第五节 电磁感应现象的两类情况(最新教案)
《电磁感应现象的两类情况》“感知觉”理论教学设计
《电磁感应现象的两类情况》“感知觉”理论教学设计摘要：认知心理学是一门研究认知以及人类行为背后的心智处理过程，包括思维、决定、推理和一些动机和情感的心理科学。
基于认知心理学的学科特征，在物理教学设计中加以认知心理学的元素将有效提高学生物理学习的效果，本文就基于认知心理学的“感知觉”理论给出了高中物理一节课的教学设计案例及其分析。
关键词：认知心理学；感知觉；教学设计1.教学设计理念教材提供了教学的框架和核心知识点，是教师授课的主要工具。
而课堂活动的组织、安排和内容的逻辑处理则是教师的再创造过程。
本节课是高二年级电学内容选学的第二个模块，学生在前期已经有了一定的相关知识的积累，教师在设计教学时应该遵循学生的认知规律，秉持实验教学的原则，充分触发学生的感知觉，进一步激发学生的学习兴趣和动机。
2.学习需要的分析学生在前两节的学习中，已经学习了楞次定律以及法拉第电磁感应定律，但学生并不知道感应电流是如何产生的，其中的电动势又是如何而来。
学生需要进一步知道不同情况下感应电动势及感应电流形成的机制。
通过本节课的学习，可以让学生学习了解电磁感应现象的两类不同情况并明确两种情况下的感应电动势的形成机制以及感应电流是如何产生的。
3.学习内容分析《电磁感应现象的两类情况》是高中物理课程（选修 3-2）第四章第五节内容，位于楞次定律与法拉第电磁感应定律之后。
日常教学往往是一带而过，是楞次定律与电磁感应定律的进一步应用，对生产实践具有重要意义。
4.学习者分析学生在前两节的学习中已经学习了楞次定律以及法拉第电磁感应定律，知道了回路中磁通量变化会产生感应电流和感应电动势，但学生并不知道感应电流是如何产生的，其中的电动势又是如何而来。
鉴于高二学生既具有形象思维又具有抽象思维，形象思维占优势，抽象思维逐步成熟，独立思考能力进一步发展。
喜欢思考，喜欢探究。
因此较习惯从直观现象出发，喜欢动手但缺乏对问题深层次的思考。
因此在教学中不仅要发挥学生形象思维的优势，以实验充分调动学生的感知觉，更要结合实验通过适当的引导和问题来激发学生对所学知识的进一步认知和理解。
高中物理选修3-2教案 4.5《电磁感应现象的两类情况》
电磁感应现象的两种情况教学目标1. 知识与技能(1)了解感生电场，会解释感生电动势的产生原因． (2)了解动生电动势的产生条件和洛伦兹力的关系．(3)掌握两种感应电动势的区别与联系，会应用分析实际问题． (4)了解电磁感应规律的一般应用，会分析科技实例． 2. 过程与方法通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣． 3. 情感、态度与价值观通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德． 教学重点难点感生电动势与动生电动势的概念。
对感生电动势与动生电动势实质的理解。
教学方法与手段以类比为先导，引领学生在复习干电池电动势中非静电力作用的基础上，说明感应电场和洛伦兹力在产生感应电动势中的作用，并能应用感生电动势和动生电动势解答相关问题。
类比讨论学习为主，发动学生对电子感应加速器的讨论从而加深理解。
课前准备多媒体课件、实物投影仪、视频片断。
导入新课[事件1]教学任务：复习提问，导入新课。
师生活动：情景导入，放映PPT 课件展示提问的问题。
一、复习提问：1．法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式是什么？ 答：感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即E ＝n ΔΦΔt。
2．导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关，表达式是什么，它成立的条件又是什么？答：导体在磁场中切割磁感线产生的电动势的大小与导体棒的有效长度、磁场强弱、导体棒的运动速度有关，表达式是E＝BLvsinθ，该表达式只能适用于匀强磁场中。
3．干电池中电动势是怎样产生的？参照相关图片，回顾所学电池电动势中有关非静电力做功的知识，其他学生补充。
二、引入新课：在电磁感应现象中，由于引起磁通量的变化的原因不同，感应电动势产生的机理也不同，本节课我们就一起来学习感应电动势产生的机理。
讲授新课[事件2]教学任务：感生电场和感生电动势。
师生活动：学生阅读教材19页“电磁感应现象中的感生电场”部分，分析讨论闭合电路中产生感应电流的原因。
4.5电磁感应现象的两类情况教案
第 5 课电磁感应现象的两类情况一、学习目标：1、了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。
2、了解感生电动势和动生电动势产生的原因。
3、能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。
学习重点：感生电动势和动生电动势。
学习难点：感生电动势和动生电动势产生的原因。
导学指导导学检测及课堂展示阅读教材完成右边问题一、感生电动势和动生电动势由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种是B 不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称作，另外一种是不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作。
1、感生电场19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场，我们把这种电场叫做感生电场。
静止的电荷激发的电场叫，静电场的电场线是由发出，到终止，电场线闭合，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是的，如图所示，如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势。
感生电场是产生或的原因，感生电场的方向也可以由来判断。
感应电流的方向与感生电场的方向。
2、感生电动势（1）产生：磁场变化时会在空间激发，闭合导体中的在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。
（2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为。
（3）感生电场方向判断：定则。
即时训练1有一面积为S＝100 cm2的金属环，电阻为R＝0.1 Ω，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？二、洛伦兹力与动生电动势1、动生电动势BE（1）产生：运动产生动生电动势（2）大小：E= （B的方向与v的方向）2、动生电动势原因分析导体在磁场中切割磁感线时，产生动生电动势，它是由于导体中的自由电子受到力的作用而引起的。
三、巩固诊断。
高中物理第四章电磁感应5电磁感应现象的两类情况教案选修32
教学目的1.知识与能力：巩固电磁感应的基础知识；提高学生分析解决综合问题的能力。
2.过程与方法：掌握电磁感应与动力学和电路规律综合问题的分析方法和解题思路。
3.情感态度价值观：通过学生之间的讨论,培养学生合作精神和严谨积极的学习态度。
重点、难点、关键2.掌握电磁感应与动力学和电路规律综合问题的分析解答方法。
掌握电磁感应与动力学和电路规律综合问题的分析方法和解题思路。
解题方法的总结、理解和应用教学媒体多媒体教学方法讲授法、引导法、体验学习教学法、讨论法。
