2019-2020年高中物理15電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒教案教科版選修3-2

019-2020年高中物理1.5電磁感覺中的能量轉(zhuǎn)變與守恒授課設(shè)計(jì)教科版選修3-2【授課目的】1、知識與技術(shù)：（1）、認(rèn)識感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢的看法及不相同。（2）、認(rèn)識感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因。（3、、能用動(dòng)生電動(dòng)勢和感生電動(dòng)勢的公式進(jìn)行解析和計(jì)算。2、過程與方法經(jīng)過研究感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因，培養(yǎng)學(xué)生對知識的理解和邏輯推理

能力。3、感神態(tài)度與價(jià)值觀從電磁感覺現(xiàn)象中我們找到產(chǎn)生感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢的個(gè)性與共性問題，

培養(yǎng)學(xué)生對不相同事物進(jìn)行解析，找出共性與個(gè)性的辯證唯物主義思想?！臼谡n重點(diǎn)】感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢?！臼谡n難點(diǎn)】感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因?！臼谡n方法】類比法、練習(xí)法【教具準(zhǔn)備】多媒體課件【授課過程】一、復(fù)習(xí)提問：1、法拉第電磁感覺定律的內(nèi)容是什么？數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？答：感覺電動(dòng)勢的大小與磁通量的變化率成正比，即E=。2、導(dǎo)體在磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢與什么因素有關(guān)，表達(dá)式是什么，它成立的條

件又是什么？答：導(dǎo)體在磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢的大小與導(dǎo)體棒的有效長度、磁場強(qiáng)弱、導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，表達(dá)式是0E=BLvsin，該表達(dá)式只能適用于勻強(qiáng)磁場中。二、引入新課在電磁感覺現(xiàn)象中，由于引起磁通量的變化的原因不相同感覺電動(dòng)勢產(chǎn)生的機(jī)理也不相同，本節(jié)課我們就一起來學(xué)習(xí)感覺電動(dòng)勢產(chǎn)生的機(jī)理。三、進(jìn)行新課（一）、感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢由于引起磁通量的變化的原因不相同感覺電動(dòng)勢產(chǎn)生的機(jī)理也不相同，一般分為兩種：一種是磁場不變，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)引起的磁通量的變化而產(chǎn)生的感覺電動(dòng)勢，這種電動(dòng)勢稱作動(dòng)生電動(dòng)勢，別的一種是導(dǎo)體不動(dòng)，由于磁場變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱作感生電動(dòng)勢。1、感覺電場電場，

19世紀(jì)

60年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場理論中指出，變化的磁場會在周圍空間激發(fā)一種我們把這種電場叫做感覺電場。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(fù)電荷停止，電場線不閉合，而感覺電場是一種渦旋電場，電場線是封閉的，如圖

