选修模块----电磁感应现象.ppt

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1、普通高中物理普通高中物理课课程程标标准准(第三部分内容第三部分内容标标准准选选修模修模块选块选修修32)本模块是选修模块。电磁感应现象展示了不同运动形式之间的联系，为电能的大规模应用奠定了物理学的基础；交变电流是生活和生产中最常用到的电流；传感器则是生活和生产中各种测量、控制所不可缺少的元器件。学习这些内容时要同样重视它们的理论意义和实践意义。本模块安排了几个科学探究活动。学生应在经历科学探究的过程中，领悟物理学研究的思想与方法。本模块划分为以下三个二级主题：本模块划分为以下三个二级主题：电磁感应交变电流传感器1内容内容标标准准（1）收集）收集资资料，了解料，了解电电磁感磁感应现应现象的象的发

2、现过发现过程，体会人程，体会人类类探探索自然索自然规规律的科学律的科学态态度和科学精神。度和科学精神。（2）通）通过实验过实验，理解感，理解感应电应电流的流的产产生条件。生条件。举举例例说说明明电电磁感磁感应应在生活和生在生活和生产产中的中的应应用。用。（3）通）通过过探究，理解楞次定律。理解法拉第探究，理解楞次定律。理解法拉第电电磁感磁感应应定律。定律。例例1 分析分析电动电动机运机运转时产转时产生反生反电动势电动势的的现现象，分象，分别别用力和能量用力和能量的的观观点点进进行行说说明。明。（4）通）通过实验过实验，了解自感，了解自感现现象和象和涡涡流流现现象。象。举举例例说说明自感明自感现

3、现象和象和涡涡流流现现象在生活和生象在生活和生产产中的中的应应用。用。例例2 观观察日光灯察日光灯电电路，分析日光灯路，分析日光灯镇镇流器的作用和原理。流器的作用和原理。例例3 观观察家用察家用电电磁灶，了解磁灶，了解电电磁灶的磁灶的结结构和原理。构和原理。2活活动动建建议议从因特网、科技从因特网、科技书书刊上刊上查阅资查阅资料，了解料，了解电电磁感磁感应应在生活和生在生活和生产产中的中的应应用，例如磁卡用，例如磁卡阅读阅读器、器、录录音机、音机、录录像机的像机的原理等。原理等。（二）交（二）交变电变电流流1内容内容标标准准（1）知道交）知道交变电变电流，能用函数表达式和流，能用函数表达式和图

4、图像描述交像描述交变电变电流。流。例例1 用示波器用示波器观观察交察交变电变电流的波形，并流的波形，并测测算其峰算其峰值值和有效和有效值值。（2）通）通过实验过实验，了解，了解电电容器和容器和电电感器感器对对交交变电变电流的流的导导通和阻碍通和阻碍作用。作用。例例2 用灯泡或交流用灯泡或交流电电流表流表观观察察电电容器和容器和电电感器感器对对交交变电变电流的阻碍流的阻碍作用。作用。（3）通）通过实验过实验，探究，探究变压变压器器电压电压与匝数的关系。与匝数的关系。例例3 观观察生活中常察生活中常见见的的变压变压器，了解其作用。器，了解其作用。（4）了解从）了解从变电变电站到住宅的站到住宅的输电

5、过输电过程，知道程，知道远远距离距离输电时应输电时应用用高高电压电压的道理。的道理。例例4 查阅资查阅资料，了解直流料，了解直流输电输电的原理，比的原理，比较较交流交流输电输电和直流和直流输电输电的特点。的特点。2活活动动建建议议（1）参）参观观当地的小型当地的小型电电厂，了解厂，了解发电过发电过程。程。调查发电调查发电机的容量、机的容量、居民用居民用电电和工和工业业用用电电情况。撰写情况。撰写调查报调查报告。告。（2）观观察察变电变电站和高站和高压输电线压输电线路路。（三）（三）传传感器感器1内容内容标标准准（1）知道非）知道非电电学量学量转换转换成成电电学量的技学量的技术术意意义义。（2）

