（必修3）13.3 电磁感应现象及应用（教案3）

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13.3电磁感应现象及应用
〖教材分析〗
本节课把电与磁彻底的联系在一起。从物理学的角度看，电磁感应在电磁学中的地位，正是由于电磁感受现象的发现，把人类社会带入了电气化时代，体现了“划时代的发现”。另外本课的实验部分是在于引导学生通过活动和思考来主动地获得知识。教科书所呈现的实验既为本节研究感应电流的产生条件提供了实验情景，又成为后续楞次定律教学的基础 。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念：知道感应电流的产生条件及相应实验方法；知道用感应电流的产生条件去判断回路中是否产生感应电流。
科学思维：通过物理学史的学习，体会电磁相互转化的思想。
科学探究：通过学生实验，进行实验观察、归纳分类，达到能够判断回路中磁通量如何变化和因为什么而变化的目的。
科学态度与责任：领会科学家对自然现象、自然规律的探究，以科学不怕困难、勇于面对挫折的坚强意志激励自己。体会物理与生产生活的紧密联系。
〖教学重点与难点〗
重点：通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。
难点：感应电流的产生条件。
〖教学准备〗
学生电源、大小两个线圈、滑动变阻器、导线若干、示教电流表、多媒体课件小球等。
〖教学过程〗

一、新课引入
（实验展示）我们知道，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流。那么，切割磁感线是产生感应电流的唯一方法吗?还有其他方法吗?这些方法有什么内在联系?
二、新课教学
（一）划时代的发现
1.奥斯特：电生磁

（动图展示奥斯特实验）奥斯特发现的电流的磁效应，震动了整个科学界，它证实电现象与磁现象是有联系的。
电能生磁，根据对称性，为什么不能用磁来生电呢？
法拉第他就坚信磁也能生电。
2.法拉第：磁生电

于是从1822年开始进行了将近十年，锲而不舍，艰苦卓绝，宁死不屈，百折不挠的实验。直到1830年8月他发现给一个线圈通电和断电的瞬间，另一个线圈中出现了电流。这一瞬间他要疯了，他忽然意识到原来磁生电是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。

于是，他又设计并动手做了几十个实验，发现了各种深藏不露的各种"磁生电"的现象。总结起来是这么五类：
①变化的电流
②变化的磁场
③运动的恒定电流
④运动的磁铁
⑤在磁场中运动的导体
关键词就是变化或者运动。并且他把这些现象命名为电磁感应。在这种情况下产生的电流叫做感应电流。
鸡汤：你要坚信苦心人天不负，坚持不懈，终能成功。

小结：
法拉第的这一伟大发现完善了电与磁的内在联系，所以便有电磁学这一门学科的诞生。接下来我们学习的种种关于电磁学烧脑变态的题目，都源于这两位伟大科学家的发现与研究。
（二）产生感应电流的条件
法拉第发现了电磁感应现象，那么具体产生感应电流的条件是什么呢？是不是随便一根导体运动就得了呢？现在我们来研究产生感应电流的条件。
思考与讨论
为了便于分析产生感应电流的条件，我们把"问题"栏目中的实验装置图画成如图所示的示意图。




①观察图片金属棒 AB静止时，观察电流表指针没有偏转，即电路中没有感应电流产生；
②动图展示：AB沿着磁感线运动时，观察电流表指针没有偏转，电路中也没有感应电流。
③动图展示：AB切割磁感线时，观察到电流表指针有偏转，所以产生感应电流。
分析：AB切割磁感线时，磁场的大小和方向没有变化，变化的只有电路ABCD的面积。
那么，与磁场相关的哪个物理量发生了变化呢?
我们学过磁通量的的表达式是φ=BS，闭合电路 ABCD的面积发生了变化，也就是说，穿过电路ABCD的磁通量发生了变化。
那么，感应电流的产生是否与磁通量的变化有关呢?
下面我们通过实验来研究这个问题。
实验：探究感应电流产生的条件

如图，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。观察下面几种情况下线圈 B中是否有电流产生。通过动图依次观察实验。

