教學設計--電磁感應現(xiàn)象的兩類情況.doc

1、石家莊外國語教育集團“四自主四環(huán)節(jié)”課堂教學設計日期班級十一年級授課教師學科物理課時1課型新授課課題電磁感應現(xiàn)象的兩類情況教學目標1了解感生電場，知道感生電動勢產生的原因。會判斷感生電動勢的方向。了解動生電動勢的產生以及與洛倫茲力的關系。會判斷動生電動勢的方向，并會計算它的大小。了解電磁感應規(guī)律的一般應用，會聯(lián)系科技實例進行分析。2. 通過探究感生電動勢和動生電動勢產生的原因，培養(yǎng)學生對知識的理解和邏輯推理能力。3. 從電磁感應現(xiàn)象中我們找到產生感生電動勢和動生電動勢的個性與共性問題，培養(yǎng)學生對不同事物進行分析，找出共性與個性的辯證唯物主義思想教學重點感生電動勢與動生電動勢的概念教學難點感生電

2、動勢和動生電動勢產生的原因。項目及要求項目：通過梳理已經學過的電磁感應知識，使用邏輯推理的方法，探究感生電動勢和動生電動勢產生的機理。要求：1.理解兩類電動勢產生的機理；2學會判斷兩類電動勢的方向；3知道產生兩類電動勢的“非靜電力”的來源。項目設置意圖通過完成此項目可使學生對學過的電磁感應的知識做一個整合，在整合過程中理解電動勢的產生機理，使得學生對自然規(guī)律的認知更深一步，同時可提升學生的邏輯推理能力。教學過程（項目實施交流展示評價激勵）教師活動學生活動項目準備： 1.復習下列概念和規(guī)律（1）感應電動勢（2）法拉第電磁感應定律（3）導體切割磁感線時的感應電動勢（4）反電動勢2.自主預習本節(jié)內容

3、指導調控：一感生電場1.如課本圖4.5-1知，變化的磁場能在閉合導線環(huán)中產生感應電流，對應的就有感應電動勢，就有電源，誰是電源？充當非靜電力的是什么力?2.什么是感生電場？這個理論是誰提出的？3.感生電場與靜電場是一回事嗎？如不是一回事，有何區(qū)別？其作用是什么？4.如何判斷感生電場的方向？為什么？5.什么是感生電動勢？如何計算？二動生電場導體切割磁感線時會產生感應電動勢，該電動勢形成的原因是什么呢？導體切割磁感線產生的感應電動勢與哪些因素有關？他是如何將其他形式的能轉化為電能的？閱讀教材“電磁感應現(xiàn)象中的洛倫茲力”，回答以下問題：6自由電荷會隨著導體棒運動,并因此受到洛倫茲力。導體中自由電荷的

4、合運動在空間大致沿什么方向？為了方便，可以認為導體中的自由電荷是正電荷7導體棒一直運動下去，自由電荷是否也會沿著導體棒一直運動下去?為什么?8導體棒的哪端電勢比較高?9如果用導線把C、D兩端連到磁場外的一個用電器上，導體棒中電流是沿什么方向的?10這里誰相當于電源？哪端是電源的正極？非靜電力是什么力？11什么是動生電動勢？如何計算？歸納總結：感生電動勢與動生電動勢的對比感生電動勢動生電動勢產生原因磁場的變化導體做切割磁感線運動移動電荷的非靜電力感生電場對自由電荷的電場力導體中自由電荷所受洛倫茲力沿導體方向的分力回路中相當于電源的部分處于變化磁場中的線圈部分做切割磁感線運動的導體方向判斷方法由楞

5、次定律判斷通常由右手定則判斷，也可由楞次定律判斷大小計算方法由En計算通常由EBlvsin計算，也可由En計算拓展提升： 要點一感生電動勢與動生電動勢的理解1.對感生電場的理解19世紀60年代，英國物理學家麥克斯韋在他的電磁理論中指出：變化的磁場能在周圍空間激發(fā)電場，這種電場叫感生電場(1)感生電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的(2)感生電場的產生跟空間中是否存在閉合電路無關(3)感生電場的方向根據閉合電路(或假想的閉合電路)中感應電流的方向確定2.對動生電動勢中電荷所受洛倫茲力的理解(1)運動導體中的自由電子，不僅隨導體以速度v運動，而且還沿導體以速度u做定向移動，如圖所示因此，導體中的電子

