最新高中物理 第四章 电磁感应 1-2 划时代的发现、探究感应电流的产生条件课件 新人教版选修ppt课件.ppt

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1、学年高中物理学年高中物理 第四章第四章 电磁感应电磁感应 1-2 1-2 划时代的发现、探究感应电划时代的发现、探究感应电流的产生条件课件流的产生条件课件 新人教版选修新人教版选修1 划划时时代的代的发现发现2 探究感应电流的产生条件探究感应电流的产生条件学学习习目目标标1.了了解解电电磁磁感感应应现现象象的的发发现现过过程程，体体会会人人类类探探究究自自然然规规律律的的科科学学态态度度和和科科学学精精神神2.通通过过实实验验、探探究究理理解解感感应应电电流流的的产产生生条条件件3.掌掌握握磁磁通通量量的的概概念念及及其其计计算算(重重点点)4.能能够够运运用用感感应应电电流流的的产产生生条条

2、件件判判断断感感应应电电流流能否产生能否产生(难点难点)1导导体体回回路路的的面面积积越越大大，则则穿穿过过导导体体回回路路的的磁磁通通量量越越大大()2穿穿过过螺螺线线管管的的磁磁通通量量发发生生变变化化时时，螺螺线线管管内内部部就就一一定有感定有感应电应电流流产产生生()3即即便便闭闭合合导导体体回回路路中中有有导导体体做做切切割割磁磁感感线线运运动动，回回路中也不一定有感路中也不一定有感应电应电流流()预预习习完完成成后后，请请把把你你认认为为难难以以解解决决的的问问题题记记录录在在下下面面的表格中的表格中问题问题1问题问题2问题问题3问题问题4学生分学生分组组探究一探究一磁通量及其变化

3、的分析与计算磁通量及其变化的分析与计算第第1步探究步探究分层设问，破解疑难分层设问，破解疑难1磁通量怎磁通量怎样样表示？它的物理意表示？它的物理意义义是什么？是什么？【提提示示】磁磁通通量量用用字字母母表表示示，它它的的物物理理意意义义是是：在在磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场中中，有有一一个个与与磁磁场场方方向向垂垂直直的的平平面面(面面积积为为S)，我我们们把把B与与S的的乘乘积积叫叫做做穿穿过过这这个个面面的的磁磁通通量它还可以理解为穿过磁感线的条数量它还可以理解为穿过磁感线的条数2在匀在匀强强磁磁场场中如何中如何计计算磁通量？算磁通量？【提提示示】利利用用公公式式：BS(

4、其其中中B为为匀匀强强磁磁场场的的磁磁感应强度，感应强度，S为线圈的有效面积为线圈的有效面积)第第2步步结论结论自我总结，素能培养自我总结，素能培养1磁磁通通量量的的正正、负负：其其正正、负负是是这这样样规规定定的的：任任何何一一个个面面都都有有正正、反反两两面面，若若规规定定磁磁感感线线从从正正面面穿穿入入为为正正磁磁通通量，量，则则磁感磁感线线从反面穿入即从反面穿入即为负为负磁通量反之亦可磁通量反之亦可2线线圈圈为为多多匝匝时时磁磁通通量量的的计计算算：即即NBS(N为为线线圈圈匝数匝数)，因，因为为穿穿过线过线圈的磁感圈的磁感线线的条数不受匝数影响的条数不受匝数影响3非非匀匀强强磁磁场场

5、中中磁磁通通量量的的分分析析：条条形形磁磁铁铁、通通电电导导线线周周围围的的磁磁场场都都是是非非匀匀强强磁磁场场，通通常常只只对对穿穿过过其其中中的的线线圈圈的的磁磁通通量量进进行行定定性性分分析析，分分析析时时应应兼兼顾顾磁磁场场强强弱弱、线线圈圈面面积积和和磁磁场场与与线线圈圈的的夹夹角角等等因因素素，并并可可充充分分利利用用磁磁感感线线来来判判断断，即即磁磁通通量量的的大大小小对对应应穿穿过过线线圈圈的的磁磁感感线线的的条条数数，穿穿过过线线圈圈的磁感的磁感线线的条数的条数变变化，化，则说则说明磁通量明磁通量变变化化4磁通量的变化：磁通量的变化：|21|.第第3步例步例证证典例印证，思维