程序与内容师生活动计划时间一、高考定位,基础知识回顾1.解读考纲2.形成基础知识框架二、目标教学（一）.师生互动,方法相成模型一:如图所示在竖直向下的匀强磁场B的区域内 , 有一个水平放置的金属框架 , 框架宽度为l , 电阻为R , 质量为m电阻为 r 的金属杆教师阐述本节内容在高考中的定位,通过总结近几年的高考题,预测今年高考中可能出现的题型.对电磁感应电力能的知识要点回顾.通过实物投影展示一名学生的导学案, 师生共同复习本部分内容的基础知识和解题基本公式和规律由一名学生自愿上前板演解题过程,还原解题思路,组织其他学生纠错,师生共同探讨,通过教师提问引导由学5分12分ab能与框架良好接触 , 与框架的摩擦因数为μ，以初速度v0开始水平向右运动,运动的最大位移x.求：(1)分析ab杆的受力情况和运动情况(2)金属杆运动速度为v时的加速度a(3)整个过程中两个电阻上产生的焦耳热Q模型二:如图所示，固定的两条平行的光滑金属轨道MN、PQ与水平面成θ=300角，轨道间距为d=2m．空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度B=0.5T．M、P间接一阻值为R=8Ω的电阻．质量为m=0.1kg的金属杆ab水平放置在轨道上，其有效电阻为r=2 Ω．现从静止释放ab，当它沿轨道下滑距离S=6m时，达到最大速度．若轨道足够长且电阻不计，重力加速度g．求：（1）金属杆ab运动的最大速度v m；（2）金属杆ab从静止到具有最大速度的过程中电阻R上产生的电热Q；（3）从金属杆ab静止到具有最大速度的过程中流过电阻R的电荷量q ；生自己总结出解决电磁感应综合类问题的方法. 在教师引导下板书板书知识框架和解题思路.1.由一名学生应用前面总结的方法解答前两问,织其他学生纠错,重点引导学生体会如何把形成的方法灵活有效的应用在解决实际问题中.总结出在解决电磁感应问题中求电荷量的方法和思路.2.通过以上两个模型,师生的共同探讨,教师升华解题方法,完善解题思路,强调重难点.12分(二):自主合作成功体验(2011·天津卷)如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m=0.02kg，电阻均为R=0.1w，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T，棒 ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动，而棒 cd恰好能够保持静止.取g=10m/s2，问：(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？三;课堂小节，方法形成解答电磁感应、电路与力学综合问题的基本步骤：1.让学生结合目标一中形成的解题思路解决实际问题.2.全体学生参与讨论总结后,由学生代表发言.3.学生体会成功的喜悦和不足的遗憾.10教学反思本节课属于高三二轮复习中的专题课,已经经过前面一轮复习,学生具备了解决电磁感应综合问题的基本知识,因此在教学设计中主要突出学生的主观能动性,由学生通过预习学案，通过引导模型，自主总结出解决电磁感应定律综合应用的思路和方法,教师在整个教学过程中主要启到组织和引导作用!通过反思整个教学过程和课后的反馈训练,本节课达到了预期的教学效果,但也有不足之处.现总结如下。
高中物理第四章第五节电磁感应现象的两类情况学案新人教选修
第五节 电磁感应现象的两类情况【学习目标】1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因，会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。
2.了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系。
会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小。
3.了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析。
【新知预习】一.感生电动势1.产生:磁场变化时会在空间激发 ，闭合导体中的自由电荷在电场力的作用下 运动，产生 电流，即导体中产生了感应电动势。
2.定义:由 电场产生的感应电动势称为感生电动势。
3.大小:E= 。
4.感生电场方向判断： 。
5.变化的磁场周围所产生的电场与电荷周围的静电场的区别①静电场由电荷激发，而感生电场是由变化的 激发．②静电场的电场线不闭合，总是出发于 ，终止于 ，且单位正电荷在电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功为零．而变化磁场周围的电场中的电场线是闭合曲线，没有终点与起点，这种情况与磁场中的磁感线类似，所以，单位正电荷在此电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功不为零．二.动生电动势1．产生:导体棒切割磁感线时，如果磁场不变化，空间不存在感生电场，自由电荷不受电场力的作用，但自由电荷会随着 切割磁感线的运动而受到洛伦兹力，这种情况下产生的电动势称为动生电动势。
2．大小：E= （B 的方向与v 的方向垂直）3．动生电动势的来源分析①自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力．导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷．②导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去？为什么？ ③导体棒的哪端电势比较高？④如果用导线把C ，D 两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的？【导析探究】导析一：与感生电动势相关的综合问题例1．如图甲所示，100匝的线圈（为表示线圈的绕向，图中只画了2匝）两端A 、B 与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。
《主题六 第五节 电磁感应及其应用》教学设计
《电磁感应及其应用》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 知识与技能：理解电磁感应的观点，掌握法拉第电磁感应定律及其应用。
2. 过程与方法：通过实验探究，掌握电磁感应的规律，学会运用法拉第电磁感应定律分析问题。
3. 情感态度与价值观：培养科学探究精神，树立理论与实践相结合的思想。
二、教学重难点1. 教学重点：法拉第电磁感应定律及其应用。
2. 教学难点：电磁感应在实际生活和工业生产中的应用，如发电机、变压器等的工作原理。
三、教学准备1. 准备教学用具：电磁感应实验装置、发电机模型、变压器实物等。
2. 准备教学内容：制作PPT，包括图片、视频、案例等，以帮助学生更好地理解电磁感应及其应用。
3. 准备学生材料：一些基本的电磁感应应用案例，让学生提前了解和学习。
四、教学过程：1. 引入课题(1)通过生活实例引入电磁感应现象，如电磁炉、发电机、变压器等。
(2)引导学生回顾初中学过的磁场知识，为后续学习打下基础。
(3)教师简要介绍电磁感应的基本观点和定律。
2. 实验探究(1)学生分组实验：利用实验室提供的实验器械，探究电磁感应现象。
(2)引导学生观察实验现象，记录实验数据和结论。
(3)教师对实验过程中出现的问题进行讲解和指导。
3. 理论知识学习(1)教师讲解电磁感应定律及其应用，包括楞次定律、右手定则等。
(2)学生根据实验数据和结论，自主总结电磁感应定律的应用。
(3)教师对学生的总结进行点评和补充。
4. 实际应用举例(1)教师介绍电磁感应在生产、生活、科技等方面的应用，如发电机、变压器、磁悬浮列车等。
(2)学生了解电磁感应在实际应用中的优点和局限性。
5. 教室互动环节(1)学生就所学知识进行提问，教师进行解答。
(2)学生之间进行交流和讨论，共同探讨电磁感应在实际应用中的更多可能性。
6. 作业安置(1)要求学生预习下节课内容，准备讨论发言。
(2)安置与电磁感应相关的小论文或报告，鼓励学生进一步探究和学习。
《主题五 第五节 电磁感应现象》教学设计
《电磁感应现象》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 知识与技能：理解电磁感应现象的含义，了解楞次定律，能简单描述磁场与电流之间的干系。
2. 过程与方法：通过实验探究，掌握电磁感应现象的产生条件，学会观察和分析实验现象。
3. 情感态度价值观：感受物理学的魅力，培养科学探究精神，树立理论与实践相结合的观念。
二、教学重难点1. 教学重点：电磁感应现象的实验探究，理解楞次定律。
2. 教学难点：理解磁场与电流之间的联系，掌握楞次定律的应用。
三、教学准备1. 实验器械：电源、导线、电表、线圈、磁铁等。
2. 教学PPT：包含相关图片、视频、文字描述等。
3. 实验安全措施：确保实验室安全，学生操作规范。
4. 学生材料：准备不同规格的线圈，以便亲手操作实验。
四、教学过程：本节教学包括实验探究、观察与思考、诠释与讨论、总结与强化等环节，旨在帮助学生理解和掌握电磁感应现象及其产生条件。