6、的合速度v合等于v和u的矢量和，所以電子受到的洛倫茲力為F合ev合B，F(xiàn)合與合速度v合垂直(2)從做功角度分析，由于F合與v合垂直，它對電子不做功，更具體地說，F(xiàn)合的一個分量是F1evB，這個分力做功，產生動生電動勢F合的另一個分量是F2euB，阻礙導體運動，做負功可以證明兩個分力F1和F2所做功的代數和為零結果仍然是洛倫茲力并不提供能量，而只是起傳遞能量的作用，即外力克服洛倫茲力的一個分力F2所做的功通過另一個分力F1轉化為能量要點二電磁感應現(xiàn)象中的能量轉化1.電磁感應現(xiàn)象中的能量轉化方式(1)與感生電動勢有關的電磁感應現(xiàn)象中，磁場能轉化為電能，若電路是純電阻電路，轉化過來的電能將全部轉化為

7、電阻的內能(2)與動生電動勢有關的電磁感應現(xiàn)象中，通過克服安培力做功，把機械能或其他形式的能轉化為電能克服安培力做多少功，就產生多少電能若電路是純電阻電路，轉化過來的電能也將全部轉化為電阻的內能2求解電磁感應現(xiàn)象中能量守恒問題的一般思路(1)分析回路，分清電源和外電路在電磁感應現(xiàn)象中，切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產生感應電動勢，該導體或回路就相當于電源，其余部分相當于外電路(2)分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉化如：有摩擦力做功，必有內能產生；有重力做功，重力勢能必然發(fā)生變化；克服安培力做功，必然有其他形式的能轉化為電能，并且克服安培力做多少功，就產生多少電能；如

8、果是安培力做正功，就是電能轉化為其他形式的能(3)列有關能量的關系式自主完成1電磁感應現(xiàn)象中的感生電場(1)感生電場：英國物理學家麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發(fā)一種_，如果此空間存在閉合電路，導體中的自由電荷會在這種電場的作用下定向移動形成電流，這種電場稱為_電場(2)感生電場的方向：遵守_定律2電磁感應現(xiàn)象中的洛倫茲力(1)導體垂直于磁場運動，導體內部自由電荷隨導體運動，自由電荷受洛倫茲力嗎？_(2)洛倫茲力對該自由電荷做功嗎？_(3)在洛倫茲力作用下，導體兩端能出現(xiàn)電勢差嗎？_(4)穩(wěn)定后導體兩端的電勢差跟哪些因素有關？_小組合作探究一： 感生電場2.變化的磁場會在周圍空間激發(fā)一種電

9、場，這種電場叫做感應電場。這是19世紀60年代，英國物理學家麥克斯韋在他的電磁場理論中提出的，3. 靜止的電荷激發(fā)的電場叫靜電場，靜電場的電場線是由正電荷發(fā)出，到負電荷終止，電場線不閉合，而感應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體，導體中的自由電荷就會在電場力的作用下定向移動，而產生感應電流，或者說導體中產生感應電動勢。感應電場是產生感應電流或感應電動勢的原因5. 感應電場的方向也可以由楞次定律來判斷。感應電流的方向與感應電場的方向相同。由感生電場產生的感應電動勢，變化的磁場在閉合導體所在的空間產生電場，導體內自由電荷在電場力作用下產生感應電流，或者說產生感應電動

10、勢。其中感應電場對電荷的作用力就相當于電源內部所謂的非靜電力，對電荷產生作用。ENSB/t探究二： 動生電場7. 導體在磁場中切割磁感線時，產生動生電動勢，它是由導體中的自由電子受到洛倫茲力的作用而引起的。由于導體中的自由電子隨導體一起以速度v運動，因此每個電子受到向上的洛倫茲力作用，大小為：F洛Bev。使導體上端出現(xiàn)過剩的負電荷，導體下端出現(xiàn)過剩的正電荷，結果使導體上端D的電勢低于下端C的電勢，出現(xiàn)由C指向D的靜電場，此電場對電子的靜電力F的方向向下，與沿棒方向的洛倫茲力F方向相反，隨著導體兩端正負電荷的積累，電場不斷增強，當作用在自由電子上的靜電力與電子沿棒方向受到的洛倫茲力平衡時，DC兩

