課 時(shí) 教 案第 13 單元             第  3  案               總第 30 案課題： §13. 3  電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用 【教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)】1．知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象2．理解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件3．知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用【教學(xué)重點(diǎn)】1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象2．感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件【教學(xué)難點(diǎn)】1．感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件【教學(xué)過(guò)程】復(fù)習(xí)：1．什么是磁感應(yīng)強(qiáng)度，物理意義是什么。2．什么是磁通量，怎樣求磁通量的變化。引入：奧斯特（1803年）指出：“物理學(xué)將不再是關(guān)于運(yùn)動(dòng)、熱、空氣、光、電、磁以及我們所知道的各種其他現(xiàn)象的零散的羅列，我們將把整個(gè)宇宙納在一個(gè)體系中。”1820年，奧斯特： “電流磁效應(yīng)”  —— “電生磁”電流磁效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，震動(dòng)了整個(gè)科學(xué)界，它證實(shí)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象是有聯(lián)系的。既然電能生磁，能不能用磁生電呢？一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)聯(lián)系到電流的磁效應(yīng)，法拉第敏銳地覺(jué)察到，磁與電之間也應(yīng)該有這種 “感應(yīng)”。他在1822 年的日記中寫(xiě)下了“由磁產(chǎn)生電”的設(shè)想，并為此進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)10年的探索。☆思維定式路漫長(zhǎng)☆1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程思路：⑴既然恒定的電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么放在磁體旁邊的導(dǎo)體也應(yīng)能感應(yīng)出電流。⑵既然電荷可以感應(yīng)出電荷，那么電流也應(yīng)能感應(yīng)出電流。方法：⑴將兩根導(dǎo)線(xiàn)并列放置，將其中的一根導(dǎo)線(xiàn)通以電流，希望另一根導(dǎo)線(xiàn)中感應(yīng)出電流。⑵在強(qiáng)磁體旁邊放置導(dǎo)線(xiàn)或線(xiàn)圈，希望在導(dǎo)線(xiàn)或線(xiàn)圈中感應(yīng)出電流。⑶在同一個(gè)鐵環(huán)上繞了兩個(gè)線(xiàn)圈，將其中一個(gè)線(xiàn)圈（原線(xiàn)圈）接在電池上，另一個(gè)線(xiàn)圈接電流計(jì)，也沒(méi)有感應(yīng)出電流；他不斷增加電池的數(shù)量，將原線(xiàn)圈幾乎燒壞了，還是感應(yīng)不出電流。在1822年12月、1825年11月、1828年4月做過(guò)三次集中實(shí)驗(yàn)，均以失敗告終。☆偶然發(fā)現(xiàn)猶迷茫  深入研究得真諦☆⑴.1831年8月29日，法拉第再次用圖所示的線(xiàn)圈做實(shí)驗(yàn)時(shí)，每當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合或斷開(kāi)時(shí)，小磁針都突然跳動(dòng)一下；將A線(xiàn)圈維持接通狀態(tài)，小磁針則不動(dòng)。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論法拉第從中領(lǐng)悟到，“磁生電”是一種在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。他把引起電流的原因概括為五類(lèi)，它們都與變化和運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系。就是：變化的電流、變化的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的恒定電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。于是，他又設(shè)計(jì)并動(dòng)手做了幾十個(gè)實(shí)驗(yàn)，使深藏不露的各種“磁生電”的現(xiàn)象顯現(xiàn)而出。⑵.1831年9月24日，法拉第做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：將兩根條形磁鐵成V形放置，在張開(kāi)的兩端（分別為N、S極）之間，放一根繞有線(xiàn)圈的圓鐵棒，線(xiàn)圈與電流計(jì)連接。他發(fā)現(xiàn)當(dāng)圓鐵棒脫離或接觸的瞬間，電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。⑶.1831年10月17日，法拉第在一個(gè)紙做的空心圓筒上，用220英尺銅線(xiàn)繞了8個(gè)線(xiàn)圈，再將這8個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián)或并聯(lián)后與電流計(jì)連接，然后將一根條形磁鐵以不同的速度插進(jìn)空心圓筒內(nèi)，觀(guān)察到電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)情況。     