1. 实验探究学生通过观察磁场和电流之间的干系，发现磁通量变化会引起感应电流的现象。
实验器械包括电磁铁、导线、电流表、电源、滑动变阻器等。
实验前，教师将向学生简要介绍实验步骤和方法，确保学生安全操作。
实验过程中，学生需要认真观察并记录实验结果。
2. 观察与思考在实验完成后，学生需要分析实验数据，总结感应电流的产生条件。
教师将引导学生思考：为什么只有当磁通量发生变化时，才会产生感应电流？如果磁通量没有发生变化，是否还会产生感应电流？通过思考和讨论，学生将逐渐理解电磁感应现象的本质。
3. 诠释与讨论教师将提出一些实际问题，如：如何利用电磁感应现象发电、变压器的原理是什么等，让学生尝试诠释并讨论。
通过讨论和交流，学生将逐渐形成对电磁感应现象的全面认识，并能够运用所学知识诠释实际问题。
4. 总结与强化在课程结束前，教师将引导学生总结本节课的主要内容，包括电磁感应现象的产生条件、应用等。
同时，教师将为学生提供一些练习题和思考题，帮助学生稳固所学知识。
《电磁感应现象的两类情况》优秀教案
§45电磁感应现象的两类情况学习目标知识与技能知道感生电场，知道感生电动势和动生电动势的区别过程与方法增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣情感、态度与价值观培养热爱科学、尊重知识的良好品德。
学习重点感生电动势与动生电动势的概念学习难点对感生电动势与动生电动势实质的理解。
学习过程知识回顾：1、什么是电源？什么是电动势？2、电源有好多种，比如干电池、手摇发电机等。
请分别说出这些电源中的非静电力作用和能量转化情况。
在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。
这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来学习相关的知识。
学习内容一电磁感应现象中的感生电场教材图45-1，穿过闭会回路的磁场，在回路中产生感应电流。
是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？英国物理学家认为，磁场变化时在空间激发出一种场，这种电场与静电场，它不是由产生的。
这种场对自由电荷产生了的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。
这种由于磁场的变化而激发的电场叫电场。
（感生电场的电场线是曲线），电场对的作用力充当了非静电力。
由感生电场产生的感应电动势，叫做。
问题：感生电场的方向应如何判断？例题分析：教材19页例题学习内容二电磁感应现象中的洛伦兹力分析教材2021考与讨论：（1）导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向的洛伦兹力作用，其合运动是的。
（2）自由电荷一直运动下去。
因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力洛伦兹力时，自由电荷定向运动。
（3）端电势高。
（4）导体棒中电流是由 指向 的。
一段导体切割磁感线运动时相当于一个 ，这时非静电力与 力有关。
由于导体运动而产生的电动势叫 。
如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。
导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向 ，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将 能转化为 能。
高中物理 第四章 5电磁感应现象的两类情况教案 新人教版选修3-2-新人教版高二选修3-2物理教案
（3）导体切割磁感线时的感应电动势（4）反电动势2.自主预习本节内容指导调控：一．感生电场1.如课本图4.5-1知，变化的磁场能在闭合导线环中产生感应电流，对应的就有感应电动势，就有电源，谁是电源？充当非静电力的是什么力?2.什么是感生电场？这个理论是谁提出的？3.感生电场与静电场是一回事吗？如不是一回事，有何区别？其作用是什么？4.如何判断感生电场的方向？为什么？5.什么是感生电动势？如何计算？二．动生电场导体切割磁感线时会产生感应电动势，该电动势形成的原因是什么呢？导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关？他是如何将其他形式的能转化为电能的？阅读教材“电磁感应现象中的洛伦兹力”，回答以下问题：6．自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到向移动形成电流，这种电场称为_______电场．(2)感生电场的方向：遵守_____定律．2．电磁感应现象中的洛伦兹力(1)导体垂直于磁场运动，导体内部自由电荷随导体运动，自由电荷受洛伦兹力吗？_____．(2)洛伦兹力对该自由电荷做功吗？_______．(3)在洛伦兹力作用下，导体两端能出现电势差吗？______．(4)稳定后导体两端的电势差跟哪些因素有关？___________________________．小组合作探究一：感生电场2.变化的磁场会在周围空间激发一种电场，这种电场叫做感应电场。
这是19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中提出的，3. 静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场的电场线是由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是封闭的。
如图所示，如果空间存在闭合导体，导体中洛伦兹力。
导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷7．导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去?为什么? 8．导体棒的哪端电势比较高?9．如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的?10．这里谁相当于电源？哪端是电源的正极？非静电力是什么力？11．什么是动生电动势？如何计算？归纳总结：感生电动势与动生电动势的对比感生电动势动生电动势产生原因磁场的变化导体做切割磁感线运动移动电荷的非静电力感生电场对自由电荷的电场力导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力回路中相当于电源的部分处于变化磁场中的线圈部分做切割磁感线运动的导体方向判断方法由楞次定律判断通常由右手定则判断，也可的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势。
(最新整理)4.5 电磁感应现象的两类情况
2021/7/26
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类型一 感应电场方向的判断
例1 如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有
一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时 针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁 感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场．设运动过程中 小球带电荷量不变，那么( ) A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大 B．小球所受的磁场力一定不断增大 C．小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时针方向加 速运动 D．磁场力对小球一直不做功
2021/7/26
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解：设 ab 中电流为 I 时 M 刚好离开地面，此时有 FB＝BIL 1＝Mg I ＝ER
E＝ΔΦ/Δt＝L1L2·ΔB/Δt B＝B0＋(ΔB/Δt)t＝0.2t＋1 解得：FB＝0.4 N，I＝0.4 A，B＝2 T，t＝5 s.