11、端產生一個穩(wěn)定的電勢差。9.如果用另外的導線把CD兩端連接起來，由于C端的電勢比D端的電勢高，自由電子在靜電力的作用下將在導線框中沿順時針流動，形成逆時針方向的電流，如圖乙所示，電荷的流動使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C端運動到D端從而在CD兩端維持一個穩(wěn)定的電動勢11. （1）（由法拉第電磁感應定律推導）ab棒處于勻強磁場中，磁感應強度為B，垂直紙面向里，棒沿光滑導軌以速度v勻速向右滑動，已知導軌寬度為L，經過時間t由M運動到N，如圖所示，由法拉第電磁感應定律可得：E/tBS/tBLvt/tBLv故動生電動勢大小為EBLv。（2）（由動生電動勢與洛倫茲力的關系推導）

12、運動的導體CD就是一個電源，C端是電源的正極，D端是電源的負極，自由電子受洛倫茲力的作用，從C端搬運到D端，也可以看作是正電荷受洛倫茲力作用從D端搬運到C端，這里洛倫茲力的一個分力就相當于電源中的非靜電力，根據電動勢的定義，電動勢等于單位正電荷從負極通過電源內部移動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：FF洛/eBv于是動生電動勢就是：EFLBLv上式與法拉第電磁感應定律得到的結果一致交流展示對感生電場的理解：1、感生電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的。2、感生電場的產生跟空間中是否存在閉合電路無關。3、感生電場的方向根據閉合電路中感應電流的方向確定。二對動生電動勢中電荷

13、所受洛倫茲力的理解運動導體中的自由電荷不僅隨導體運動，而且還沿導體定向運動，如圖所示，所以自由電荷所受的洛倫茲力就與合速度垂直。鞏固練習1某空間出現(xiàn)了如圖所示的一組閉合的電場線，這可能是()A沿AB方向的磁場迅速減弱B沿AB方向的磁場迅速增強C沿BA方向的磁場迅速增強D沿BA方向的磁場迅速減弱2水平放置的金屬框架cdef處于如圖所示的勻強磁場中，金屬棒ab處于粗糙的框架上且接觸良好，從某時刻開始，磁感應強度均勻增大，金屬棒ab始終保持靜止，則()Aab中電流增大，ab棒所受摩擦力增大Bab中電流不變，ab棒所受摩擦力不變Cab中電流不變，ab棒所受摩擦力增大Dab中電流增大，ab棒所受摩擦力不

14、變3如圖所示，金屬桿ab以恒定的速率v在光滑平行導軌上向右滑行，設整個電路中總電阻為R(恒定不變)，整個裝置置于垂直紙面向里的勻強磁場中，下列敘述中正確的是()Aab桿中的電流與速率v成正比B磁場作用于ab桿的安培力與速率v成正比C電阻R上產生的電熱功率與速率v的平方成正比D外力對ab桿做功的功率與速率v的平方成正比4如圖所示，線圈內有理想邊界的磁場，當磁場均勻增加時，有一帶電粒子靜止于平行板(兩板水平放置)電容器中間若線圈的匝數為n，面積為S，平行板電容器的板間距離為d，粒子的質量為m，帶電荷量為q，則磁感應強度的變化率為_5A、B兩閉合線圈由同樣導線繞成且均為10匝，半徑rA2rB，B內有

15、如圖所示的勻強磁場若磁場均勻地減小，則A、B環(huán)中感應電動勢之比EAEB_；產生的感應電流之比IAIB_.若磁場充滿這兩個圓環(huán)，則EAEB_；IAIB_.6如圖所示，一直導體棒質量為m、長為l、電阻為r，其兩端放在位于水平面內間距也為l的光滑平行導軌上，并與之密接；棒左側兩導軌之間連接一可控制的負載電阻(圖中未畫出)；導軌置于勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直于導軌所在平面開始時，給導體棒一個平行于導軌的初速度v0.在棒的運動速度由v0減小至v1的過程中，通過控制負載電阻的阻值使棒中的電流I保持恒定導體棒一直在磁場中運動若不計導軌電阻，求此過程中導體棒上感應電動勢的平均值和負載電阻上消耗的平均功率作業(yè)布置1. 課后“問題與練習”14題2. 項目紙的練習題板書設計課題 電磁感應現(xiàn)象的兩類情況項目：通過梳理已經學過的電磁感應知識，使用邏輯推理的方法，探究感生電動勢和動生電動勢產生的機理。1感應電場定義：變化的磁場會在周圍空間激發(fā)的電場作用：產生感應電流或感應電動勢方向：由楞次定律來判斷，與感應電流的方向相同。2感生電動勢(1)定義：由感生電場產生的感應電動勢（由磁場的強弱變化引起）。感生電動勢在電路中的作用就是充當電源，其電路是內電路，當它和外電路