3.電磁感應(yīng)現(xiàn)象利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象定名為電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)更加 深入，宣告了電磁學(xué)作為一門(mén)統(tǒng)一學(xué)科的誕生。知識(shí)拓展法拉第同時(shí)代的一些科學(xué)家對(duì)“磁生電”的探索1.真理從安培眼皮下溜走1922年，將一個(gè)銅質(zhì)多匝線(xiàn)圈A固定在絕緣架上，另一個(gè)單匝線(xiàn)圈B用細(xì)線(xiàn)懸掛起來(lái)，兩者在同一平面內(nèi)，然后在線(xiàn)圈A中通以強(qiáng)電流，另一個(gè)用強(qiáng)磁性磁鐵接近線(xiàn)圈B，安培人為，線(xiàn)圈B中應(yīng)該感應(yīng)出電流。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在線(xiàn)圈A通電的瞬間，線(xiàn)圈B動(dòng)了一下。由于安培缺乏思想準(zhǔn)備，這一瞬間現(xiàn)象，所包含的真理，就從他的眼皮下溜走了。2.科拉頓跑失良機(jī)1825年，瑞士物理學(xué)家德拉里夫的助手科拉頓將一個(gè)螺線(xiàn)管與電流計(jì)相連。為了避免強(qiáng)磁性磁鐵的影響，他把電流計(jì)用長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)連接著，放在另一個(gè)房間?？评D沒(méi)有助手，當(dāng)他把磁鐵投入到螺線(xiàn)管中后，立即跑到另一個(gè)房間去觀(guān)察。十分可惜，他未能來(lái)得及觀(guān)察到電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)。后來(lái)有位科學(xué)家感嘆：“可憐的科拉頓，在跑來(lái)跑去中丟失了良機(jī)。”3.追悔莫及的亨利亨利當(dāng)時(shí)是奧爾巴尼學(xué)院的教授，由于教學(xué)任務(wù)繁重，也沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)室，他主要利用假期在學(xué)院的大廳里進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)工作。1829年8月的暑假，亨利在考察繞有不同長(zhǎng)度導(dǎo)線(xiàn)的電磁鐵所產(chǎn)生的磁力大小時(shí)，意外的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)通電導(dǎo)線(xiàn)中的電流被突然切斷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電火花。亨利當(dāng)時(shí)無(wú)法解釋這個(gè)現(xiàn)象，這一重要發(fā)現(xiàn)被擱置下來(lái)。1830年8月的暑假，亨利繼續(xù)上次的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)電磁鐵導(dǎo)線(xiàn)中突然通入強(qiáng)電流時(shí)，他發(fā)現(xiàn)電流計(jì)的指針?lè)聪蛞粋€(gè)方向偏轉(zhuǎn)；當(dāng)電磁鐵導(dǎo)線(xiàn)中電流突然消失時(shí)，電流計(jì)的指針?lè)聪蚱D(zhuǎn)；電磁鐵導(dǎo)線(xiàn)中電流保持穩(wěn)定時(shí)，電流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)。亨利對(duì)這一現(xiàn)象感到很奇怪，但暑假結(jié)束了，只得停止實(shí)驗(yàn)。直到1832年6月，亨利看到法拉第在1831年所做實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)訊，立刻痛苦的意識(shí)到法拉第的發(fā)現(xiàn)與自己兩年前的發(fā)現(xiàn)相類(lèi)似。二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件閱讀教材P115思考與討論1.演示實(shí)驗(yàn)：閉合電路的一部分做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。思考1：AB 切割磁感線(xiàn)時(shí)，磁場(chǎng)沒(méi)有變 化，變化的只有電路ABCD 的面積。那么，與磁場(chǎng)相關(guān)的 哪個(gè)物理量發(fā)生了變化呢？（閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，得出是回路的磁通量發(fā)生了變化。）思考2：感應(yīng)電流的產(chǎn)生是否與磁通量的變化有關(guān)呢？2.實(shí)驗(yàn)探究：感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件如圖所示：觀(guān)察下面幾種情況下線(xiàn)圈B中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生。  開(kāi)關(guān)和變阻器的狀態(tài)線(xiàn)圈B中是否有電流開(kāi)關(guān)閉合瞬間有開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間有開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器不動(dòng)無(wú)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片有 分析：由于迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片（或 由于開(kāi)關(guān)的閉合、斷開(kāi)），線(xiàn)圈A 中的電流迅速變化，產(chǎn) 生的磁場(chǎng)的強(qiáng)弱也在迅速變化（圖13.3-4），又由于兩個(gè)線(xiàn) 圈套在一起，所以線(xiàn)圈B 內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱也在迅速變化。