2021/7/26
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变式2：如图所示的匀强磁场中，有两根相距20 cm 固定的平行金属光滑导轨MN和PQ.磁场方向垂直于 MN、PQ所在平面．导轨上放置着ab、cd两根平行 的可动金属细棒．在两棒中点OO′之间拴一根40 cm长的细绳，绳长保持不变．设磁感应强度B以1.0 T/s的变化率均匀减小，abdc回路的电阻为0.50 Ω.求： 当B减小到10 T时，两可动边所受磁场力和abdc回 路消耗的功率．
(最新整理)4.5 电磁感应现象的两类情况
2021/7/26
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第四章 电磁感应
第5节 法拉第电磁感应的两类情况
2021/7/26
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课标定位 学习目标：
1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因．会判断感 生电动势的方向，并会计算它的大小． 2．了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系.会判断 动生电动势的方向，并会计算它的大小. 3．了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行 分析．
电磁感应现象的两类应用(教案)
教学课题第五节电磁感应现象的两类情况（教案）新汶中学尹衍峰教材分析由感生电场产生的感应电动势—感生电动势，由导体运动而产生的感应电动势—动生电动势。
这是按照引起磁通量变化的原因不同来区分的。
感生电动势与动生电动势的提出，涉及到电磁感应的本质问题，但教材对此要求不高。
教学中要让学生认识到变化的磁场可以产生电场，即使没有电路，感生电场依然存在，这是对电磁感应现象认识上的飞跃。
教学目标1、知识与技能：（1）了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。
会判断感生电动势的方向。
（2）了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系。
会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小。
（3）了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析。
2、过程与方法：通过探究感生电动势和动生电动势产生的原因，培养学生对知识的理解和逻辑推理能力。
3、情感目标：从电磁感应现象中我们找到产生感生电动势和动生电动势的个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
重点难点教学重点：感生电动势和动生电动势。
教学难点：感生电动势和动生电动势产生的原因。
学情分析学生学习了《楞次定律》、《法拉第电磁感应定律》内容之后，本节重点是使学生理解感生电动势和动生电动势的概念，因此要想方设法引导学生通过课前预习和课堂上的探究性学习来达到这个目的。
教学方法1．分组探究讨论法，讲练结合法2．学案导学：见后面的学案。
3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发下一节导学案、布置预习知识结构复习导入电磁感应现象的两种情况情境设计情境1、回顾电荷在外电路和内电路中的运动问题设计问题1：什么是电源？什么是电动势？？问题2、磁场变化使闭合电路中的导体产生感应电流，那么，使导体中自由电荷做定向移动的作用力是什么力呢？学生活动回答：电源电动势是某种非静电力对自由电荷的作用产生的。
积极思考并猜想：（引导学生根据自己对已有知识的认知，排除洛伦兹力、静电力。
4.5电磁感应现象的两类情况(上课)
4．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀 强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均 匀增大时，此粒子的动能将（ B ） A．不变 B．增加 C．减少 D．以上情况都可能
5、如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导 轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的 匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述 光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均 为m，电阻均为R，若要使cd静止不动，则ab杆 应向____运动，速度大小为_______，作用于 ab杆上的外力大小为______。
产生原因 移动电荷的 非静电力 回路中相当 电源的部分 方向判断方法 磁场的变化 感生电场对自由 电荷的电场力 处于变化磁场 中的线圈部分 由楞次定律判断
动生电动势
导体做切割磁感线运动 导体中自由电荷所受 的洛伦兹力 做切割磁感线 运动的导体 通常由右手定则判断， 也可由楞次定律判断
E BLv sin 也可以用E n t
第四章
电磁感应
电磁感应现象的两类问题
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一、学习目标 （1）知道感生电场 （2）理解感生电动势与动生电动势的概念 （3）知道感生电动势和动生电动势及其区 别与联系
二、带着问题先学
1、什么是感生电场？方向如何判断？ 2、什么是感生电动势？ 3、什么是动生电动势？
知凝探究
感生电动势与动生电动势的比较 感应电动势
向上
2mgR 2mg 2 2 B L
大小计算方法
B En n S t tFra bibliotek当堂检测
1、如图所示，一个闭合电路静止于磁场中， 由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感 应电动势，下列说法中正确的是（ AC ） A．磁场变化时，会在空间中激发一种电场 B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力 磁场变强 D．以上说法都不对
高中物理_电磁感应现象的两类情况教学设计学情分析教材分析课后反思
教学设计教学设计的理论依据这节课我主要根据建构主义学习理论进行设计，在整个过程中主要采用自主探究、交流讨论和多媒体辅助教学等多种教学方法。
当今建构主义对于学习做出了新的解释，认为学习是学习者主动地建构内部心理表征的过程，并且认为知识具有情境性，知识是在情境中通过活动而产生的。
建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。
教学过程的实施采用了“三案”导学法。
即课前自主探究案、课堂互动导学案、课后应用提升案。
下面谈一下“三案”的具体设计和要达到的预期目标。
1．自主探究案。
课前发给学生，引导学生回顾已学知识，所以，通过课前自主学习回顾已学知识是必须的。
2．课堂互动案。
本案是这节课的核心，是实现三维目标的载体。
在本案中将通过多媒体辅助教学的手段引领学生掌握解题的思路和方法，感受用所学知识解决物理问题的快乐，体会与同学互动学习、一起探究的成功喜悦。
师生互动、自主探究是本案的主旋律。
本案的核心内容是对两个例题的处理。
学情分析学生已经通过本章的学习，掌握了用电磁感应现象解决问题，理解了电磁感应现象的两类问题的本质，为本课题的引入提供了较好的条件。
学生已经具备处理本章知识的能力。
效果分析本堂课使用多媒体教学，课容量较大，充分利用高科技，通过动画效果，突出了本堂课的重难点，激发了学生的学习兴趣；通过做实验，计算从而调动了学生思考和动手的积极性。
通过本节课的学习，学生已经掌握了电磁感应现象的两类情况的本质。
我认为本节课达到了预期的教学目的，效果良好。
教材分析电磁感应现象的两类情况是人教版选修3-2第四章第五节的内容，是前面几节课内容的理论归纳与升华，也是后续麦克斯韦理论的一个过渡环节，在电磁学理论中的地位可想而知。
本节内容学习，重点在于如何体验感生电动势概念的形成过程，进而会运用感生电场、电动势的知识去分析判断问题。
评测练习知识点一两种感应电动势的产生1.某空间出现了如图4-5-16所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是()．A．沿AB方向磁场在迅速减弱B．沿AB方向磁场在迅速增强C．沿BA方向磁场在迅速增强D．沿BA方向磁场在迅速减弱2.如图4-5-17所示，内壁光滑，水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动(俯视)，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场．设运动过程中小球带电荷量不变，那么()．A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B．小球所受的磁场力一定不断增大C．小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动D．磁场力对小球一直不做功3.如图4－5－18所示，导体AB在做切割感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是()．A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B．动生电动势的产生与洛伦兹力有关C．动生电动势的产生与电场有关D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的4.图4－5－19如图4－5－19所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将()．A．不变B．增大C．减少D．以上情况都有可能5．