6、通）通过实验过实验，知道常，知道常见传见传感器的工作原理。感器的工作原理。例例1 通通过实验认识过实验认识温度温度传传感器将温度信号感器将温度信号转变为电转变为电信号的信号的作用。作用。（3）列）列举传举传感器在生活和生感器在生活和生产产中的中的应应用。用。例例2 了解光敏了解光敏传传感器及其在日常生活中的感器及其在日常生活中的应应用。用。2.活活动动建建议议（1）调查调查日常生活中日常生活中传传感器的感器的应应用，用，对对其中一种的工作其中一种的工作原理、技原理、技术术意意义义、经济经济效益效益进进行分析。行分析。（2）利用）利用传传感器制作感器制作简单简单的自的自动动控制装置。控制装置。电

7、磁感应电磁感应重点内容：重点内容：1.电电磁感磁感应现应现象象2.法拉第法拉第电电磁感磁感应应定律定律3.楞次定律楞次定律四个四个单单元元1.电电磁感磁感应现应现象的象的发现发现，感，感应电应电流流产产生的条件。生的条件。2.法拉第法拉第电电磁感磁感应应定律，楞次定定律，楞次定律。律。3.反反电动势电动势与能量守恒。与能量守恒。4.自感、日光灯，自感、日光灯，涡涡流。流。1.电磁感应现象的发现电磁感应现象的发现教材：教材：奥斯特实验的启迪奥斯特实验的启迪法拉第坚持不懈取得成功法拉第坚持不懈取得成功小资料：小资料：科拉科拉顿顿的的遗遗憾。憾。法拉第的法拉第的电电流流计计。课外阅读：杰出的物理学家

8、法拉第课外阅读：杰出的物理学家法拉第 可以布置可以布置让让学生收集学生收集资资料，料，课课上交流，使学生了解上交流，使学生了解电电磁感磁感应现应现象的象的发现过发现过程，体会人程，体会人类类探索自然探索自然规规律的科学律的科学态态度和科学精神。度和科学精神。教师可以提问：法拉第向英国皇家学会提交的教师可以提问：法拉第向英国皇家学会提交的论文报告了他的重大发现。文章中将论文报告了他的重大发现。文章中将“磁生电磁生电”的现象分成五类。法拉第所说的的现象分成五类。法拉第所说的“磁生电磁生电”是指电流还是指电场？是指电流还是指电场？教师还可以提问：法拉的文章中将教师还可以提问：法拉的文章中将“磁生电磁

9、生电”的现象分成五类，即的现象分成五类，即（1）变化中的电流变化中的电流；（2）变变化中的磁化中的磁场场；（；（3）运）运动动中的恒定中的恒定电电流；流；（4）运）运动动中的磁中的磁铁铁；（；（5）运）运动动中的中的导线导线。对对以上五种情况你以上五种情况你认为认为最核心的含最核心的含义义是什么？是什么？变变化。（化。（为为下一下一节节做好做好铺垫铺垫）2.感应电流产生的条件感应电流产生的条件导体在磁场中做切割磁感线的运动。导体在磁场中做切割磁感线的运动。通过闭合电路的磁场发生变化。通过闭合电路的磁场发生变化。电磁感应对科学技术发展的意义。电磁感应对科学技术发展的意义。电磁感应的发现对人类思想

10、发展的影响。电磁感应的发现对人类思想发展的影响。教材安排了两个探究实验：教材安排了两个探究实验：也可以给学生提供必要的设备，让学生自己设计实验也可以给学生提供必要的设备，让学生自己设计实验去验证法拉第所说的五类去验证法拉第所说的五类“磁生电磁生电”的情况。的情况。3.法拉第法拉第电电磁感磁感应应定律定律感应电动势。感应电动势。法拉第电磁感应定律。法拉第电磁感应定律。导线切割磁感线产生的感应电动势。导线切割磁感线产生的感应电动势。电磁感应对科学技术发展的意义。电磁感应对科学技术发展的意义。电磁感应的发现对人类思想发展的意义。电磁感应的发现对人类思想发展的意义。组合好的实验装置八十中八十中 何春生

