人教版高二物理電磁感應(yīng)現(xiàn)象

1、高二物理電磁感應(yīng)現(xiàn)象由于電和磁的關(guān)系是如此的緊密,人們獨(dú)立地對電和磁的研究、以及對電和磁的相互關(guān)聯(lián)的研究,在歷史上的距離也非常地近,(正如前一章介紹的那樣有些研究的內(nèi)容,甚至可以說是齊頭并進(jìn)的。如:奧斯特實(shí)驗(yàn)是1820年進(jìn)行的,法拉第在1831年8月就在“由磁獲得電”的嘗試中獲得成功(而勞倫斯的回旋加速器是在1932年發(fā)明的,這就是所謂的電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。它在歷史上有著相當(dāng)重要的意義,從產(chǎn)業(yè)化的角度講,有了電磁感應(yīng),才會有交流發(fā)電機(jī),才會有遠(yuǎn)距離輸電,也才會有后面的電氣化時(shí)代的到來。在初中我們已經(jīng)接觸過了電磁感應(yīng)的內(nèi)容,知道它是將電和磁的知識進(jìn)行的一個(gè)匯總,在電磁學(xué)中具有非同尋常的意義。相比

2、初中不同的是,我們會對于電磁感應(yīng)的大小規(guī)律和方向規(guī)律做比較詳細(xì)的介紹,定量的應(yīng)用也有一定的深度。一、教學(xué)目標(biāo):1、知道磁通量的概念,并能進(jìn)行一些定性和定量的判斷2、知道什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象3、理解、掌握產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件4、知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量守恒定律的運(yùn)用二、教學(xué)重點(diǎn):掌握產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件三、教學(xué)難點(diǎn):閉合電路磁通量變化的判斷四、教學(xué)用具:靈敏電流計(jì)、蹄形磁鐵、條形磁鐵、原副線圈、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干、電池五、教學(xué)過程:新課引入:本節(jié)的內(nèi)容基本屬于復(fù)習(xí)性質(zhì),但我們?nèi)匀幌Ｍ趶?fù)習(xí)的基礎(chǔ)上有一些認(rèn)識上的拔高。因此,在復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的形成之前,我們先介紹一個(gè)新的物理量,這就是1、磁通量物

3、理學(xué)上定義,通過磁場中任何一面積元S的磁通量等于磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B在該面積之法線方向上的分量與面積的乘積。怎樣理解這個(gè)表述呢?當(dāng)勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)垂直磁場的平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ,平面面積為S ,則穿過這個(gè)平面的磁通量(簡稱磁通為 = BS啟發(fā):如果考查的平面和磁場不垂直,磁通量有該怎樣求呢?分解磁場,取B;取正對面積,取S。 的物理意義是什么?請同學(xué)們回憶:當(dāng)我們用磁感線表征磁場時(shí),B的大小怎么體現(xiàn)?磁感線的疏密。磁感線的疏密是不是可以理解為穿過單位面積的磁感線的條數(shù)?因此,當(dāng)我們再觀察的定義式時(shí),不難發(fā)現(xiàn),的物理意義就是什么?磁感線的條數(shù)。物理意義:磁通量表征磁感線的條數(shù)。單位:韋伯;1Wb

4、= 1Tm = 1Vs磁通量是矢量還是標(biāo)量?這里有一個(gè)矢量乘法的問題,我們還不可能理解透徹,因此只能正面告訴大家磁通量是標(biāo)量磁通量是標(biāo)量,卻有正負(fù)之分。當(dāng)我們規(guī)定從平面的一面穿進(jìn)的磁感線條數(shù)為正通量,則從另一面穿進(jìn)的磁感線條數(shù)為負(fù)通量,磁通量的運(yùn)算遵從代數(shù)法則。2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象:有些演示實(shí)驗(yàn),我們在初中時(shí)已經(jīng)見過了,這里加深以下印象演示:圖4所示的實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生用“回路”和“磁通量”的語言分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和原因。師生討論:如果導(dǎo)體在豎直方向上運(yùn)動(dòng),會不會磁通量的變化?會不會有感應(yīng)電流?演示:驗(yàn)證上面的結(jié)論演示:圖5所示的實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生用“回路”和“磁通量”的語言分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和原因。師生討論:如果磁