6、深化典例印证，思维深化如如图图411所所示示的的线线框框，面面积积为为S，处处于于磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场中中，B的的方方向向与与线线框框平平面面成成角角，当当线线框框转转过过90到如到如图图所示的虚所示的虚线线位置位置时时，试试求：求：(1)初、末位置穿初、末位置穿过线过线框的磁通量的大小框的磁通量的大小1和和2；(2)磁通量的磁通量的变变化量化量.图图411【思思路路点点拨拨】(1)磁磁通通量量的的公公式式BS的的适适应应条条件件是是：磁场是匀强磁场，磁场是匀强磁场，B与与S垂直垂直(2)求磁通量的变化要注意磁通量穿过的方向求磁通量的变化要注意磁通量穿过的方向【解解析

7、析】(1)解解法法一一：如如题题图图所所示示，在在初初始始位位置置，把把面面积积向向垂垂直直于于磁磁场场方方向向进进行行投投影影，可可得得垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的面面积积为为SSsin，所所以以1BSsin.在在末末位位置置，把把面面积积向向垂垂直直于于磁磁场场方方向向进进行行投投影影，可可得得垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的面面积积为为SScos.由于磁感线从反面穿入，所以由于磁感线从反面穿入，所以2BScos.解解法法二二：如如果果把把磁磁感感应应强强度度B沿沿垂垂直直于于面面积积S和和平平行行于于面面积积S进进行行分分解解，能能否否得得到到同同样样的的结结论论？(请请同同学学们们

8、自自行行推推导导，答案是肯定的答案是肯定的)(2)开开始始时时B与与线线框框平平面面成成角角，穿穿过过线线框框的的磁磁通通量量1BSsin；当当线线框框平平面面按按顺顺时时针针方方向向转转动动时时，穿穿过过线线框框的的磁磁通通量量减减少少，当当转转到到时时，穿穿过过线线框框的的磁磁通通量量减减少少为为零零，继继续续转转动动至至90时时，磁磁通通量量从从另另一一面面穿穿过过，变变为为“负负”值值，2BScos.所以，此过程中磁通量的变化量为所以，此过程中磁通量的变化量为|21|BScos BSsin|BS(cos sin)【答案】【答案】(1)1BSsin 2BScos(2)BS(cos sin

9、)求解磁通量的方法求解磁通量的方法1解解答答该该类类题题目目时时，要要注注意意磁磁感感线线是是从从平平面面的的哪哪一一面面穿入的穿入的2当当规规定定从从某某一一面面穿穿入入的的磁磁通通量量为为正正值值时时，则则从从另另一一面面穿穿入入的的就就为为负负值值，然然后后按按照照求求代代数数和和的的方方法法求求出出磁磁通通量量的变化的变化(磁通量是有正、负的标量磁通量是有正、负的标量)3准准确确地地把把初初、末末状状态态的的磁磁通通量量表表示示出出来来是是解解题题的的关关键键第第4步巧步巧练练精选习题精选习题，落实强化落实强化1两两个个圆圆环环A、B如如图图412所所示示放放置置，且且半半径径RARB

10、，一条形磁，一条形磁铁铁的的轴线过轴线过两个两个圆环圆环的的圆圆心心处处，且与，且与圆环圆环平面垂直，平面垂直，则则穿穿过过A、B环环的磁通量的磁通量A和和B的关系是的关系是()AABBABCAB D无法确定无法确定【解解析析】因因为为有有两两个个方方向向的的磁磁感感线线穿穿过过线线圈圈，磁磁通通量应是抵消之后所剩余的磁感线的量应是抵消之后所剩余的磁感线的净条数从上向下看，穿过圆净条数从上向下看，穿过圆环环A、B的磁感线如图所示，磁的磁感线如图所示，磁感感线线有有进进有有出出，A、B环环向向外外的的磁磁感感线线条条数数一一样样多多，但但A环环向向里里的的磁磁感感线线条条数数较较多多，抵抵消消得

