電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒課件教科版選修

1、高中物理教科版選修-系列課件第一章電磁感應(yīng)1.5 電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒教教 學(xué)學(xué) 目目 標(biāo)標(biāo) （一）知識(shí)與技能（一）知識(shí)與技能 1知道感生電場(chǎng)。 2知道感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)及其區(qū)別與聯(lián)系。 （二）過(guò)程與方法（二）過(guò)程與方法 通過(guò)同學(xué)們之間的討論、研究增強(qiáng)對(duì)兩種電動(dòng)勢(shì)的認(rèn)知深度，同時(shí)提高學(xué)習(xí)物理的興趣。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)對(duì)相應(yīng)物理學(xué)史的了解，培養(yǎng)熱愛(ài)科學(xué)、尊重知識(shí)的良好品德。 教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的概念。 教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)實(shí)質(zhì)的理解。 教學(xué)方法：教學(xué)方法：討論法，講練結(jié)合法 教學(xué)用具：教學(xué)用具：多媒體

2、課件 1、感應(yīng)電場(chǎng)：變化的磁場(chǎng)在其周圍空間激發(fā)的電、感應(yīng)電場(chǎng)：變化的磁場(chǎng)在其周圍空間激發(fā)的電場(chǎng)稱為感應(yīng)電場(chǎng)場(chǎng)稱為感應(yīng)電場(chǎng) 特征：由于磁場(chǎng)的強(qiáng)弱變化，閉合電路中產(chǎn)生了特征：由于磁場(chǎng)的強(qiáng)弱變化，閉合電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，電路中的自由電荷是在感應(yīng)電場(chǎng)作用感應(yīng)電流，電路中的自由電荷是在感應(yīng)電場(chǎng)作用下定向移動(dòng)的，即由于感應(yīng)電場(chǎng)的變化，在電路下定向移動(dòng)的，即由于感應(yīng)電場(chǎng)的變化，在電路中形成了感應(yīng)磁場(chǎng)，感應(yīng)電場(chǎng)為渦旋電場(chǎng)。中形成了感應(yīng)磁場(chǎng)，感應(yīng)電場(chǎng)為渦旋電場(chǎng)。 注：靜止的電荷激發(fā)的電場(chǎng)叫靜電場(chǎng)，靜電場(chǎng)電場(chǎng)線是注：靜止的電荷激發(fā)的電場(chǎng)叫靜電場(chǎng)，靜電場(chǎng)電場(chǎng)線是由正電荷出發(fā)，終于負(fù)電荷，電場(chǎng)線是不閉合的，而感由正

3、電荷出發(fā)，終于負(fù)電荷，電場(chǎng)線是不閉合的，而感應(yīng)電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)線是閉合的。應(yīng)電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)線是閉合的。當(dāng)磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)是與磁場(chǎng)方向垂直的曲線，當(dāng)磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)是與磁場(chǎng)方向垂直的曲線，如果此空間存在閉合導(dǎo)線，導(dǎo)體中的自由電荷就會(huì)在電場(chǎng)如果此空間存在閉合導(dǎo)線，導(dǎo)體中的自由電荷就會(huì)在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)，而產(chǎn)生感應(yīng)電流力作用下定向移動(dòng)，而產(chǎn)生感應(yīng)電流2、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：由感生電場(chǎng)使導(dǎo)體產(chǎn)生的電、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：由感生電場(chǎng)使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)叫感生電動(dòng)勢(shì)（導(dǎo)線不動(dòng)，磁場(chǎng)隨時(shí)（導(dǎo)線不動(dòng)，磁場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)在導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）間變化時(shí)在導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

4、）1）作用：在電路的作用就是電源，其電路就）作用：在電路的作用就是電源，其電路就是內(nèi)電路，當(dāng)它與外電路連接后就會(huì)對(duì)外是內(nèi)電路，當(dāng)它與外電路連接后就會(huì)對(duì)外電路供電電路供電2）產(chǎn)生原因：）產(chǎn)生原因：二、洛侖茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)二、洛侖茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)1、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：磁場(chǎng)不變，由導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)引起、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：磁場(chǎng)不變，由導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)引起磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 2、產(chǎn)生機(jī)理：、產(chǎn)生機(jī)理：?jiǎn)栴}問(wèn)題1：自由電荷會(huì)隨著導(dǎo)線棒運(yùn)動(dòng)，并因此：自由電荷會(huì)隨著導(dǎo)線棒運(yùn)動(dòng)，并因此受到洛倫茲力，導(dǎo)體中自由電荷的合運(yùn)動(dòng)受到洛倫茲力，導(dǎo)體中自由電荷的合運(yùn)動(dòng)在空間大致沿什么方向運(yùn)動(dòng)？（為正電荷在空間