這 種情況下，穿過(guò)線(xiàn)圈B 的磁通量也發(fā)生了變化，線(xiàn)圈B 中 有感應(yīng)電流。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：只要穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。回顧：磁通量變化的幾種情況磁通量變化可能是B變、S變、B和S均變、①當(dāng)只有S該變時(shí)：ΔΦ= B·ΔS②當(dāng)只有B該變時(shí)：ΔΦ=ΔB·S③當(dāng)B、S均該變時(shí)：ΔΦ=Φ2-Φ1例：1.如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線(xiàn)框，在下列幾種情況下，線(xiàn)框中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流？⑴保持線(xiàn)框平面始終與磁感線(xiàn)垂直，線(xiàn)框在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng)（無(wú)）⑵保持線(xiàn)框平面始終與磁感線(xiàn)垂直，線(xiàn)框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)（無(wú)）⑶線(xiàn)框繞軸線(xiàn)AB轉(zhuǎn)動(dòng)（有）   2.如圖，磁場(chǎng)中有一個(gè)閉合的彈簧線(xiàn)圈。先把線(xiàn)圈撐開(kāi)，然后放手，讓線(xiàn)圈收縮。線(xiàn)圈收縮時(shí)，其中是否有感應(yīng)電流？為什么？答：有感應(yīng)電流產(chǎn)生，線(xiàn)圈內(nèi)的磁通量減小了3.如圖所示，垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)局限在虛線(xiàn)框內(nèi)，閉合線(xiàn)圈由位置1穿過(guò)虛線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)到位置2，線(xiàn)圈在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中什么時(shí)候有感應(yīng)電流？什么時(shí)候沒(méi)有感應(yīng)電流？為什么？答：穿入和穿出過(guò)程中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。在虛線(xiàn)框內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。4.⑴上下、左右、前后平動(dòng)⑵以電流為軸轉(zhuǎn)動(dòng)、以邊ab為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 5.  ⑴線(xiàn)圈向右平動(dòng)                   ⑵線(xiàn)圈保持水平從位置Ⅰ經(jīng)Ⅱ運(yùn)動(dòng)到Ⅲ三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用1831年10月28日，法拉第將一個(gè)銅圓盤(pán)放在永久磁鐵的兩極之間，再?gòu)你~圓盤(pán)的軸心和邊上引出兩根導(dǎo)線(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)，導(dǎo)線(xiàn)中就有持續(xù)的電流。這就是世界上第一臺(tái)“直流發(fā)電機(jī)”。法拉第在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)上演示他的圓盤(pán)發(fā)電機(jī)時(shí)，一位貴婦人問(wèn)：“先生，你發(fā)明這種玩意兒，又有什么用呢？”法拉第沉思片刻，答道：“夫人，新生的嬰兒又有什么用呢！”（一個(gè)嬰兒剛出生，誰(shuí)也不會(huì)知道他長(zhǎng)大以后會(huì)專(zhuān)對(duì)社會(huì)或人類(lèi)做出什么或多大的貢獻(xiàn)一個(gè)發(fā)明也一樣，當(dāng)時(shí)誰(shuí)也想象不出屬來(lái)這個(gè)發(fā)明以后會(huì)給社會(huì)或人類(lèi)帶來(lái)多大的變化或改變。 ）“法拉第先生，它（電磁感應(yīng)）到底有什么用呢？ ”“啊，閣下，也許要不了多久你就可以對(duì)它收稅了。”——英國(guó)財(cái)政大臣格拉斯與法拉第的對(duì)話(huà)后來(lái)，根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制造的最早的發(fā)電機(jī)這個(gè)新生的“嬰兒”，果然成長(zhǎng)為電廠(chǎng)里巨大的發(fā)電機(jī)這一改變世界面貌的“巨人”，它開(kāi)辟了人類(lèi)社會(huì)的電氣化時(shí)代。     1834德國(guó)雅可比發(fā)明直流發(fā)動(dòng)機(jī)（1870年比利時(shí)工程師格拉姆發(fā)明了第一臺(tái)實(shí)用直流發(fā)動(dòng)機(jī)）。1888南斯拉夫裔美國(guó)特斯拉發(fā)明了交流電動(dòng)機(jī) 生產(chǎn)、生活中廣泛使用的變壓器、電磁爐等也是根據(jù)電磁感應(yīng)制造的。  小結(jié)：作業(yè)：

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3 電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用

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