(2012•新课标卷)如图4－5－20所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率ΔBΔt的大小应为()．图4－5－20A.4ωB0πB.2ωB0πC.ωB0πD.ωB02π知识点二电磁感应中的能量转化与守恒6.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图4－5－21所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中的虚线所示)，一个质量为m的小金属块从抛物线y＝b(b＞a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是()．A．mgb B.12mv2C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋12mv27.如图4－5－22所示，将匀强磁场中的线圈(正方形，边长为L)以不同的速度v1和v2匀速拉出磁场，线圈电阻为R，那么两次拉出过程中，外力做功之比W1∶W2＝________.外力做功功率之比P1∶P2＝________.8.如图4－5－23所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，OC之间连一个电阻R，导体框架与导体棒的电阻均不计，若要使OC能以角速度ω匀速转动，则外力做功的功率是()．A.B2ω2r4RB.B2ω2r42RC. B2ω2r44RD.B2ω2r48R9.如图4－5－24所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为B.正方形金属框abcd可绕光滑轴OO′转动，边长为L，总电阻为R，ab边质量为m，其他三边质量不计，现将abcd 拉至水平位置，并由静止释放，经时间t到达竖直位置，产生热量为Q，若重力加速度为g，则ab边在最低位置所受安培力大小等于()．A.B2L22gLR B．BL QRtC.B2L2RtD.B2L2R 2mgL－Q m课后反思课后构思与反思：1、设计构想，本节备课时不但想怎么教，我更多是想怎么学。
电磁感应现象的两类情况教学设计
电磁感应现象的两类情况教学设计高中物理教学设计案例——电磁感应现象的两类情况赵才梁(阳新一中湖北省黄石市)1.设计思想本节内容是对电磁感应现象的进一步认识，从本质上对感生电动势和动生电动势的产生进行了阐述，使学生从根源上认识电磁感应中能量的转化过程和转化的方向，是对楞次定律和法拉第电磁感应定律的综合应用。
通过本节的学习，学生能够掌握电磁感应问题的基本解决方法，加深对考题考向的认识，从而能够基本解决电磁感应中的电路问题、动力学问题、能量问题。
2.教材分析从电磁感应规律应用的角度看，本节对感生电动势和动生电动势，及其形成原因进行了初步的探讨。
应该说，两者是按照引起磁通量变化的不同原因来区分的。
虽然感生电动势与动生电动势的提出，涉及电磁感应的本质问题，但是教科书对此要求并不高。
那么，教科书为什么要引入感生电动势和动生电动势两个不同的概念呢,原因是教科书对电动势的概念做了较为深入的分析，该问题的讨论正是为了进一步延续整套教科书关于“通过做功研究能量”的思想。
所以，教学的着眼点应该放在感生电场和洛伦兹力的问题上，前者是为学习电磁波做准备，后者是对前面知识的复习。
3.学情分析学生学习了楞次定律和法拉第电磁感应定律，对电磁感应现象的基础知识和基本解题方法有了一定的认识，并能够简单应用。
但对电磁感应现象的本质缺乏认识，对于电磁感应问题的状态确定复杂过程分析并不熟练，通过本节的设置是学生能掌握基本的分析方法，了解考题的考向。
4.教学目标4.1知识与技能:1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。
会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。
2.了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系。
会判断动生电动势的方向，并计算它的大小。
3.了解电磁感应规律的一般应用，会联系科技实例进行分析。
4.2过程与方法:通过探究感生电动势和动生电动势产生的原因，培养学生对知识的理解和逻辑推理能力。
4.3情感态度与价值观:从电磁感应现象中我们找到产生感生电动势(运用“一般”到“特殊”的思想方法)和动生电动势(运用“特殊”到“一般”的思想方法)的个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
物理教案5 第5节 电磁感应现象的两类情况
第5节 电磁感应现象的两类情况1.认识感生电场，并能说出感生电动势和动生电动势的概念．2.会分析感生电动势和动生电动势对应的非静电力，理解感生电动势和动生电动势产生的原因．(重点＋难点)3.会判断感生电动势和动生电动势的方向，能灵活运用感生电动势和动生电动势的公式进行分析和计算．(重点)【基础梳理】一、感生电场的产生麦克斯韦在他的电磁理论中指出：变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场．二、感生电动势的产生1．由感生电场产生的电动势叫感生电动势．2．感生电动势大小：E ＝n ΔΦΔt． 3．方向判断：由楞次定律和右手螺旋定则判定．三、动生电动势的产生1．由于导体运动产生的电动势叫动生电动势．2．动生电动势大小：E ＝Bl v (B 的方向与v 的方向垂直)．3．方向判断：右手定则.【自我检测】判断正误 (1)变化的磁场能在周围产生电场．( )(2)导体切割磁感线而产生电流，导体中自由电子会受到洛伦兹力的作用．( )(3)奥斯特提出了变化的磁场会在周围产生电场．( )(4)恒定的磁场也能在周围产生感生电场．( )(5)处于变化磁场中的导体中的自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用．( ) 提示：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√探究思考 存在闭合环形回路时，变化的磁场周围产生感生电场，回路中产生感应电流，那么不存在闭合环形回路时，是否仍然存在感生电场？提示：变化的磁场周围一定存在感生电场，与是否存在闭合回路无关．电磁感应中的感生电场和感生电动势1．对感生电场的理解(1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的．(2)感生电场的方向可由楞次定律判断．如图所示，当磁场增强时，产生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场．(3)感生电场的存在与是否存在闭合电路无关．2．动生电动势中对洛伦兹力的理解(1)运动导体中的自由电子，不仅随导体以速度v运动，而且还沿导体以速度u做定向移动，如图所示．因此，导体中的电子的合速度v合等于v和u的矢量和，所以电子受到的洛伦兹力为F合＝e v合B，F合与合速度v合垂直．(2)从做功角度分析，由于F合与v合垂直，所以它对电子不做功．如图所示是一个水平放置的玻璃圆环形小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同．现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环形小槽外径所在的区域，磁感应强度的大小跟时间成正比例增大，方向竖直向下．设小球在运动过程中电荷量不变，则()A．小球需要的向心力大小不变B．小球需要的向心力大小不断增大C．磁场力对小球做了功D．小球受到的磁场力大小与时间成正比[解析]当磁感应强度随时间均匀增大时，将产生一恒定的感生电场，由楞次定律知，电场方向和小球初速度方向相同，因小球带正电，电场力对小球做正功，小球速率逐渐增大，向心力也随着增大，故选项A错误，B正确；洛伦兹力对运动电荷不做功，故选项C错误；带电小球所受洛伦兹力F＝qB v，随着速率的增大而增大，同时B∝t，则F和t不成正比，故选项D错误．[答案] B闭合回路（可假定其存在）的感应电流方向就表示感生电场的方向.判断思路如下：(多选)如图所示，在直线电流附近有一根金属棒ab ，当金属棒以b 端为圆心，以ab 为半径，在过导线的平面内匀速旋转到图中虚线位置时()A ．a 端聚积电子B ．b 端聚积电子C ．金属棒内的电场强度等于零D ．φa ＞φb解析：选BD.因金属棒所在区域的磁场的方向垂直于纸面向外，当金属棒转动时，由右手定则可知，a 端的电势高于b 端的电势，b 端聚积电子，选项B 、D 正确，A 错误；因a 、b 两端存在电压，由E ＝U d知，金属棒内电场强度不为零，故C 错误．两种电动势的比较与计算感生电动势与动生电动势的对比如图所示，固定在水平桌面上的金属框架cdef ，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab 搁在框架上，可无摩擦滑动，此时adcb 构成一个边长为l 的正方形，棒的电阻为r ，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为B 0.(1)若从t ＝0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k ，同时保持棒静止．求棒中的感生电流的大小及方向．(2)在上述(1)情况中，始终保持棒静止，当t ＝t 1时需施加的垂直于棒的水平拉力为多大？(3)若从t ＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v 向右做匀速运动时，可使棒中不产生感生电流．则磁感应强度应怎样随时间变化而变化(写出B 与t 的关系式)?[解析] (1)感应电动势E ＝ΔΦΔt＝kl 2 感应电流I ＝E r ＝kl 2r由楞次定律可判定感应电流方向为逆时针．