11、得多多，净净剩剩条条数数少少，所所以以AB，故选项，故选项C正确正确【答案】【答案】C2如如图图413所所示示，通通有有恒恒定定电电流流I的的导导线线，其其右右侧侧的的矩形矩形线线框第框第图图413一一次次从从位位置置平平移移到到位位置置，磁磁通通量量的的变变化化量量为为1，第第二二次次以以其其右右边边为为轴轴从从位位置置转转动动到到位位置置，磁磁通通量量的的变变化量化量为为2，试试比比较较1与与2的大小关系的大小关系【解解析析】设设线线框框位位于于、两两个个位位置置时时磁磁通通量量的的大大小小分分别别为为0、t，则则第第一一次次平平移移到到位位置置时时，有有10t；第第二二次次转转动动到到位

12、位置置时时，磁磁感感线线穿穿过过线线框框平平面面的的方方向向与与初初态态时时相相反反，则则有有20(t)0t.可可知知12.【答案】【答案】12学生分学生分组组探究二探究二感应电流的产生条件感应电流的产生条件第第1步探究步探究分层设问，破解疑难分层设问，破解疑难1如如图图414所示，当所示，当导导体棒体棒ad向向右运右运动时动时，穿，穿过过abcd的磁通量有没的磁通量有没有有发发生改生改变变？闭闭合回路中有无感合回路中有无感应电应电流？流？图图414【提示】【提示】磁通量发生改变，有感应电流产生磁通量发生改变，有感应电流产生2如如图图415所所示示，穿穿过过闭闭合合回回路路的的磁磁通通量量有有

13、没没有有发发生改生改变变？闭闭合回路中有无感合回路中有无感应电应电流？流？【提示】【提示】磁通量没有发生改磁通量没有发生改变，无感应电流产生变，无感应电流产生3闭闭合合电电路路的的一一部部分分导导体体在在磁磁场场中中运运动动时时，一一定定产产生生感感应电应电流流吗吗？【提提示示】不不一一定定，闭闭合合电电路路的的一一部部分分导导体体在在磁磁场场中中运运动动时时，若若其其速速度度与与磁磁场场方方向向平平行行，则则不不能能产产生生感感应应电电流流第第2步步结论结论自我总结，素能培养自我总结，素能培养1产产生感生感应电应电流的条件流的条件(1)电电路路为闭为闭合合电电路；路；(2)穿穿过电过电路的磁

14、通量路的磁通量发发生生变变化化注注意意：(1)、(2)两两条条必必须须同同时时满满足足，才才能能产产生生感感应应电电流流2判断感判断感应电应电流有无的方法流有无的方法(1)明确明确电电路是否路是否为闭为闭合合电电路路(2)判断穿判断穿过过回路的磁通量是否回路的磁通量是否发发生生变变化化3与与意意义义不不同同，大大小小也也没没有有必必然然的的联联系系感感应应电电流的流的产产生与生与无关，只取决于无关，只取决于的的变变化，即与化，即与有关有关第第3步例步例证证典例印证，思维深化典例印证，思维深化如如选选项项图图所所示示，A中中线线圈圈有有一一小小缺缺口口，B、D中中匀匀强强磁磁场场区区域域足足够够

15、大大，C中中通通电电导导线线位位于于水水平平放放置置的的闭闭合合线线圈圈某某一直径的正上方其中能一直径的正上方其中能产产生感生感应电应电流的是流的是()【思路点拨】【思路点拨】解答此题应注意两点：解答此题应注意两点：(1)电路是否闭合电路是否闭合(2)穿过电路的磁通量是否变化穿过电路的磁通量是否变化【解解析析】图图A中中线线圈圈没没闭闭合合，无无感感应应电电流流；图图B中中闭闭合合电电路路中中的的磁磁通通量量增增大大，有有感感应应电电流流；图图C中中的的导导线线在在圆圆环环的的正正上上方方，不不论论电电流流如如何何变变化化，穿穿过过线线圈圈的的磁磁感感线线都都相相互互抵抵消消，磁磁通通量量恒恒