5、鐵在螺線管中不動(dòng),會不會磁通量的變化?會不會有感應(yīng)電流?演示:驗(yàn)證上面的結(jié)論 演示:圖6所示的實(shí)驗(yàn)1、開關(guān)合上、斷開瞬間,觀察電流計(jì)的指針情況;2、合上開關(guān)后,滑動(dòng)變阻器觸頭,觀察電流計(jì)的指針情況。 結(jié)論展示:只要閉合回路中的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。3、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)的過程就是一個(gè)發(fā)電的過程,電池的電能輸出需要消耗化學(xué)能,那么,電磁感應(yīng)的電能輸出會消耗什么形式的能量呢?我們下面看一個(gè)基本模型(圖7大家注意,這實(shí)際上是圖4所示實(shí)驗(yàn)的一個(gè)抽象師生共同分析:電流情形安培力情形對導(dǎo)體棒動(dòng)力學(xué)分析,得到速度減小、動(dòng)能減小。 結(jié)論:機(jī)械能能轉(zhuǎn)化成電能。學(xué)生類比分析

6、圖5實(shí)驗(yàn)的能量轉(zhuǎn)化。對于圖6所示實(shí)驗(yàn)的能量轉(zhuǎn)化情形,則要復(fù)雜一些,我們在后面在加以介紹。本節(jié)的知識雖然大多是復(fù)習(xí)性質(zhì)的,但我們在認(rèn)識電磁感應(yīng)的現(xiàn)象和原因的關(guān)系時(shí),引進(jìn)了新的語言和觀點(diǎn),那就是磁通量和能量的觀點(diǎn)。應(yīng)該說這兩個(gè)觀點(diǎn)的內(nèi)涵還是比較深的,我們今天只是初步的運(yùn)用了一下。在本章的后面節(jié)次的學(xué)習(xí)中,我們還會多次照應(yīng)、強(qiáng)調(diào)這兩個(gè)觀點(diǎn)的運(yùn)用,希望引起大家的重視。 六、作業(yè)布置:七、教學(xué)后記:【閱讀材料】法拉第簡介1、簡歷Michael Faraday,17911867,英國物理學(xué)家、化學(xué)家。法拉第出生在薩里郡紐因頓的一個(gè)鐵匠之家,由于家境貧寒,法拉第沒有在學(xué)校受到完整的初等教育,13歲起,就在一

7、個(gè)圖書裝訂商門下做學(xué)徒工。在業(yè)余時(shí)間,法拉第讀了這家店鋪里裝訂的許多書籍,其中對他影響特別深刻的一本書是約翰夫人編的化學(xué)中的守恒。他從微薄的工資收入中擠出錢來拼湊成了自用的簡陋實(shí)驗(yàn)室,在業(yè)余進(jìn)行某些簡單的實(shí)驗(yàn)。20歲時(shí),由于有一位顧客送他聽英國化學(xué)家戴維的幾次講演的入場券,得以聽到戴維的講演,法拉第整理了戴維這些演講的記錄,將其裝訂了送給戴維,同時(shí)請求參加戴維的實(shí)驗(yàn)室工作。22歲時(shí),戴維實(shí)驗(yàn)室有了空缺,法拉第就被錄用為實(shí)驗(yàn)室里的一名助手。戴維主持的這個(gè)實(shí)驗(yàn)室主要從事化學(xué)及物理學(xué)方面的工作。在這種工作中,法拉第刻苦鉆研,努力學(xué)習(xí),陸續(xù)作出一系列有價(jià)值的研究成果。1825年,由戴維推薦,他接替戴維

8、,成為皇家研究院的實(shí)驗(yàn)室主任。1833年,他又升任該院富勒講座化學(xué)教授,此后一直任此職,直到1867年逝世。2、主要成就1821年發(fā)現(xiàn)了六氯乙烷;1823年首次實(shí)現(xiàn)氯的液化;1825年從煤氣罐中的殘留油狀物分離出苯,即發(fā)現(xiàn)了苯。1832-1833年提出了電解定律即法拉第定律。1831年發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)原理并制出其模型;1837年創(chuàng)立電磁場理論,發(fā)現(xiàn)磁光效應(yīng)及抗磁物質(zhì);法拉第首次提出電場線的概念并用實(shí)驗(yàn)證明了電場線的存在(歐洲大多數(shù)數(shù)學(xué)家當(dāng)時(shí)都不同意法拉第的觀點(diǎn),但麥克斯韋從這個(gè)試驗(yàn)得到啟發(fā),并把法拉第關(guān)于電力線的想法轉(zhuǎn)變成數(shù)學(xué)形式,開創(chuàng)了現(xiàn)代的場論;1854年,法拉第在發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁場能夠使偏振光的平面旋轉(zhuǎn),這個(gè)現(xiàn)象后來被稱為法拉第現(xiàn)象。這個(gè)現(xiàn)象被用來解釋分子結(jié)構(gòu),得到了很多磁場的信息。3、重要著作和榮譽(yù)電流的試驗(yàn)研究(描述了他在電流和電磁學(xué)方面所作的無數(shù)次試驗(yàn),全書共三