(2)t ＝t 1时，B ＝B 0＋kt 1，F ＝BIl ，所以F ＝(B 0＋kt 1)kl 3r. (3)使棒中不产生感应电流，则应保持总磁通量不变，即Bl (l ＋v t )＝B 0l 2，所以B ＝B 0l l ＋v t. [答案] (1)kl 2r电流方向为逆时针 (2)(B 0＋kt 1)kl 3r (3)B ＝B 0l l ＋v t(多选)关于感生电动势和动生电动势的比较，下列说法正确的是( )A ．感生电动势是由于变化的磁场产生了感生电场，感生电场对导体内的自由电荷产生作用而使导体两端出现的电动势B ．动生电动势是由于导体内的自由电荷随导体棒一起运动而受到洛伦兹力的作用产生定向移动，使导体棒两端出现的电动势C ．在动生电动势产生的过程中，洛伦兹力对自由电荷做功D ．感生电动势和动生电动势产生的实质都是由于磁通量的变化引起的，只是感生电动势是由于磁场的变化产生的，而动生电动势是由于面积的变化产生的解析：选ABD.感生电动势和动生电动势的产生机理不同，易知选项A 、B 正确；在动生电动势产生的过程中，某一方向上的洛伦兹力对自由电荷做正功，另一方向上的洛伦兹力对自由电荷做负功，整体上，洛伦兹力不做功，选项C 错误；感生电动势和动生电动势实质上都是电磁感应现象中产生的电动势，都是由于磁通量的变化引起的，选项D 正确．1．如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m 、电荷量为q 的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场，则( )A．小球速度变大B．小球速度变小C．小球速度不变D．小球速度可能变大也可能变小解析：选D.磁场的变化使空间内产生感生电场，但没有说明磁场是变大还是变小，所以产生的感生电场的方向可能与小球运动方向相同也可能相反，D项正确．2．(多选)(2019·山东滨州联考)2017年12月17日，第二架国产大飞机C919在上海浦东国际机场首飞成功，C919在上海上空水平匀速飞行，由于地磁场的存在，其机翼就会切割磁感线，则下列说法正确的是()A．机翼左端的电势比右端电势高B．机翼左端的电势比右端电势低C．机翼相当于电源，其非静电力与洛伦兹力有关D．飞机飞行过程中洛伦兹力做正功解析：选AC.在上海地磁场在竖直方向的分量向下，根据右手定则可知机翼左端的电势比右端电势高，故A正确，B错误；在飞机飞行的过程中机翼切割磁感线产生感应电动势，机翼相当于电源，其非静电力与洛伦兹力有关，故C正确；飞机飞行过程中洛伦兹力始终不做功，故D错误．3．如图所示，边长为L的正方形线圈与足够大的匀强磁场垂直，磁感应强度为B.当线圈按图示方向以速度v垂直B运动时，下列判断正确的是()A．线圈中无电流，φa＝φb＝φc＝φdB．线圈中无电流，φa＞φb＝φd＞φcC．线圈中有电流，φa＝φb＝φc＝φdD．线圈中有电流，φa＞φb＝φd＞φc解析：选B.线圈在运动过程中，穿过线圈的磁通量不变，所以在线圈中不会产生感应电流，C 、D 错误；导线两端有电势差，根据右手定则，可知A 错误，B 正确．4．(2019·河南联考)如图甲所示，abcd 为边长为L ＝1 m 的正方形金属线框，电阻为R ＝2 Ω，虚线为正方形的对称轴，虚线上方线框内有按图乙变化的匀强磁场，虚线下方线框内有按图丙变化的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里为正，则线框中的感应电流大小为( )A.18A B.14 A C.38 A D.12A 解析：选C.由法拉第电磁感应定律可知：E ＝E 上＋E 下＝ΔΦ上Δt ＋ΔΦ下Δt ＝S 2⎝⎛⎭⎫ΔB 1Δt＋ΔB 2Δt ＝34 V故感应电流为：I ＝E R ＝38A ，故选C.(建议用时：50分钟)【A 组 基础巩固】1．在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是( )解析：选C.均匀变化的磁场产生恒定的电场，故C 对．2．(多选)在空间某处存在一变化的磁场，则( )A ．在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电流B ．在磁场中放一闭合线圈，线圈中不一定会产生感应电流C ．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场D ．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定会产生电场解析：选BD.由感应电流产生的条件可知，只有闭合回路中磁通量发生改变，才能产生感应电流，如果闭合线圈平面与磁场方向平行，则线圈中无感应电流产生，故选项A 错误，B 正确；由麦克斯韦电磁场理论可知，感应电场的产生与变化的磁场周围有无闭合回路无关，故选项C 错误，D 正确．3．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将()A．不变B．增大C．减少D．以上情况都有可能解析：选B.根据麦克斯韦电磁场理论，当磁感应强度均匀增大时，会产生环形电场；根据楞次定律，电场方向垂直于磁场沿逆时针方向，与粒子运动方向一致，电场力对粒子做正功，粒子的动能将增大，故B项正确．4．(多选)如图所示，一金属半圆环置于匀强磁场中，磁场方向垂直于半圆面向外，下列说法正确的是()A．当磁场突外减弱时，电动势方向由M→NB．当磁场突然减弱时，电动势方向由N→MC．若磁场不变，将半圆环绕MN轴旋转180°的过程中，电动势方向由M→ND．若磁场不变，将半圆环绕MN轴旋转180°的过程中，电动势方向由N→M解析：选BD.当磁场突然减弱时，由楞次定律和右手定则知，感应电动势方向由N→M，选项A错误，B正确；若磁场不变，半圆环绕MN轴旋转180°的过程中，由右手定则可知，半圆环中产生的感应电动势在半圆环中由N指向M，选项C错误，选项D正确．5．(2019·兰州一中高二期末)如图所示，平行导体滑轨MM′、NN′放置于同一水平面上，固定在竖直向下的匀强磁场中，导体棒AB、CD横放在滑轨上且静止，形成一个闭合电路．当AB向右滑动的瞬间，电路中感应电流的方向及CD受到的安培力方向分别为()A．电流方向沿ABCD，安培力方向向右B．电流方向沿ADCB，安培力方向向右C．电流方向沿ABCD，安培力方向向左D．电流方向沿ADCB，安培力方向向左解析：选B.由右手安培定则可知，当AB向右运动时电流由B到A，故电流方向沿ADCB；则再由左手定则可得CD受力向右，故B正确，A、C、D错误．6．(2019·北京顺义区高二联考)在磁感应强度为B 、方向如图所示的匀强磁场中，金属杆PQ 在宽为L 的平行金属导轨上以速度v 0向右匀速滑动，PQ 中产生的感应电动势为E 1；若磁感应强度增为3B ，其他条件不变，所产生的感应电动势大小变为E 2，则E 1与E 2之比及通过电阻R 的感应电流方向为( )A ．3∶1，b →aB ．1∶3，b →aC ．3∶1，a →bD ．1∶3，a →b解析：选D.感应电动势之比：E 1E 2＝BL v 3BL v ＝13，由右手定则可知，流过R 的电流为a →b ，故应选D.7．如图所示，两个端面半径同为R 的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间的一缝隙，铁芯上绕导线并与直流电源连接，在链隙中形成一匀强磁场．一铜质细直棒ab 水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直．让铜质细直棒从静止开始自由下落，铜质细直棒下落距离为0.2R 时铜质细直棒中电动势大小为E 1，下落距离为0.8R 时电动势大小为E 2，忽略涡流损耗和边缘效应．关于E 1、E 2的大小和铜质细直棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是( )A ．E 1＞E 2，a 端为正B ．E 1＞E 2，b 端为正C ．E 1＜E 2，a 端为正D ．E 1＜E 2，b 端为正解析：选D.通电导线在缝隙中产生的磁场方向向左，所以铜质细直棒下落时由右手定则可判断得b 端为正，选项A 、C 错误；根据E ＝BL v 可知，下落0.8R 时电动势较大，即E 1＜E 2，选项B 错误，选项D 正确．8．如图为法拉第圆盘发电机的示意图，半径为r 的导体圆盘绕竖直轴以角速度ω逆时针(从上向下看)旋转，匀强磁场B 竖直向上，两电刷分别与圆盘中心轴和边缘接触，电刷间接有阻值为R 的定值电阻，忽略圆盘电阻与接触电阻，则( )A ．流过定值电阻的电流方向为a 到bB ．b 、a 间的电势差为Bωr 2C ．若ω增大到原来的2倍，则流过定值电阻的电流增大到原来的2倍D ．若ω增大到原来的2倍，则流过定值电阻的电流增大到原来的4倍解析：选C.选择其中一条半径来看，根据右手定则可知，流过定值电阻的电流方向为b到a ，选项A 错误；b 、a 间的电势差等于电动势的大小U ba ＝E ＝12Bωr 2，选项B 错误；若ω增大到原来的2倍，根据E ＝12Bωr 2可知电动势变为原来的2倍，则流过定值电阻的电流增大到原来的2倍，选项C 正确，D 错误．【B 组 素养提升】9．矩形导线框固定在匀强磁场中，如图甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向为垂直纸面向里，磁感应强度B 随时间t 变化的规律中图乙所示，则( )A ．从0～t 1时间内，导线框中电流的方向为abcdaB ．从0～t 1时间内，导线框中电流越来越小C ．从0～t 2时间内，导线框中电流的方向始终为adcbaD ．从0～t 2时间内，导线框ab 边受到的安培力越来越大解析：选C.由楞次定律，从0～t 2时间内，导线框中电流的方向始终为adcba ，选项A 错误，C 正确；由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，从0～t 2时间内，导线框中电流恒定，选项B 错误；由安培力公式，从0～t 2时间内，导线框ab 边受到的安培力先减小后增大，选项D 错误．10．如图所示，两块水平放置的金属板间距离为d ，用导线与一个n 匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的磁场B 中．