开关和变阻器的状态	线圈B中是否有电流
开关闭合瞬间	是
开关断开瞬间	是
开关闭合时，滑动变阻器不动	否
开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片	是

请你根据实验现象总结，什么情况下闭合导体回路中产生感应电流。

（动图展示线圈A中的磁感线条数变化的过程）
磁场强弱的变化我们可以通过磁感线的条数来观察，观察动图可以看到闭合开关穿过B的磁感线从无到有；滑动滑片，穿过B的磁感线的条数不断的变化；断开开关，穿过B的磁感线从有到无。这种情况下，根据公式φ=BS，B的面积没有改变，但是磁场感应强度B变化了，所以说穿过线圈 B的磁通量也发生了变化，线圈B中有感应电流。
以上实验及其他事实表明∶
当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。这就是产生感应电流的条件。
一、闭合的回路
感应电流                               正对面积S改变
二、磁通量（φ=BS）变化    磁场B的大小改变
磁场B的方向改变
导体切割磁感线的磁通量变化是正对面积S改变。
课堂练习

例1：如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是产生感应电流?
（1）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动(图甲)。
（2）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动(图乙）。
（3）线框绕轴线转动(图丙)。
解题提示：磁通量的判断也可以观察穿过平面的磁感线条数的变化。甲乙无电流，丙当线框与磁感线垂直是磁通量最大，当线框与磁感线平行时磁通量为零。所以有电流。

例2：如图，磁场中有一个闭合的弹簧线圈。先把线圈撑开(图甲)，然后放手，让线圈收缩(图乙)。线收缩时，其中是否有感应电流?为什么?
解题提示：由于弹簧线圈收缩时，面积减少，磁通量减少，所以产生感应电流。
科学服务与生产生活。下面我们电磁感应现象在实际生产生活中的应用。
（三）电磁感应现象的应用
1.播放视频：法拉第的圆盘发电机。

法拉第当众表演了一个实验。一个铜盘的轴和铜盘的边缘分别连在"电流表"的两端。法拉第摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，"电流表"的指针随之摆动。这是最早的发电机。
2.展示图片：现代发电机。




三峡电站一台发电机的转子，生活中的变压器，生活中的电磁炉。
课堂练习

例3：如图，垂直于纸面的匀强磁场局限在虛线框内，闭合线圆由位置1穿过虛线框运动到位置2。线圈在运动过中什么时候有感应电流，什么时候没有感应电流?为什么?
解题提示：.在线圈进入磁场的过程中，由于穿过线圈的磁通量增大，所以线圈中产生感应电流;在线圈离开磁场的过程中，由于穿过线圈的磁通量减小，所以线圈中产生感应电流;当整个线圈都在磁场中时，由于穿过线圈的磁通量不变，所以线圈中不产生感应电流。

例4：矩形线圈ABCD位于通电长直导线附近，线图与导线在同一个平面内，线圈图的两个与导线平行。在这个平面内，线远离导移动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流I逐渐增大或减小时，线图中有没有感应电流?为什么?
注意:长直导线中电流越大，它产生的磁场越强;离长直导线越远，它的磁场越弱。
解题提示：当线圈远离导线移动时，由于线圈所在位置的磁感应强度不断减弱，所以穿过线圈的磁通量不断减小，线圈中产生感应电流。当导线中的电流逐渐增大或减小时，线圈所在位置的磁感应强度也逐渐增大或减小，穿过线圈的磁通量也随之逐渐增大或减小，所以线圈中产生感应电流。
〖板书设计〗
13.3电磁感应现象及应用

• 奥斯特的电流的磁效应：电生磁。法拉第的电磁感应：磁生电。
  

• 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。
  

一、闭合的回路
3.感应电流                             正对面积S改变
二、磁通量（φ=BS）变化    磁场B的大小改变
磁场B的方向改变
〖教学反思〗

• 本节课一科学史为背景可以让学生感受法拉第、奥斯特的科学家探索精神，培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
  

• 学生初中时已经接触过电磁感应现象，早就知道导体切割磁感线可以产生感应电流，容易产生轻视本节课的内容，教学过程中一定主要正确引导学生，把思路引到磁通量上来。