E所示，若是空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會在電場力的作用下定向搬動(dòng)，而產(chǎn)生感覺電流，也許說導(dǎo)體中產(chǎn)生感覺電動(dòng)勢。感覺電場是產(chǎn)生感覺電流或感覺電動(dòng)勢的原因，感覺電場的方向也可以由楞次定律來判斷。感覺電流的方向與感覺電場的方向相同。2、感生電動(dòng)勢（1）產(chǎn)生：磁場變化時(shí)會在空間激發(fā)電場，閉合導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感覺電流，即產(chǎn)生了感覺電動(dòng)勢。2）定義：由感生電場產(chǎn)生的感覺電動(dòng)勢成為感生電動(dòng)勢。3）感生電場方向判斷：右手螺旋定則。例題，在空間出現(xiàn)以下列圖的閉合電場，電場線為一簇閉合曲線，這可能是（沿AB方向磁場在迅速減弱沿AB方向磁場在迅速增強(qiáng)沿BA方向磁場在迅速減弱沿BA方向磁場在迅速增強(qiáng)解析：依照電磁感覺，閉合回路中的磁通量變化時(shí)，使閉合回路中產(chǎn)生感覺電流，該電流可用楞次定律來判斷，依照麥克斯韋電磁理論，閉合回路中產(chǎn)生感覺電流，使由于閉合回路中碰到了電場力的作用，而變化的磁場產(chǎn)生電場，與可否存在閉合回路沒有關(guān)系，故空間磁場變化產(chǎn)生的電場方向,仍可用楞次定律來判斷，四指環(huán)繞方向即感覺電場的方向，由此可知AC正確。正確答案：AC談?wù)摚阂阎杏X電場方向求原磁通量的變化情況的基本思路是：感覺電場的方向感覺磁場的方向:磁通量的變化情況右手螺旋定則楞次定律3、感生電動(dòng)勢的產(chǎn)生由感覺電場使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫做感生電動(dòng)勢，感生電動(dòng)勢在電路中的作用就是充當(dāng)電源，其電路是內(nèi)電路，當(dāng)它和外電路連接后就會對外電路供電。變化的磁場在閉合導(dǎo)體所在的空間產(chǎn)生電場，導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，也許說產(chǎn)生感覺電動(dòng)勢。其中感覺電場就相當(dāng)于電源內(nèi)部所謂的非靜電力，對電荷產(chǎn)生作用。比方磁場變化時(shí)產(chǎn)生的感覺電動(dòng)勢為BE=NScos（二）、洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢導(dǎo)體切割磁感線時(shí)會產(chǎn)生感覺電動(dòng)勢，該電動(dòng)勢產(chǎn)生的機(jī)理是什么呢？導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感覺電動(dòng)勢與哪些因素有關(guān)？他是如何將其他形式的能轉(zhuǎn)變成電能的？1、動(dòng)生電動(dòng)勢1）產(chǎn)生：導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢2）大?。篍=BLv（B的方向與v的方向垂直）3）動(dòng)生電動(dòng)勢大小的推導(dǎo)：ab棒處于勻強(qiáng)磁場中，磁感覺強(qiáng)度為B,垂直紙面向里，棒沿圓滑導(dǎo)軌以速度v勻速向右滑動(dòng)，已知導(dǎo)軌寬度為L,經(jīng)過時(shí)間由法拉t由M運(yùn)動(dòng)導(dǎo)N,以下列圖,第電磁感覺定律可得：XE=BS二B^UBLV△tttX故動(dòng)生電動(dòng)勢大小為E=BLv。2、動(dòng)生電動(dòng)勢原因解析導(dǎo)體在磁場中切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生x動(dòng)生電動(dòng)勢，它是由于導(dǎo)體中的自由電x子碰到洛倫茲力的乍，XXXX*作用而引起的。XXX召X以下列圖，一條直導(dǎo)線CD在云強(qiáng)X磁場B中XXX以速度v向右運(yùn)動(dòng)，并且導(dǎo)線漢CD與B、v的方向F洛XXX垂直，由于導(dǎo)體中的汽自由電子隨導(dǎo)體一起以速度XX2v運(yùn)動(dòng)，因X此每個(gè)電子碰到的洛倫茲力為：F的方向豎直向下，在力F的作用下，自F洛=Bev旬下運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)節(jié)余的負(fù)電荷，導(dǎo)體上端出現(xiàn)節(jié)余的正電荷，Cx衣C的電勢，出現(xiàn)結(jié)果使導(dǎo)體上端D的電勢高于下端由D指向C的靜電場，此電場對電子的靜電力DDF'的方向向上，與洛倫茲力F方向相反，隨著導(dǎo)體兩正直負(fù)電荷的積累，電場不斷增強(qiáng)，看作用在自由電子上的靜電力與電子碰到的洛XX倫茲力相平衡時(shí)，DC兩端產(chǎn)生一個(gè)牢固的電勢差若是用別的的導(dǎo)線把CD兩端連接起來，由X于D段的電勢比C段的電勢高，自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時(shí)針流動(dòng)，形成逆時(shí)針方向的電流，如圖乙所示，電荷的流動(dòng)使CD兩端積累的電荷不斷減少，洛倫茲力