两板间有一个质量为m 、电荷量为＋q 的油滴恰好处于平衡状态，则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通量的变化率分别是( )A ．正在增强；ΔΦΔt ＝dmg qB ．正在减弱；ΔΦΔt ＝dmg nqC ．正在减弱；ΔΦΔt ＝dmg qD ．正在增强；ΔΦΔt ＝dmg nq解析：选B.电荷量为q 的带正电的油滴恰好处于静止状态，电场力竖直向上，则电容器的下极板带正电，所以线圈下端相当于电源的正极，由题意可知，根据安培定则和楞次定律，可得穿过线圈的磁通量在均匀减弱，线圈产生的感应电动势E ＝n ΔΦΔt；油滴所受电场力F ＝qE d ，对油滴，根据平衡条件得q E d ＝mg ，所以解得线圈中磁通量的变化率的大小为ΔΦΔt ＝dmg nq.故选项B 正确，A 、C 、D 错误． 11．(2019·牡丹江一中高二期末)一个500匝、面积为20 cm 2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若磁感应强度在0.05 s 内由0.1 T 增加到0.7 T ，在此过程中，求：(1)穿过线圈的磁通量的变化量；(2)线圈中的感应电动势的大小．解析：(1)磁通量的变化量是由磁场的变化引起的，应该用公式：ΔΦ＝ΔBS 来计算， 所以：ΔΦ＝ΔBS ＝(0.7－0.1)×20×10－4 Wb ＝1.2×10－3 Wb ；(2) 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小为E ＝n ΔΦΔt ＝500×1.2×10－30.05V ＝12 V. 答案：(1)1.2×10－3 Wb (2)12 V12．如图所示的匀强磁场中，有两根相距20 cm 固定的平行的金属光滑导轨MN 和PQ .磁场方向垂直于MN 、PQ 所在平面．导轨上放置着ab 、cd 两根平行的可动金属细棒．在两棒中点OO ′之间栓一根40 cm 长的细绳，绳长保持不变．设磁感应强度B 以1.0 T/s 的变化率均匀减小，abdc 回路的电阻为0.50 Ω.求：当B 减小到10 T 时，两可动边所受磁场力大小和abdc 回路消耗的功率．解析：根据E ＝ΔΦΔt ＝ΔBS Δt得 E ＝1.0×20×40×10－4 V ＝0.08 V根据I ＝E R，F ＝BIL 得 F ＝10×0.080.50×20×10－2 N ＝0.32 NP ＝E 2R ＝（0.08）20.50W ＝0.012 8 W. 答案：均为0.32 N 0.012 8 W13．如图所示，导轨OM 和ON 都在纸面内，导体AB 可在导轨上无摩擦滑动，AB ⊥ON ，若AB 以5 m/s 的速度从O 点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，磁场的磁感应强度为0.2 T ．问：(1)3 s 末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？(2)3 s 内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？解析：(1)夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势． 3 s 末，夹在导轨间导体的长度为：l ＝v t ·tan 30°＝5×3×tan 30° m ＝5 3 m此时：E ＝Bl v ＝0.2×53×5 V ＝5 3 V.(2)3 s 内回路中磁通量的变化量ΔΦ＝BS －0＝0.2×12×15×5 3 Wb ＝1532Wb 3 s 内电路中产生的平均感应电动势为：E －＝ΔΦΔt ＝15323 V ＝523 V. 答案：(1)5 3 m 5 3 V (2)1532 Wb 52 3 V。
电磁感应现象的两类情况教案
学案5电磁感应现象的两类情况[学习目标定位] 1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因．会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小.2.了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系．会判断动生电动势的方向，并会计算它的大小.3.知道公式E＝n ΔΦΔt与E＝Bl v的区别和联系，能够应用两个公式求解感应电动势．一、电磁感应现象中的感生电场英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在周围空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把这种电场叫做感生电场．如果此刻空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势．在这种情况下，所谓的非静电力就是感生电场对自由电荷的作用．二、电磁感应现象中的洛伦兹力一段导体在做切割磁感线运动时，导体内的自由电荷在洛伦兹力的作用下定向运动产生感应电流．切割磁感线运动的导体相当于一个电源，这时的非静电力与洛伦兹力有关．一、电磁感应现象中的感生电场[问题设计]如图1所示，B增强，那么就会在B的周围产生一个感生电场E.如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势．图1(1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？(2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？答案(1)电流的方向与正电荷移动的方向相同．感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向也可以用楞次定律判定．(2)感生电场对自由电荷的作用．[要点提炼]感生电动势1．定义：由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势．大小：E＝n ΔΦΔt.2．方向判断：楞次定律和右手螺旋定则．二、电磁感应现象中的洛伦兹力[问题设计]如图2所示，导体棒CD在均匀磁场中运动．图2(1)自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力．导体中自由电荷相对纸面的运动在空间大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷．(2)导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒一直运动下去？为什么？(3)导体棒的哪端电势比较高？如果用导线把C 、D 两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的？答案 (1)导体中自由电荷(正电荷)具有水平方向的速度，由左手定则可判断自由电荷受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其相对纸面的运动是斜向上的．(2)自由电荷不会一直运动下去．因为C 、D 两端聚集电荷越来越多，在CD 棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动． (3)C 端电势较高，导体棒中电流是由D 指向C 的． [要点提炼] 动生电动势1．产生：导体切割磁感线时，如果磁场不变化，空间就不存在感生电场，自由电荷不受电场力的作用，但自由电荷会随着导体棒切割磁感线的运动而受到洛伦兹力，这种情况下产生的电动势称为动生电动势．这时的非静电力与洛伦兹力有关． 2．大小：E ＝Bl v (B 的方向与v 的方向垂直)． 3．方向判断：右手定则． 三、E ＝n ΔΦΔt 和E ＝Bl v 的选用技巧[要点提炼]产生感应电动势的方式有两个：一是磁场变化引起磁通量变化产生感应电动势E ＝n ΔΦΔt，叫感生电动势；另一个是导体切割磁感线运动产生感应电动势E ＝Bl v ，叫动生电动势．1．E ＝nΔΦΔt适用于任何情况下平均感应电动势的求法，当Δt →0时，E 为瞬时值． 2．E ＝Bl v 是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式． (1)当v 为平均速度时，E 为平均感应电动势． (2)当v 为瞬时速度时，E 为瞬时感应电动势．3．当同时存在感生电动势与动生电动势时，总电动势等于两者的代数和．两者在方向相同时相加，方向相反时相减．(方向相同或相反是指感应电流在回路中的方向) 四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算 [问题设计]一长为l 的导体棒在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕其一端以角速度ω在垂直于磁场的平面内匀速转动，求OA 两端产生的感应电动势．答案 方法一：利用公式E ＝nΔΦΔt设导体棒长为l ，绕O 点转动角速度为ω，则在t 时间内，其扫过的扇形面积S ＝12ωtl 2则由公式得E＝B ΔS t ＝12Bωl 2 方法二：利用公式E ＝Bl v如图所示，O 点速度v 0＝0，A 点速度v A ＝ωl 则由公式E ＝Bl v ，其中v 取平均速度，得 E ＝Bl ·12ωl ＝12Bωl 2一、对感生电场的理解例1 某空间出现了如图3所示的一组闭合的电场线，这可能是( )图3A ．沿AB 方向磁场在迅速减弱B．沿AB方向磁场在迅速增强C．沿BA方向磁场在迅速增强D．沿BA方向磁场在迅速减弱解析根据电磁感应定律，闭合回路中的磁通量变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律判断．根据麦克斯韦电磁场理论，闭合回路中产生感应电流，是因为闭合回路中受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间磁场变化产生的电流方向仍然可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电流的方向，由此可知A、C两项正确．