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1、高二物理法拉第电磁感应定律-感应电动势的大小(2课时)第1课时一、教学目标1理解感应电动势的概念，明确感应电动势的作用。2知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能与磁通量的变化相区别。3理解感应电动势的大小与磁通变化率的关系，掌握法拉第电磁感应定律及应用。4知道公式E=BLvsin是如何推导出的，知道它只适用于导体切割磁感线运动的情况。会用它解答有关的问题。5通过法拉第电磁感应定律的建立，进一步揭示电与磁的关系，培养学生空间思维能力和通过观察、实验寻找物理规律的能力。二、重难点分析1重点：理解感应电动势的大小与磁通变化率的关系，掌握法拉第电磁感应定律及应用2难点：培养学生空间思维能
2、力和通过观察、实验寻找物理规律的能力三、教学方法： 实验+启发式四、教 具：演示电流计、线圈、磁铁、导线等。五、教学过程：（一）引入新课（复习）：1、产生感应电流的条件是什么？（学生思考并回答）2、闭合电路中产生持续电流的条件是什么？（学生思考并回答）在电磁感应中，有感应电流说明有感应电动势存在，让我们一起来研究感应电动势的产生。（二）进行新课1感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于电源。（让学生看课本图164、165）学生思考回答：哪部分相当于电源？教师提示：（1）在电磁感应现象中，不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。（2）当电路闭合时，电路中才可能产
3、生感应电流，其强弱取决于感应电动势的大小和闭合电路的电阻。（3）当电路断开后，没有感就电流，但仍有感应电动势。感应电动势的大小与哪些因素有关？实验一：（图见课本图165）将磁铁迅速插入和慢慢插入时，学生观察。电流计偏转的角度有何不同？反映电流大小有何不同？感应电动势大小如何？（学生思考并回答）将磁铁迅速插入和慢慢插入时，磁通量的变化是否相同？（学生思考并回答）换用强磁铁，迅速插入，电流表的指针偏转如何？说明什么以上现象说明什么问题？小结：（1）磁通量变化越快，感应电动势越大，在同一电路中，感应电流越大，反之，越小。（2）磁通量变化快慢的意义：在磁通量变化相同时，所用的时间t越少，即变化越快；反
4、之，则变化越慢。在变化时间t一样时，变化量越大，表示磁通量变化越快；反之，则变化越慢。磁通量变化的快慢，可用单位时间内的磁通量的变化，即磁通量的变化率来表示。实验二：（如图课本16-16）磁通量的变化率也可以用导体切割磁感线的快慢（速度）来表示。（即速度大，单位时间内扫过的面积大）导体ab迅速切割时，指针偏转角度大，反映感应电流大，感应电动势大；导体慢慢切割时，指针偏转角小，反映电流小，感应电动势小。由两实验得：感应电动势的大小 ，完全由磁通量的变化率决定。2法拉第电磁感应定律：（1）磁通量的变化率即磁通量的变化快慢，用/t表示，其中=21，t=t2t1，a1b2cdvab（2）法拉第电磁感应
5、定律的内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。（3）公式（感应电动势的大小）E=k/t，其中k为比例常数当式中各量都取国际单位制时，k为1若闭合线圈是一个n匝线圈，相当于n个电动势为/t的电源串联，此时E=n/t注意：A、电动势的单位是V，讨论1V=1Wb/s。 B、磁通量的变化率/t与、无直接的决定关系。 C、引起的变化的原因有两：=BS，=BS所以E=/t也有两种：即E=BS/t、E= BS/t3推导导体做切割磁感线运动时产生感应电动势大小表达式（学生自已推导）如图，矩形线圈abcd处于匀强磁场中，磁感应强度为B，线框平面跟磁感线垂直，线框可动部分ab的长度是，运动速度
6、的大小是v，速度方向跟ab垂直，同时也跟磁场方向垂直。a1b2cdvab这个问题中，穿过闭合回路中的磁通量发生变化是由矩形的面积变化引起的，因此我们先计算t时间内的面积变化量S。在t时间内，可动部分由位置ab运动到a1b1，闭合电路所包围的面积增量为图中阴影部分，而aa1的长度正好是t时间内导体ab运动的距离vt，因此SvtBSBvt所以：这个公式表示，在匀强磁场中，当磁感应强度、导线、导线的运动方向三者垂直时，感应电动势等于磁感应强度B、导线长度、导线运动速度v的乘积。式中的速度v如果瞬时速度，则求得电动势就是瞬时电动势，如果是平均速度，则求得的E就是平均电动势。注意：此式适用于B、L、v两
7、两垂直时，若不是呢，此式应怎样修正？E=BLvsin【例题】如图所示，L是用绝缘导线绕制的线圈，匝数为100，由于截面积不大，可以认为穿过各匝线圈的磁通量是相等的，设在0.5秒内把磁铁的一极插入螺线管，这段时间里穿过每匝线圈的磁通量由0增至1.510 5Wb。这时螺线管产生的感应电动势有多大？如果线圈和电流表总电阻是3欧，感应电流有多大？注意：向线圈插入磁铁的过程中，磁通量的增加不会是完全均匀的，可能有时快些，有时慢些，因此我们这里算出的磁通量变化率实际上是平均变化率，感应电动势和感应电流也都是平均值。（三）巩固练习有一个1000匝的线圈，在0.4s内穿过它的磁通量从0.02Wb增加到0.08