5、大致沿什么方向運(yùn)動(dòng)？（為正電荷） 由左手定則可知，自由電荷將受到由由左手定則可知，自由電荷將受到由C到到D的力，所以自由電荷沿導(dǎo)線向下運(yùn)動(dòng)的力，所以自由電荷沿導(dǎo)線向下運(yùn)動(dòng)問(wèn)題問(wèn)題2：導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去，自由電荷是否會(huì)沿：導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去，自由電荷是否會(huì)沿著導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去嗎？為什么？著導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去嗎？為什么？不會(huì)，因?yàn)檎姾上虿粫?huì)，因?yàn)檎姾上駾運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，C端將出現(xiàn)過(guò)剩負(fù)電端將出現(xiàn)過(guò)剩負(fù)電荷，荷，D端出現(xiàn)過(guò)剩正電荷，結(jié)果導(dǎo)體上端電勢(shì)低端出現(xiàn)過(guò)剩正電荷，結(jié)果導(dǎo)體上端電勢(shì)低于下端電勢(shì)，形成由下端于下端電勢(shì)，形成由下端D指向上端指向上端C的靜電場(chǎng)的靜電場(chǎng)，正電荷的力向上，與洛侖茲力方向相

6、反，當(dāng)，正電荷的力向上，與洛侖茲力方向相反，當(dāng)F洛洛=F靜電靜電時(shí)，自由電荷不再運(yùn)動(dòng)時(shí)，自由電荷不再運(yùn)動(dòng) 問(wèn)題問(wèn)題3：導(dǎo)體的棒的哪端電勢(shì)比較高？：導(dǎo)體的棒的哪端電勢(shì)比較高？ D端電勢(shì)高端電勢(shì)高 問(wèn)題問(wèn)題4：如果用導(dǎo)線把：如果用導(dǎo)線把C、D兩端連到磁場(chǎng)外的一個(gè)兩端連到磁場(chǎng)外的一個(gè)用電器上，導(dǎo)體棒中電流是沿什么方向？用電器上，導(dǎo)體棒中電流是沿什么方向？CD相當(dāng)于電源，電源內(nèi)部，電流由低電勢(shì)流向高相當(dāng)于電源，電源內(nèi)部，電流由低電勢(shì)流向高電勢(shì)，電流方向是電勢(shì)，電流方向是C到到D 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式：作用在單位正電荷的洛倫茲力為作用在單位正電荷的洛倫茲力為 F=F 洛洛/e=vB 則

7、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為：則動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為：E=FL=BLv例例1、如圖，兩個(gè)相連的金屬圓環(huán)，粗金屬圓環(huán)的、如圖，兩個(gè)相連的金屬圓環(huán)，粗金屬圓環(huán)的電阻為細(xì)金屬圓環(huán)電阻的一半。磁場(chǎng)垂直穿過(guò)粗電阻為細(xì)金屬圓環(huán)電阻的一半。磁場(chǎng)垂直穿過(guò)粗金屬環(huán)所在的區(qū)域，當(dāng)磁感應(yīng)隨時(shí)間均勻變化時(shí)金屬環(huán)所在的區(qū)域，當(dāng)磁感應(yīng)隨時(shí)間均勻變化時(shí)，在粗環(huán)里產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，在粗環(huán)里產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，則，則ab兩點(diǎn)間兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為（的電勢(shì)差為（ ） AE/2 BE/3 C2E/3 DE 例例2、如圖，內(nèi)壁光滑的塑料管彎成的圓環(huán)平放在、如圖，內(nèi)壁光滑的塑料管彎成的圓環(huán)平放在水平桌面上，環(huán)內(nèi)有一帶負(fù)電小球，整個(gè)裝置處水平桌面上，環(huán)內(nèi)有一帶

8、負(fù)電小球，整個(gè)裝置處于豎直向下的磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)突然增大時(shí)，小球于豎直向下的磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)突然增大時(shí)，小球?qū)ⅲ▽ⅲ?）A、沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)、沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)B、沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)、沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)C、在原位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)、在原位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)D、仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)、仍然保持靜止?fàn)顟B(tài) 例例3、有一面積為、有一面積為S=100cm2 的金屬環(huán)，電阻為的金屬環(huán)，電阻為E=0.1如圖所示，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖所示，如圖所示，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖所示，且方向垂直環(huán)向里，在且方向垂直環(huán)向里，在t1和和t2時(shí)間內(nèi)，環(huán)中感應(yīng)時(shí)間內(nèi)，環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何？通過(guò)金屬環(huán)的電荷量為多少？電流的方向如何？通過(guò)金屬環(huán)的電荷量為多少？例例4：如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)：如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度度B=0.5T，并且以，并且以B/t=0.1T/S在變化在變化.水平軌水平軌道電阻不計(jì)，且不計(jì)摩擦阻力，寬道電阻不計(jì)，且不計(jì)摩擦阻力，寬0.5m的導(dǎo)軌上的導(dǎo)軌上放一電阻放一電