答案AC二、动生电动势的理解与应用例2如图4所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面的电磁场由静止开始下降，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a、b两点落到地面的顺序是()图4A．a点先落地B．b点先落地C．a、b两点同时落地D．无法判定解析本题关键是用楞次定律判定感应电动势的方向，并理解感应电动势的正、负极聚集着正、负电荷．当三角形abc金属框下落时，闭合回路中磁通量没有发生变化，回路不产生感应电流，但由于各边都在切割磁感线，所以会产生感应电动势，根据楞次定律，可以判定a点的电势高，是电源的正极，b点的电势低，是电源的负极，a点聚集着正电荷，b点聚集着负电荷，a点的正电荷受到的电场力向下，使a 点加快运动，b 点的负电荷受到的电场力向上，使b 点减缓运动，故a 点先落地．正确选项为A. 答案 A三、E ＝n ΔΦΔt和E ＝Bl v 的选用技巧例3 如图5所示，导轨OM 和ON 都在纸面内，导体AB 可在导轨上无摩擦滑动，若AB 以5 m/s 的速度从O 点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是0.2 Ω，磁场的磁感应强度为0.2 T ．问：图5(1)3 s 末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？(2)3 s 内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？解析 (1)夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势． 3 s 末，夹在导轨间导体的长度为： l ＝v t ·tan 30°＝5×3×tan 30° m ＝5 3 m 此时：E ＝Bl v ＝0.2×53×5 V ＝5 3 V电路电阻为R ＝(15＋53＋103)×0.2 Ω＝8.196 Ω 所以I ＝ER＝1.06 A.(2)3 s 内回路中磁通量的变化量ΔΦ＝BS －0＝0.2×12×15×5 3 Wb ＝1532 Wb3 s 内电路产生的平均感应电动势为：E ＝ΔΦΔt ＝15323 V ＝523 V.答案 (1)5 3 m 5 3 V 1.06 A (2)1532 Wb 523 V四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算例4 长为l 的金属棒ab 以a 点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω做匀速转动，如图6所示，磁感应强度为B .求：图6(1)ab 棒的平均速率． (2)ab 两端的电势差．(3)经时间Δt 金属棒ab 所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？解析 (1)ab 棒的平均速率v ＝v a ＋v b 2＝0＋ωl 2＝12ωl (2)ab 两端的电势差：E ＝Bl v ＝12Bl 2ω(3)经时间Δt 金属棒ab 所扫过的扇形面积为ΔS ，则： ΔS ＝12l 2θ＝12l 2ωΔt ，ΔΦ＝B ΔS ＝12Bl 2ωΔt .由法拉第电磁感应定律得： E ＝ΔΦΔt ＝12Bl 2ωΔt Δt ＝12Bl 2ω.答案 (1)12ωl (2)12Bl 2ω (3)12Bl 2ωΔt 12Bl 2ω。
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第五节电磁感应现象的两类情况
教学目标：
（一）知识与技能
1．知道感生电场。
2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。
（二）过程与方法
通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。
（三）情感、态度与价值观
通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。
教学重点：感生电动势与动生电动势的概念。
教学难点：对感生电动势与动生电动势实质的理解。
教学方法：讨论法，讲练结合法
教学用具：多媒体课件
教学过程：
（一）引入新课
什么是电源？什么是电动势？
电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。
如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值W/q，叫做电源的电动势。
用E表示电动势，则：E=w/q
在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。
这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来学习相关的知识。
（二）进行新课
1、感生电场与感生电动势
投影教材图4.5-1，穿过闭会回路的磁场增强，在
回路中产生感应电流。
是什么力充当非静电力使得自
由电荷发生定向运动呢？英国物理学家麦克斯韦认
为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对
自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电
动势。
这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。
感生电场对自由电荷的作
用力充当了非静电力。
由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。
例题：教材P22，例题分析
2、洛伦兹力与动生电动势
（投影）教材P23的〈思考与讨论〉
1．导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断受
到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向上的。
2．自由电荷不会一直运动下去。
因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD
棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。
3．C端电势高。
4．导体棒中电流是由D指向C的。
一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电
力与洛伦兹力有关。
由于导体运动而产生的电动势叫动生电动
势。
如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路
中的能量转化情况。
导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体
棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能。
（三）实例探究
磁场变强【例1】如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱
的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（AC）
A．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场
B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力
C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力
D．以上说法都不对
【例2】如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，
将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中
正确的是（AB）
A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势
B．动生电动势的产生与洛仑兹力有关
C．动生电动势的产生与电场力有关
D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
【例3】如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于
磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不
计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质
量均为m，电阻均为R，若要使cd静止不动，则ab杆应向上运
动，速度大小为2mgR/B2L2，作用于ab杆上的外力大小为2mg 。
巩固练习
1．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周
运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（B）
A．不变 B．增加 C．减少 D．以上情况都可能
2．穿过一个电阻为lΩ的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2Wb，则（BD）
A．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2V
B．线圈中的感应电动势一定是2V
C．线圈中的感应电流一定是每秒减少2A
D．线圈中的感应电流一定是2A
3．在如图所示的磁场中，磁感应强度均匀增加，下列说法正确的是（AC）A．a点电势高于b点
B. a点电势低于b点
C．该过程中产生的电动势为感生电动势
D. 该过程中产生的电动势为动生电动势
小结: 感生电动势和动生电动势产生的原理，电动势大小的计算，方向的判断方法。
作业：完成问题与练习。