11、何春生陶行知中学陶行知中学 李宝玲李宝玲电磁感应对科学技术发展的意义。电磁感应对科学技术发展的意义。电磁感应的发现对人类思想发展的影响。电磁感应的发现对人类思想发展的影响。以学生自我阅读为主，教师可以适当点拨。以学生自我阅读为主，教师可以适当点拨。小小资资料：料：英国开英国开尔尔文文勋勋爵爵对对法拉第的法拉第的评评价很高。他价很高。他说说：“在法拉第在法拉第的的许许多多贡贡献中，最献中，最伟伟大的一个就是力大的一个就是力线线的概念了，借助于它的概念了，借助于它就可以把就可以把电场电场和磁和磁场场的的许许多性多性质质，以最，以最简单简单而极具启而极具启发发性的性的形式表示出来。形式表示出来。”法

12、拉第在法拉第在1832年年给给英国皇家学会写了一封密封的信，信封英国皇家学会写了一封密封的信，信封上写着：上写着：“现现在在应应当收藏在皇家学会的档案当收藏在皇家学会的档案馆馆里的一些新的里的一些新的观观点。点。”这这封信指封信指导导1938年才被人年才被人发现发现，启了封。法拉第在，启了封。法拉第在这这封信中封信中预预言磁感言磁感应应和和电电感感应应的的传传播，暗示了播，暗示了电电磁存在的波磁存在的波可能性，可能性，还预还预言了光可能是一种言了光可能是一种电电磁振磁振动动的的传传播。他在信的播。他在信的最后写道：最后写道：“就我所知，就我所知，现现在除了我以外，科学家中在除了我以外，科学家中

13、还还没有没有人持人持类类似的似的观观念。念。”1832年俄国物理学家楞次受到法拉第的启年俄国物理学家楞次受到法拉第的启发发，开始做了，开始做了一系列的一系列的电电学学实验实验，1833年年发现发现了楞次定律，了楞次定律，给给出了判定出了判定感感应电应电流的方法。流的方法。1833年距能量的年距能量的发现还发现还差差10几年的几年的时间时间。课堂上可以酌情增加一点练习。课堂上可以酌情增加一点练习。a/b/c/d/abcdv2008(）21题题。如。如图图，一个，一个边长为边长为l的正方形虚的正方形虚线线内有垂直内有垂直纸纸面向里面向里的匀的匀强强磁磁场场；一个；一个边长边长也也为为l的正方形的正

14、方形导线导线所在所在平面与磁所在所在平面与磁场场方向方向垂直；虚垂直；虚线线框框对对角角线线ab与与导线导线框的一条框的一条边边垂直；垂直；ba的延的延长线长线平分平分导导线线框，在框，在t0时时，使，使导线导线框从框从图图示的位置开始以恒定的速度沿示的位置开始以恒定的速度沿ab方方向移向移动动，直到整个，直到整个导线导线框离开磁框离开磁场场区域。以区域。以i表示表示导线导线框中感框中感应电应电流流的的强强度，取逆度，取逆时针时针方向方向为为正。下列表示正。下列表示it关系的关系的图图示中，可能正示中，可能正确的是确的是 abt0it0i0tit0iABCD 法拉第是自学成才的伟大科学家。法拉

15、第用精巧的法拉第是自学成才的伟大科学家。法拉第用精巧的实验和深刻的洞察力把物理学推向前进，法拉第的工作实验和深刻的洞察力把物理学推向前进，法拉第的工作是物理学史上一个杰出的范例。遗憾的是法拉第的数学是物理学史上一个杰出的范例。遗憾的是法拉第的数学基础较差，没有给出电磁感应定律的数学表达式，首先基础较差，没有给出电磁感应定律的数学表达式，首先给出法拉第电磁感应定律数学表达式的科学家是德国科给出法拉第电磁感应定律数学表达式的科学家是德国科学家纽曼（积分形式）。学家纽曼（积分形式）。需要指出的是，在科学研究和实际应用中往往需要需要指出的是，在科学研究和实际应用中往往需要知道电流的方向。根据法拉第电磁

16、感应定律得表达式可知道电流的方向。根据法拉第电磁感应定律得表达式可以表示出感应电动势（感应电流）的方向（我们目前所以表示出感应电动势（感应电流）的方向（我们目前所学的法拉第电磁感应定律只是初等数学形式的大小表达学的法拉第电磁感应定律只是初等数学形式的大小表达式）。但对电流方向的判断规则比较复杂。为此俄国物式）。但对电流方向的判断规则比较复杂。为此俄国物理学家楞次对此进行了深入的研究，给出了一种比较简理学家楞次对此进行了深入的研究，给出了一种比较简单的判断感应电流的方法。单的判断感应电流的方法。4.楞次定律楞次定律右手定则。右手定则。楞次定律。楞次定律。楞次定律的应用。楞次定律的应用。按照人们探