8、Wb,求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻为10，把它跟一个电阻为990的电热器串联成闭合回路，通过电热器的电流多大? 答案：150V；0.15A（四）小结1电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比这就是法拉第电磁感应定律E=n/t2导体做切割磁感线运动时产生感应电动势大小表达式EBlvsin 六、作业： 1198页（3）、（5）、（6）做在作业本上。2完成其它题目第2课时（复习课）一、教学目标：1巩固基础知识。2培养学生分析、解决问题的能力二、教学重点：巩固基础知识三、教学难点：培养学生分析、解决问题的能力四、教 法：讲练结合五、教学过程：（一）复习基础知识： 1提问：法
9、拉第电磁感应定律的内容是什么？写出计算公式。答：感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。公式（感应电动势的大小）2磁通量的“变化率”与磁通量的“变化量”有何区别和联系？答：磁通量的“变化率”反应磁通量变化的快慢；磁通量的“变化量” 反应磁通量变化的多少，磁通量的“变化率”越大，磁通量变化得越快，但磁通量变化的不一定多；磁通量的“变化量”很大，磁通量的“变化率”不一定大，磁通量变化的不一定越快。3由公式推导导体做切割磁感线运动时产生感应电动势大小的表达式。答：如图，矩形线圈abcd处于匀强磁场中，磁感应强度为B，线框平面跟磁感线垂直，线框可动部分ab的长度是，运动速度的大小是v，速
10、度方向跟ab垂直，同时也跟磁场方向垂直。a1b2cdvab这个问题中，穿过闭合回路中的磁通量发生变化是由矩形的面积变化引起的，因此我们先计算t时间内的面积变化量S。在t时间内，可动部分由位置ab运动到a1b1，闭合电路所包围的面积增量为图中阴影部分，而aa1的长度正好是t时间内导体ab运动的距离vt，因此SvtBSBvt所以：这个公式表示，在匀强磁场中，当磁感应强度、导线、导线的运动方向三者垂直时，感应电动势等于磁感应强度B、导线长度、导线运动速度v的乘积。（二）例题精讲【例1】如图所示，设匀强磁场的磁感应强度B为0.10T，切割磁感线的导线的长度为40cm，线框向左匀速运动的速度v为5.0m
11、/s，整个线框的电阻R为0.5，试求：感应电动势的大小.感应电流的大小解析线框中的感应电动势EBlv0.100.405.0V0.20V线框中的感应电流IE/R0.20/0.50A0.40A【例2】如图所示，用均匀导线做成一个正方形线框，每边长为0.2 cm，正方形的一半放在和线框垂直的向里的匀强磁场中，当磁场的变化为每0.1 s增加1 T时，线框中感应电动势是多大？分析与解答：由法拉第电磁感应定律：（三）课堂练习1讲评作业题（199页练习二（3）、（5）、（6）题）2讲练练习二（1）至（7）题。点评（注重引导学生，尽量让学生自己分析解决问题）：重点点评第（4）、（6）题。提示学生注意：感应电动
12、势的大小，决定于磁通量的变化（四）布置作业： 212页B组（1）至（5）题习题课 感应电动势大小的的计算一、教学目标：1熟练应用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小。2培养学生分析、解决问题的能力二、教学重点：应用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小三、教学难点：培养学生分析、解决问题的能力四、教 具：幻灯片、投影仪五、教法：讲练结合六、教学过程：（一）简要复习基础知识： 1提问：法拉第电磁感应定律的内容是什么？写出计算公式。答：感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。公式（感应电动势的大小）2提问：写出导体做切割磁感线运动时产生感应电动势大小的表达式，使用这个公式时应注意什
13、么？答：这个公式表示，在匀强磁场中，当磁感应强度、导线、导线的运动方向三者垂直时，感应电动势等于磁感应强度B、导线长度、导线运动速度v的乘积。（二）例题精讲图1【例1】如图1所示，是一个水平放置的导体框架，宽度L=1.50m，接有电阻R=0.20,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框滑动，框架及导体ab电阻均不计，当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：（1）导体ab上的感应电动势的大小（2）回路上感应电流的大小（3）要维持ab作匀速运动，求外力多大？分析与解答：已知做切割运动的导线长度、切割速度和磁感应强度，
14、可直接运用公式求感应电动势；再由欧姆定律求电流强度，最后由平衡条件判定安培力及外力（1）导体ab上的感应电动势的大小=0.80V（2）导体ab相当于电源，由闭合电路欧姆定律得A（3）对导体ab，所受安培力N，由平衡条件知，外力N.点评：若求外力F的功率，则可由功率公式P=Fv求得，因为外力功率和安培力功率相等，也可以用P=IE=I2R（电路消耗的电功率和外力的机械功率相等）求得由于导体运动过程中感应电动势不变，瞬时值等于平均值，所以也可以用下式求E如果这时跨接在电阻两端有一个电压表，测得的就是外电路上的电压，即【例题2】如图2所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05s，第二次用0.
