2.2法拉第電磁感應(yīng)定律導(dǎo)學(xué)案-高二下學(xué)期物理人教版選擇性

2.2法拉第電磁感應(yīng)定律（第1課時(shí)）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過實(shí)驗(yàn)、分析推理得出法拉第電磁感應(yīng)定律的過程，體會(huì)用變化率定義物理量的方法。2.理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和表達(dá)式。3.能夠運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律定量計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的大小?！締栴}導(dǎo)入】穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流。通過如圖所示的實(shí)驗(yàn)，探究說明：感應(yīng)電流的大小跟哪些因素有關(guān)呢？【合作探究】任務(wù)一、法拉第電磁感應(yīng)定律1．感應(yīng)電動(dòng)勢：在現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢。2．感應(yīng)電動(dòng)勢與感應(yīng)電流的關(guān)系(1)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于。(2)電路中有感應(yīng)電流，就（填“一定”或“不一定”）有感應(yīng)電動(dòng)勢。(3)如果電路沒有閉合，這時(shí)雖然沒有感應(yīng)，依然可能存在。3．法拉第電磁感應(yīng)定律（1）內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的成正比。（2）表達(dá)式：E＝(單匝線圈)；E＝(n匝線圈)。（3）在國際單位制中，E的單位是，Φ的單位是，t的單位是，k＝1，公式簡化為E＝。(1)正確區(qū)別φ、?φ、?φ?t，其中?φ任務(wù)二、法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及其應(yīng)用問題1.(1).如圖所示，將條形磁鐵從同一高度插入線圈的實(shí)驗(yàn)中，快速插入和緩慢插入磁通量的變化量ΔΦ相同嗎？指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？(2)分別用一根磁鐵和兩根磁鐵以同樣速度快速插入，磁通量的變化量ΔΦ相同嗎？指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？例1、關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，下列說法中正確的是()A．穿過線圈的磁通量Φ最大時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢就一定最大B．穿過線圈的磁通量的變化量ΔΦ增大時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也增大C．穿過線圈的磁通量Φ等于0，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢就一定為0D．穿過線圈的磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)越大，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢就越大例2、單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場．若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)A0A0t/sφ/×10－3Wb120.01BDA.線圈中0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大B.線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零C.線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大D.線圈中0至D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢為0.4VB例3、一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2、電阻為10Ω的線圈垂直磁場放置，把一個(gè)電阻為40Ω的電阻連接在線圈兩端，在0.5s內(nèi)穿過線圈的磁場從9T減小到1T。求：B（1）線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢；（2）通過電阻的電流；（3）線圈兩端的電壓。例4.如圖甲所示，一個(gè)圓形線圈匝數(shù)n＝1000匝，面積S＝2×10－2m2，電阻r＝1Ω，在線圈外接一阻值為R＝4Ω的電阻。把線圈放入一個(gè)勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直線圈平面向里，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。求：(1)0～4s內(nèi)，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢；(2)t＝5s時(shí)，電阻兩端的電壓U?？偨Y(jié)：對感應(yīng)電動(dòng)勢的理解(1)感應(yīng)電動(dòng)勢的大小由穿過電路的磁通量的變化率?φ?(2)磁通量的變化常由B的變化或S的變化引起．①當(dāng)ΔΦ僅由B的變化引起時(shí)，E＝nS?②當(dāng)ΔΦ僅由S的變化引起時(shí)，E＝nB?(3)E＝n?φ?t計(jì)算的是Δt時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢，其中n為線圈匝數(shù)，ΔΦ取絕對值．當(dāng)Δt→0時(shí)，E＝n2．在Φ－t圖像中，磁通量的變化率?φ?法拉第電磁感應(yīng)定律（第2課時(shí)）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能夠運(yùn)用E＝Blv或E＝Blvsinθ計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢.2.了解動(dòng)生電動(dòng)勢的概念，知道導(dǎo)線切割磁感線，通過克服安培力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．3、知道導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢【學(xué)習(xí)任務(wù)一】導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢（1）、垂直切割（如圖所示）Δt時(shí)間內(nèi)閉合電路的磁通量的變化量：ΔΦ＝＝根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，E＝，由此求得感應(yīng)電動(dòng)勢：E＝。（2）、不垂直切割：如果導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身是垂直的，但與磁感線方向有一個(gè)夾角θ(如圖)。速度v可以分解為兩個(gè)分量：垂直于磁感線的分量v1＝和平行于磁感線的分量v2＝，只有v1切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢為E＝Blv1＝。（3）、導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體棒所受安培力的方向與導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)方向，導(dǎo)體棒克服做功，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．