16、为为零零，也也无无电电流流；图图D中中回回路路磁磁通通量量恒恒定定，无感应电流故本题只有选项无感应电流故本题只有选项B正确正确【答案】【答案】B判断磁感线的条数是否变化的方法判断磁感线的条数是否变化的方法磁磁感感线线的的条条数数可可用用来来形形象象地地表表示示一一个个回回路路的的磁磁通通量量大大小小，所所以以判判断断穿穿过过闭闭合合电电路路的的磁磁通通量量是是否否变变化化时时，可可充充分分利利用用穿穿过过闭闭合合电电路路的的磁磁感感线线的的条条数数是是否否变变化化来来判判断断某某过过程程中磁通量是否变化中磁通量是否变化第第4步巧步巧练练精选习题，落实强化精选习题，落实强化1如如图图416所所示

17、示，在在竖竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场场中中，有有一一闭闭合合导导体体环环，环环面面与与磁磁场场垂垂直直当当导导体体环环在在磁磁场场中中完完成成下下述运述运动时动时，可能，可能产产生感生感应电应电流的是流的是()A导导体体环环保持水平且在磁保持水平且在磁场场中向中向上或向下运上或向下运动动B导导体体环环保持水平向左或向右加速平保持水平向左或向右加速平动动C导导体体环环以垂直以垂直环环面、通面、通过环过环心的心的轴转动轴转动D导导体体环环以一条直径以一条直径为轴为轴，在磁，在磁场场中中转动转动【解解析析】只只要要导导体体环环保保持持水水平平，无无论论它它如如何何运运动动，穿穿过过环环的的磁磁

18、通通量量都都不不变变，都都不不会会产产生生感感应应电电流流，只只有有导导体体环环绕绕通通过过直直径径的的轴轴在在磁磁场场中中转转动动时时，穿穿过过环环的的磁磁通通量量改改变变，才会产生感应电流，才会产生感应电流，D项正确项正确【答案】【答案】D2如如图图417所所示示，线线圈圈与与电电源源、开开关关、滑滑动动变变阻阻器器相相连连，线线圈圈与与电电流流计计相相连连，线线圈圈与与线线圈圈绕绕在在同同一个一个铁铁芯上，在下列情况下，芯上，在下列情况下，电电流流计计中是否有示数？中是否有示数？(1)开关开关闭闭合瞬合瞬间间；(2)开关开关闭闭合合稳稳定后；定后；(3)开关开关闭闭合合稳稳定后，来回定后

19、，来回移移动动滑滑动变动变阻器的滑阻器的滑动动端；端；(4)开关断开瞬开关断开瞬间间【解解析析】本本题题主主要要考考查查闭闭合合电电路路中中电电流流变变化化导导致致磁磁场变化从而产生感应电流的情况场变化从而产生感应电流的情况(1)开开关关闭闭合合时时线线圈圈中中电电流流从从无无到到有有，故故电电流流形形成成的的磁磁场场也也从从无无到到有有，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量也也从从无无到到有有，故故线线圈圈中产生感应电流，电流计中产生感应电流，电流计有示数有示数(2)开开关关闭闭合合稳稳定定后后，线线圈圈中中电电流流稳稳定定不不变变，电电流流形形成成的的磁磁场场不不变变，此此时时线线圈圈中中虽虽

20、有有磁磁通通量量但但磁磁通通量量稳稳定定不不变，故线圈变，故线圈中无感应电流产生，电流计中无感应电流产生，电流计无示数无示数(3)开开关关闭闭合合稳稳定定后后，来来回回移移动动滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑动动端端，电电阻阻变变化化，线线圈圈中中的的电电流流变变化化，电电流流形形成成的的磁磁场场也也发发生生变变化化，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量也也发发生生变变化化，故故线线圈圈中中有有感感应电流产生，电流计应电流产生，电流计有示数有示数(4)开开关关断断开开瞬瞬间间，线线圈圈中中电电流流从从有有到到无无，电电流流形形成成的的磁磁场场也也从从有有到到无无，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量也也从