15、1s。设插入方式相同，试求：图 2（1）：两次线圈中的平均感应电动势之比？解：（2）：两次线圈之中电流之比？解：（3）两次通过线圈的电荷量之比？解：（4）两次在R中产生的热量之比？解：【例题3】如图3所示，有一匀强磁场B=1.010-3T，在垂直磁场的平面内，有一金属棒AO，绕平行于磁场的O轴顺时针转动，已知棒长L=0.20m，角速度=20rad/s，求：棒产生的感应电动势有多大？图 3分析与解答：棒转过一周后，所用时间，OA扫过的面积，切割的磁通量，故V。点评：此题也可以用进行计算，因为从OA，各点的线速度是均匀变化的，故可取棒中点的速度代表棒的平均速度，由，仍可得到上面的结果。【例题4】如
16、图4所示，矩形线圈由100匝组成，ab边长L1=0.40m，ad边长L2=0.20m，在B=0.1T的匀强磁场中,一两短边中点的连线为轴转动,转速n=50r/s求：（1）线圈从图4（a）所示的位置起，转过180的平均感应电动势为多大？（2）线圈从图4（b）所示的位置起，转过180的平均感应电动势为多大？图4分析与解答：（1）=V（2）=讨论：为什么第一种情况下E0，而第二种情况下E=0？这是因为在第一种情况下，感应电动势只是大小发生了变化，而方向没有发生变化，故平均感应电动势不为零；而在第二种情况下，感应电动势的大小和方向均发生了变化，故平均感应电动势为零。（三）课堂练习与课后作业1如图5所示
17、，MN为水平面内的平行金属导轨，导轨处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，ab、cd两根导体棒长为L，并以相同的速度v匀速运动，导轨间电阻为R，则MN间电压为 ，通过R的电流强度为 。 2有一总电阻为5的闭合导线，其中1m长部分直导线在磁感应强度为2T的水平匀强磁场中，以5m/s的速度沿与磁感线成30角的方向运动，如图6所示，该直导线产生的感应电动势为 V，磁场对直导线部分的作用力大小为 N。图 5 图 63有一面积为S=100cm2的金属环，电阻R=0.1，环中磁场变化规律如图7所示，磁场方向垂直环面向里，则通过金属环的电荷量为 C。 4如图8所示,线圈内有理想边界的磁场，当磁场均匀增加
18、时，有一带电粒子静止于平行板（两板水平放置）电容器中间。若线圈的匝数为n，面积为S，平行板电容器的板间距离为d，粒子的质量为m，带电荷量为q，则磁感应强度的变化率为 。图 7图 85如图9所示，处于水平面内的长平行金属框架内接有电阻R1、R2，R1=R2=1,框架电阻不计，垂直框架平面的匀强磁场B=0.2T，平行框架间距L=0.5m，一金属杆ab沿垂直于框架方向放在框架上，其电阻不计，金属杆可以沿框架接触良好的无摩擦地滑动，试求：（1）金属杆中点突然受到一个力打击而以v0=10m/s的初速度沿框架向右滑动，在滑动过程中，金属杆受到的安培力大小怎样变化？金属杆的速度和加速度怎样变化？（2）若金属杆质量m=0.1kg，则滑行过程中，电阻R1上消耗的电阻多大？（设框架足够长）图9图 9用心 爱心 专心 121号编辑 9
