(dòng)勢 (1)產(chǎn)生：導(dǎo)體切 割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢 (2)大小：E=BLv(B的方向與v的方向垂直) (3)動(dòng)生電動(dòng)勢大小的推導(dǎo)： ab棒處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)弓11度為 B,垂直紙面向里，棒沿光滑導(dǎo)軌以速度 v勻速向 右滑動(dòng)，已知導(dǎo)軌寬度為L,經(jīng)過時(shí)間t由M運(yùn)動(dòng)導(dǎo)N,如圖所示， 子受到洛倫茲力的作用而引起的。 由法拉第電磁感應(yīng)定律可得: △6 E=—— BS B L vt t = BLv 故動(dòng)生電動(dòng)勢大小為

8、E=BLv。 2、動(dòng)生電動(dòng)勢原因分?析 導(dǎo)體在磁場中切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生 動(dòng)生電動(dòng)勢，它是由于導(dǎo)體中的?自由電 X X X B X X X X 如圖所示，一條直導(dǎo)線 CD在云強(qiáng)磁場B中以速度v向右運(yùn)動(dòng)，并且導(dǎo)線CD與B v的 方向垂直，由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起以速度 v運(yùn)動(dòng)，因此每個(gè)電子受到的洛倫茲力 F 洛=Bev F的方向豎直向下，在力F的作用下，自由電子沿導(dǎo)體向下運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過剩的 負(fù)電荷，導(dǎo)體上端出現(xiàn)過剩的正電荷 ，結(jié)果使導(dǎo)體上端 D的電勢高于下端 C的電勢，出現(xiàn)由D 指向C的靜電場，此電場對(duì)電子的靜電力 F的方向向上，與洛倫茲力F方向相反，隨著導(dǎo)

9、體 兩端正負(fù)電荷的積累，電場不斷增強(qiáng)，當(dāng)作用在自由電子上的靜電力與電子受到的洛倫茲力 相平衡時(shí)，DC兩端產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電勢差如果用另外的導(dǎo)線把 CD兩端連接起來，由于D段 的電勢比C段的電勢高，自由電子在 靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時(shí)針流動(dòng) ，形成逆時(shí) 針方向的電流，如圖乙所示，電荷的流動(dòng)使 CD兩端積累的電荷不斷減少，洛倫茲力又不斷使 自.由電子從D端運(yùn)動(dòng)到C端從而在CD兩端維持一個(gè)穩(wěn)定的電動(dòng)勢。 可見運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體 CD就是一個(gè)電源，D端是電源的正極，C端是電源的負(fù)極，自由電子受洛 倫茲力的用，從D端搬運(yùn)到C端，也可以看做是正電荷受洛倫茲力作用從 C端搬運(yùn)到D端，這 里洛倫茲力就相

10、當(dāng)于電源中的非靜電力 ，根據(jù)電動(dòng)勢的定義，電動(dòng)勢等于單位正電荷從負(fù)極 通過電源內(nèi)部移動(dòng)到電源的正極非靜電力所做的功 ，作用在單位電荷上的洛倫茲力為： F=F 洛 /e=Bv 于是動(dòng)生電動(dòng)勢就是： E=FL=BLv 上式與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致。 （三）、動(dòng)生電動(dòng)勢和感生電動(dòng)勢具有相對(duì)性 動(dòng)生電動(dòng)勢和感生電動(dòng)勢的劃分 ，在某些情況下只有相對(duì)意義 ，如本章開始的實(shí) 驗(yàn)中， 將條形磁鐵插入線圈中，如果在相對(duì)于磁鐵靜止的參考系觀察 ，磁鐵不動(dòng)，空間各點(diǎn)的磁場也 沒有發(fā)生變化，而線圈在運(yùn)動(dòng)，線圈中的電動(dòng)勢是動(dòng)生的；但是 ，如果在相對(duì)于線圈靜止的參 考系內(nèi)觀察，則看到磁鐵在運(yùn)

11、動(dòng)，引起空間磁場發(fā)生變化，因而，線圈中的電動(dòng)勢是感生的，在 這種情況下，究竟把電動(dòng)勢看作動(dòng)生的還是感生的 ，決定于觀察者所在的參考系 ，然而，并不 是在任何情況下都能通過轉(zhuǎn)換參考系把一種電動(dòng)勢歸結(jié)為另一種電動(dòng)勢 ，不管是哪一種電動(dòng) 勢，法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律都成立。 （四）應(yīng)用一一電子感應(yīng)加速器 即使沒有導(dǎo)體存在，變化的磁場以在空間激發(fā)渦旋狀的感應(yīng)電場 ，電子感應(yīng)器就是應(yīng) 用了這個(gè)原理，電子加速器是加速電 子的裝置，他的主要部分如圖所示 ，畫斜線的部分為電 磁鐵兩極，在其間隙安放一個(gè)環(huán)形真空室 ，電磁鐵用頻率為每秒數(shù)十周的強(qiáng)大交流電流來勵(lì) 磁,使兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B往返變化

12、，從而在環(huán)形真空室內(nèi)感應(yīng)出很強(qiáng)的感應(yīng)渦旋電場 ，用 電子槍將電子注入喚醒真空室，他們在渦旋電場的作用下被加速，同時(shí)在磁場里受到洛倫茲 力的作用，沿圓規(guī)道運(yùn)動(dòng)。 如何使電子維持在恒定半徑 為R的圓規(guī)道上加速，這對(duì)磁場沿徑向分布有一定的要求 ， 設(shè)電子軌道出的磁場為 B,電子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的向心力為洛倫茲力 ，因此： 2 eBv=mv/R mv=ReB 也就是說，只要電子動(dòng)量隨磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比例增加 ，就可以維持電子在一定的軌道 上運(yùn)動(dòng)。 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因 ，感生電動(dòng)勢是在感應(yīng)電場作 用下，自由電子定向運(yùn)動(dòng)形成的感應(yīng)電流。動(dòng)生電動(dòng)勢是自由電子在

13、洛倫茲力的作用些下定 向運(yùn)動(dòng)形成感應(yīng).電流，感應(yīng)電場對(duì)電荷的作用力和洛倫茲力充當(dāng)了電源里的非靜電力。 【板書設(shè)計(jì)】 第五節(jié)：電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 一、感生電動(dòng)勢 (1)產(chǎn)生：磁場變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)電場 ，閉合導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用 下定向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢。 (2)定義：由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢成為感生電動(dòng)勢。 (3)感生電場方向判斷：右手螺旋定則。 二、動(dòng)生電動(dòng)勢 (1)產(chǎn)生：導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢 ，由于導(dǎo)體中的自由電子受到洛倫 茲力的作用而引起的 (2)大?。篍=BLv(B的方向與v的方向垂直) (3)動(dòng)生電動(dòng)勢大小的推導(dǎo) 【布置作業(yè)】選修3-2課本第20頁“思考與討論” 課后作業(yè)：第20-21頁1、2、3、4題 【課后反思】 讓學(xué)生知道電磁感應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理 ，激勵(lì)學(xué)生探求知識(shí)的 來源和根源。有利于培養(yǎng)學(xué)生 的學(xué)習(xí)精神。 # / 4