21、从有有到到无无，故故线圈线圈中有感应电流产生，电流计中有感应电流产生，电流计有示数有示数【答案】【答案】(1)有有(2)无无(3)有有(4)有有导体切割磁感线产生感应电流的判断导体切割磁感线产生感应电流的判断1切切割割磁磁感感线线不不是是产产生生感感应应电电流流的的充充要要条条件件，归归根根结结底要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化底要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化2在在利利用用“切切割割”来来讨讨论论和和判判断断有有无无感感应应电电流流时时，应应该该注意下列情况：注意下列情况：(1)导导体体是是否否将将磁磁感感线线“割割断断”，如如果果没没有有“割割断断”就就不不能能说说切切割割如如图图

22、418所所示示，甲甲、乙乙两两图图中中，导导体体是是真真“切切割割”，而丙、丁两，而丙、丁两图图中，中，导导体没有切割磁感体没有切割磁感线线图图418(2)即即使使导导体体真真“切切割割”了了磁磁感感线线，也也不不能能保保证证能能产产生生感感应应电电流流如如图图419甲甲所所示示，甲甲和和丁丁中中不不产产生生感感应应电电流流，乙乙和丙中和丙中产产生感生感应电应电流流图图419如如图图4110所所示示，在在匀匀强强磁磁场场中中的的矩矩形形金金属属轨轨道道上上，有有等等长长的的两两根根金金属属棒棒ab和和cd，它它们们以以相相同同的的速速度度匀匀速速运运动动，则则()图图4110A断开开关断开开关

23、S，ab中有感中有感应电应电流流B闭闭合开关合开关S，ab中有感中有感应电应电流流C无无论论断开断开还还是是闭闭合开关合开关S，ab中都有感中都有感应电应电流流D无无论论断开断开还还是是闭闭合开关合开关S，ab中都没有感中都没有感应电应电流流【思思路路点点拨拨】闭闭合合电电路路中中磁磁通通量量发发生生变变化化是是产产生生感感应电流的充要条件应电流的充要条件【解解析析】两两根根金金属属棒棒ab和和cd以以相相同同的的速速度度匀匀速速运运动动，若若断断开开开开关关S，两两根根金金属属棒棒与与导导轨轨构构成成的的回回路路中中磁磁通通量量无无变变化化，则则回回路路中中无无感感应应电电流流，故故选选项项

24、A、C错错误误；若若闭闭合合开开关关S，两两根根金金属属棒棒与与导导轨轨构构成成的的回回路路中中磁磁通通量量发发生生变变化化，则则回回路中有感应电流，故路中有感应电流，故B正确，正确，D错误错误【答案】【答案】B先看名师指津先看名师指津 不不管管是是哪哪种种方方式式引引起起了了导导体体回回路路中中磁磁通通量量发发生生了了变变化化，都都会会产产生生感感应应电电流流，如如在在本本题题中中，穿穿过过ab和和cd组组成成的的回回路路磁磁通通量量不不变变化化，但但穿穿过过abfe和和cdfe两两个个回回路路的的磁磁通通量量发发生生了了变化变化再演练应用再演练应用 图图4111是是机机场场的的安安检检人人员员用用手手持持金金属属探探测测器器检检查查乘乘客客的的情情景景当当探探测测线线圈圈靠靠近近金金属属物物体体时时，在在金金属属物物体体中中就就会会产产生生电电流流，如如果果能能检检测测出出这这种种变变化化，就就可可以以判判定定探探测测线线圈圈附附近近有有金金属属物物体体了了图图中中能能反反映映出出金金属属探探测测器器工工作作原原理理的是的是()图图4111ABCD【解解析析】金金属属探探测测器器能能探探测测金金属属，是是根根据据电电磁磁感感应应现现象象，即即金金属属在在磁磁场场中中切切割割磁磁感感线线运运动动时时产产生生感感应应电电流流，选项选项B正确正确【答案】【答案】B