17、究的逻辑顺序引入按照人们探究的逻辑顺序引入由一个有趣的现象引入由一个有趣的现象引入开关闭合瞬间金属环跳起和金属环中产生了感应电流有关。开关闭合瞬间金属环跳起和金属环中产生了感应电流有关。让学生猜猜，将电池的极性反接，金属环是否还会跳起。让学生猜猜，将电池的极性反接，金属环是否还会跳起。学生到此可能会说：跳起的原因是线圈中产生了感应电流。学生到此可能会说：跳起的原因是线圈中产生了感应电流。教师问：开关断开瞬间线圈中就没有感应电流吗？教师问：开关断开瞬间线圈中就没有感应电流吗？师：看来还和感应电流的方向有关。师：看来还和感应电流的方向有关。楞次定律楞次定律还可以表述为：感应电流的效果总是反抗引还可

18、以表述为：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。起感应电流的原因。教材表述：感应电流具有这样的方向，即感教材表述：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。通量的变化。效果效果也可以理解为引起引起磁通量变化的也可以理解为引起引起磁通量变化的相对运动。相对运动。可以理解为感应电流所激发出的磁场。可以理解为感应电流所激发出的磁场。4（b）练习与评价练习与评价IvI 法拉第是自学成才的伟大科学家。法拉第用精巧的法拉第是自学成才的伟大科学家。法拉第用精巧的实验和深刻的洞察力把物理学推向前进，法拉第的工作实验和深刻的洞察力把物

19、理学推向前进，法拉第的工作是物理学史上一个杰出的范例。遗憾的是法拉第的数学是物理学史上一个杰出的范例。遗憾的是法拉第的数学基础较差，没有给出电磁感应定律的数学表达式，首先基础较差，没有给出电磁感应定律的数学表达式，首先给出法拉第电磁感应定律数学表达式的科学家是德国科给出法拉第电磁感应定律数学表达式的科学家是德国科学家纽曼（积分形式）。学家纽曼（积分形式）。需要指出的是，在科学研究和实际应用中往往需要需要指出的是，在科学研究和实际应用中往往需要知道电流的方向。根据法拉第电磁感应定律得表达式可知道电流的方向。根据法拉第电磁感应定律得表达式可以表示出感应电动势（感应电流）的方向（我们目前所以表示出感

20、应电动势（感应电流）的方向（我们目前所学的法拉第电磁感应定律只是初等数学形式的大小表达学的法拉第电磁感应定律只是初等数学形式的大小表达式）。但对电流方向的判断规则比较复杂。为此俄国物式）。但对电流方向的判断规则比较复杂。为此俄国物理学家楞次对此进行了深入的研究，给出了一种比较简理学家楞次对此进行了深入的研究，给出了一种比较简单的判断感应电流的方法。单的判断感应电流的方法。新的问题新的问题 感应电流只有按照楞次定律感应电流只有按照楞次定律所描述的方向流动，才能符合所描述的方向流动，才能符合能量守恒定律。能量守恒定律。5.反反电动势电动势与能量守恒与能量守恒反电动势。反电动势。电磁感应中的能量守恒。电磁感应中的能量守恒。建议先讲建议先讲“电磁感应中的能量守恒。电磁感应中的能量守恒。”关于反电动势关于反电动势（1）目前不）目前不讲讲；（2）按照人教版方式）按照人教版方式处处理；理；（3）按照教科版方式）按照教科版方式处处理。理。人教版处理方式人教版处理方式6.自感自感 日光灯，日光灯，7.涡涡流，放到流，放到讲讲完交流完交流电电再再讲讲。研究课题：研究课题：测量玩具电动机运转时的测量玩具电动机运转时的反电动势。反电动势。AA/YY/CXBZ/ZB/X/C/ABCX/Y/Z/四级异步电动机示意图四级异步电动机示意图AA/YY/CXBZ/ZB/X/C/ABCX/Y/Z/NSSNit