高中物理粵教版2023選擇性必修第二冊 2.2 法拉第電磁感應(yīng)定律二教案含解析

第第頁高中物理粵教版（2023）選擇性必修第二冊2.2法拉第電磁感應(yīng)定律（二）教案（含解析）法拉第電磁感應(yīng)定律（第二課時）

【教學(xué)對象分析】通過楞次定律和右手定則的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流方向的判斷方法。通過法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)能夠計算感生電動勢計算，動生電動勢的計算公式學(xué)習(xí)，是知識推進的必然。

【教學(xué)內(nèi)容分析】本節(jié)課通過法拉第電磁感應(yīng)定律，用在切割磁感線的情境下，推導(dǎo)出動生電動勢的計算公式。

【教學(xué)目標(biāo)】

（1）理解動生電動勢的非靜電力的來源是由洛倫茲力的一個分力來提供的。

（2）理解動生電動勢表達式的使用條件，及其公式中個物理量的含義。

（3）熟練掌握應(yīng)用計算動生電動勢的方法。

【教學(xué)難點】動生電動勢表達式使用條件，及公式中物理量的含義。

【教學(xué)重點】熟練使用計算動生電動勢。

【教學(xué)方法】分析、思考與討論

【教學(xué)過程】

復(fù)習(xí)前知

法拉第電磁感應(yīng)定律：線圈內(nèi)的感生電動勢大小與通過線圈的磁通量的變化率成正比關(guān)系。

國際單位制下：

E—感生電動勢，為磁通量變化率，n為線圈匝數(shù)

教學(xué)過程

問題1如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運動而引起磁通量變化時，感應(yīng)電動勢多大呢？

假設(shè)在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場里，線框平面與磁感線垂直，導(dǎo)線ab長度為l，它以速度v水平向右勻速運動，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大??？

由于導(dǎo)體運動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，叫動生電動勢。

思考：若導(dǎo)體運動方向與導(dǎo)體本身垂直，但與磁感應(yīng)強度方向有夾角θ，此時電動勢又該怎么求？

將速度進行矢量分解

(一）導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢

1、表達式：

適用條件：（1）勻強磁場中

（2）導(dǎo)線L、B、v兩兩垂直時

若導(dǎo)體運動方向跟磁感應(yīng)強度方向有夾角(導(dǎo)體斜切磁感線)

E=Blvsinθ（θ為v與B夾角）

2．對公式E＝Blvsinθ的理解

(1)如果是n匝線框的一邊在磁場中切割磁感線

則有E＝nBlvsinθ

(2)該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論，求導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢更簡捷。速度v為瞬時值,E就為瞬時電動勢;速度v為平均值,E就為平均電動勢.

(3)當(dāng)B、l、v三個量方向相互垂直時，E＝Blv；

當(dāng)有任意兩個量的方向平行時，E＝0。

(4)公式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時的有效長度。

如圖所示，導(dǎo)體切割磁感線的情況應(yīng)取與B和v垂直的等效直線長度，

即ab的長度。

（二）動生電動勢的非靜電力來源

問題2如圖，普通電源產(chǎn)生電動勢是通過非靜電力做功實現(xiàn)的，那導(dǎo)體棒在勻強磁場中運動，產(chǎn)生動生電動勢的非靜電力是什么力提供的？

如圖，導(dǎo)體棒CD在勻強磁場中運動，速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直，且與導(dǎo)體棒垂直。

為便于討論，假設(shè)導(dǎo)體棒中的自由電荷是正電荷。

其實，這里的非靜電力是洛侖茲力沿棒方向的一個分力，如圖所示：

從能量轉(zhuǎn)化角度看動生電動勢產(chǎn)生

設(shè)勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)體棒MN的長度為l，在水平外力作用下以速度v水平向右勻速運動，電阻值為R，不計其它電阻和摩擦，則：

導(dǎo)體棒產(chǎn)生感應(yīng)電動勢？回路中的感應(yīng)電流？

在時間t內(nèi)，電路中產(chǎn)生多少電能？

③導(dǎo)體棒受到的安培力的大??？方向？

④作用在導(dǎo)體棒上的外力F的大??？方向？

⑤在時間t內(nèi)，外力F做功？安培力做功？

⑥運動過程中，外力做功、安培力做功與電路

中產(chǎn)生的電能有什么關(guān)系？

綜合②⑤分析,

根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律：

外力做功等于克服安培力做功，等于電路中產(chǎn)生的電能。

【解析】公式E＝Blv中的l應(yīng)指導(dǎo)體的有效切割長度，甲、乙、丁中的有效切割長度均為l，電動勢E＝Blv；而丙的有效切割長度為0，電動勢為0，故選項B正確.

例題2如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)＝0.50m，左端接一電阻R＝0.20Ω，磁感應(yīng)強度B＝0.40T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面．導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計，當(dāng)ab以v＝4.0m/s的速度水平向右勻速滑動時，求:

(1)閉合回路感應(yīng)電動勢的大小；

(2)回路中感應(yīng)電流的大??；

(3)ab棒中哪端電勢高；

(4)維持ab棒做勻速運動的水平外力F的大小．

能力提升訓(xùn)練

思路分析：

(1)金屬棒切割磁感線的有效長度是哪一部分？如何求電路中感應(yīng)電動勢？

(2)組成閉合回路的總電阻如何變化？如何求出？

課堂小結(jié)

答疑

1、部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢公式E=BLV，其中速度V是

相對地面的速度嗎？

不是，速度V是相對于磁場的速度，若磁場相對地面靜止，則速度v等于相對地面的速度，若磁場相對地面在運動，應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系。

如圖所示，如何求導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線的感應(yīng)電動勢？

3、如圖所示，如何判斷部分導(dǎo)體切割磁感線時兩端電勢的高低？

方法：先用右手定則或楞次定律判斷出感應(yīng)電流的方向由b流向a，導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源部分，根據(jù)閉合電路知識，電源內(nèi)部電流方向由負極流向正極，所以a端電勢高，b端電勢低。

4、如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)＝0.50m，左端接一電阻R＝0.20Ω，磁感應(yīng)強度B＝0.40T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面．導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計，當(dāng)ab以v＝4.0m/s的速度水平向右勻速滑動時，求:

(1)ab棒中感應(yīng)電動勢的大??；

(2)回路中感應(yīng)電流的大小；

(3)ab棒中哪端電勢高；

(4)維