（4）對公式E＝BLv的理解(1)當(dāng)B、l、v三個(gè)量的方向互相垂直時(shí)，E＝Blv；當(dāng)有任意兩個(gè)量的方向互相平行時(shí)，導(dǎo)線將不切割磁感線，E＝。(2)當(dāng)l垂直B且l垂直v，而v與B成θ角時(shí)，導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為E＝.(3)若導(dǎo)線是彎折的，或l與v不垂直時(shí)，E＝Blv中的l應(yīng)為導(dǎo)線在與v垂直的方向上的投影長度，即有效切割長度．圖甲中的有效切割長度為：L＝sinθ；圖乙中的有效切割長度為：L＝；圖丙中的有效切割長度為：沿v1的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，L＝；沿v2的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，L＝.例1.如圖所示，MN、PQ為兩條平行的水平放置的金屬導(dǎo)軌，左端接有定值電阻R，金屬棒ab斜放在兩導(dǎo)軌之間，與導(dǎo)軌接觸良好，ab＝L.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面，設(shè)金屬棒與兩導(dǎo)軌間夾角為60°，以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)導(dǎo)軌和棒的電阻，則流過金屬棒的電流為()A.eq\f(BLv,R)B.eq\f(\r(3)BLv,2R)C.eq\f(BLv,2R)D.eq\f(\r(3)BLv,3R)例2、如圖所示，兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌和放置在水平面內(nèi)，其間距，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5T的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向下。兩導(dǎo)軌之間連接的電阻，在導(dǎo)軌上有一金屬棒，其接入電路的電阻，金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。在棒上施加水平拉力使其以速度v=5m/s向右勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)金屬導(dǎo)軌足夠長。求：（1）金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢；（2）通過電阻R的電流大小和方向；（3）水平拉力的大小F。例3、如圖所示，MN、PQ為光滑金屬導(dǎo)軌(金屬導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì))，MN、PQ相距l(xiāng)＝50cm，導(dǎo)體棒AB在兩導(dǎo)軌間的電阻為r＝1Ω，且可以在MN、PQ上滑動(dòng)，定值電阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1.0T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于整個(gè)導(dǎo)軌平面?，F(xiàn)用外力F拉著AB棒向右以v＝5m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng)。求：(1)AB棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E和AB棒上的感應(yīng)電流方向；(2)AB棒兩端的電壓UAB?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)二】導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢如圖所示，長為L的導(dǎo)體棒ab以a為圓心，以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(其感應(yīng)電動(dòng)勢)可從兩個(gè)角度推導(dǎo):棒上各點(diǎn)速度不同，其平均速度eq\x\to(v)＝，由E＝BLv得棒上感應(yīng)電動(dòng)勢大小E＝若經(jīng)時(shí)間Δt，棒掃過的面積為ΔS＝＝t，磁通量的變化量ΔΦ＝B·ΔS＝，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)得棒上感應(yīng)電動(dòng)勢大小為E＝.例4、如圖所示，導(dǎo)體棒ab長為4L，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)體棒繞過b點(diǎn)垂直于紙面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則a端和b端的電勢差U的大小等于()A．0.5BL2ω B．BL2ωC．4BL2ω D．8BL2ω法拉第電磁感應(yīng)定律（第3課時(shí)）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、會(huì)處理電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)與能量問題會(huì)處理電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)圖像問題【合作探究】任務(wù)一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)與能量問題例1、如圖甲所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為l，M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直斜面向下。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦。(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請?jiān)诖藞D中畫出ab桿下滑過程中某時(shí)刻的受力示意圖；(2)在加速下滑過程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí)，求此時(shí)ab桿中的電流及其加速度的大小；(3)求在下滑過程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值。（4）若ab桿從靜止達(dá)到速度最大值時(shí)，金屬桿ab移動(dòng)的距離為L,則回路中產(chǎn)生的總熱量。練習(xí)題：如圖所示，在磁感強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，有一豎直放置的光滑導(dǎo)電軌道，軌道間接有電阻R。套在軌道上的金屬桿長為L、質(zhì)量為m、電阻為r。現(xiàn)用豎直向上的拉力，使桿沿軌道以速度v勻速上滑（軌道電阻不計(jì)），重力加速度為g。求：(1)所用拉力F的大??；(2)桿兩端電壓的大??；(3)電阻R消耗的電功率。任務(wù)二、電磁感應(yīng)中的圖像問題例1．一勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里。寬20cm。一邊長為10cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v=10cm/s通過磁場區(qū)域，如圖示，在運(yùn)動(dòng)過程中，線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行，取它剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻為t=0，在下列圖線中，正確反映感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的是（）ABCD例2．如圖甲所示，一個(gè)圓形線圈放于一個(gè)隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場內(nèi)