XX又不斷使自由電子從D端運(yùn)動(dòng)到C端從而在CD兩端保持一個(gè)牢固的電動(dòng)勢?？梢娺\(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體CD就是一個(gè)電源，D端是電源的正極，C端是電源的負(fù)極，自由電子受洛倫茲力的用，從D端搬運(yùn)到C端，也可以看做是正電荷受洛倫茲力作用從C端搬運(yùn)到D端，這里洛倫茲力就相當(dāng)于電源中的非靜電力，依照電動(dòng)勢的定義，電動(dòng)勢等于單位正電荷從負(fù)極經(jīng)過電源內(nèi)部搬動(dòng)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：F=F洛/e=Bv于是動(dòng)生電動(dòng)勢就是：E=FL=BLv上式與法拉第電磁感覺定律獲取的結(jié)果一致。（三）、動(dòng)生電動(dòng)勢和感生電動(dòng)勢擁有相對性動(dòng)生電動(dòng)勢和感生電動(dòng)勢的劃分，在某些情況下只有相對意義，如本章開始的實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵插入線圈中，若是在相對于磁鐵靜止的參照系觀察，磁鐵不動(dòng)，空間各點(diǎn)的磁場也沒有發(fā)生變化，而線圈在運(yùn)動(dòng)，線圈中的電動(dòng)勢是動(dòng)生的；但是，若是在相對于線圈靜止的參照系內(nèi)觀察，則看到磁鐵在運(yùn)動(dòng)，引起空間磁場發(fā)生變化，所以，線圈中的電動(dòng)勢是感生的，在這種情況下，終歸把電動(dòng)勢看作動(dòng)生的還是感生的，決定于觀察者所在的參照系，但是，其實(shí)不是在任何情況下都能經(jīng)過變換參照系把一種電動(dòng)勢概括為另一種電動(dòng)勢，不管是哪一種電動(dòng)勢，法拉第電磁感覺定律、楞次定律都成立。（四）應(yīng)用一一電子感覺加速器即使沒有導(dǎo)體存在，變化的磁場以在空間激發(fā)渦旋狀的感覺電場，電子感覺器就是應(yīng)用了這個(gè)原理，電子加速器是加速電子的裝置，他的主要部分以下列圖，畫斜線的部分為電磁鐵兩極，在其縫隙布置一個(gè)環(huán)形真空室，電磁鐵用頻率為每秒數(shù)十周的富強(qiáng)交流電流來勵(lì)磁，使兩極間的磁感覺強(qiáng)度B往返變化，從而在環(huán)形真空室內(nèi)感覺出很強(qiáng)的感覺渦旋電場，用電子槍將電子注入喚醒真空室，他們在渦旋電場的作用下被加速，同時(shí)在磁場里碰到洛倫茲力的作用，沿圓規(guī)道運(yùn)動(dòng)。如何使電子保持在恒定半徑為R的圓規(guī)道上加速，這對磁場沿徑向分布有必然的要求，設(shè)電子軌道出的磁場為B,電子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的向心力為洛倫茲力，所以：eBv=mV/Rmv=ReB也就是說，只要電子動(dòng)量隨磁感覺強(qiáng)度成正比率增加，就可以保持電子在必然的軌道【課堂小結(jié)】

上運(yùn)動(dòng)。本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因，感生電動(dòng)勢是在感覺電場作用下，自由電子定向運(yùn)動(dòng)形成的感覺電流。動(dòng)生電動(dòng)勢是自由電子在洛倫茲力的作用些下定向運(yùn)動(dòng)形成感覺電流，感覺電場對電荷的作用力和洛倫茲力充當(dāng)了電源里的非靜電力?！景鍟O(shè)計(jì)】SO真空室Q第五節(jié)：電磁感覺定律的應(yīng)用一、感生電動(dòng)勢（1）產(chǎn)生：磁場變化時(shí)會在空間激發(fā)電場，閉合導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感覺電流，即產(chǎn)生了感覺電動(dòng)勢。（2）定義：由感生電場產(chǎn)生的感覺電動(dòng)勢成為感生電動(dòng)勢。（3）感生電場方向判斷：右手螺旋定則。二、動(dòng)生電