人教版 (2019)选择性必修 第二册法拉第电磁感应定律获奖课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册法拉第电磁感应定律获奖课件ppt，共13页。PPT课件主要包含了知识回顾，学习目标，教学难点，教学重点，重点难点，电动势，课堂导入问题导入，楞次定律，右手定则，总结结论等内容，欢迎下载使用。
磁通量的定义？磁通量的变化？
二、磁通量与磁通量的变化
穿过回路的磁通量发生变化
闭合导体回路中产生感应电流的条件是什么？
三、电流产生的条件与电动势的物理意义
电流产生的条件与电动势的物理意义？
闭合回路存在的电压。电动势是描述非静电力做功能力的物理量。
物理观念明确感应电动势的定义，知晓其是电磁感应现象的本质，理解感应电流与感应电动势的从属关系，深化对电磁感应现象的本质认知。
科学思维通过分析实验现象，归纳感应电流大小与磁通量变化快慢的关联，培养逻辑推理与归纳概括能力。
科学态度与责任追溯法拉第探索电磁感应规律的科学历程，感受科学家不畏艰难、持之以恒的探究精神，激发对电磁学知识的探索兴趣与求知欲望。
科学探究设计 “探究感应电动势与磁通量变化率、线圈匝数、磁场强度的关系” 的分组实验，培养实验设计与合作探究能力。
磁通量变化率磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率三者的概念辨析。法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律的核心内涵。切割磁感线时感应电动势感应电动势公式E=BLv。
变化率变化大小与变化快慢的区别。公式区别与选用平均感应电动势与瞬时感应电动势的区别与判断。动生电动势的微观机理洛伦兹力作为非静电力推动电荷定向移动
【问题1】电路中要有电流，就需要一个电源，电源有两个重要参数，一个是内电阻，另一个是什么？
【问题2】电磁感应现象中，电路中产生了感应电流，感应电路中有没有电源？这个电源在哪里？
有电源，产生电磁感应的部分就是电源。比如，动生现象中切割磁感线的导体。在电磁感应现象中可以没有感应电流，但一定会有感应电动势，实际上是先有感应电动势，然后看电路闭合情况才决定有没有电流。两者的关系满足闭合电路欧姆定律，即I＝E/R。电磁感应中的电动势我们称为感应电动势。
电动势的方向我们确定了，那感应电流的大小或者感应电动势的大小与那些因素有关呢？又如何计算呢？
【问题3】感应电源的电动势的方向是怎样的呢？
演示实验(1)将条形磁体分别以快慢不同的速度插入同一线圈，观察电流表指针偏转幅度差异。(2)更换强弱不同的磁体，以相同速度插入线圈，记录指针偏转情况
实验一：磁体插入线圈实验
感应电流大小的影响因素
(1)保持磁场强弱不变，让导体棒以不同速度切割磁感线，观察电流表指针偏转变化；(2)更换不同长度的导体棒，重复实验并记录数据
实验二：导体棒切割实验
两次实验中，哪些物理量发生了变化？指针偏转大小反映了什么？
当插入速度很快时，电流表指针偏转大；当能插入速度很慢时，电流表指针偏转小。看来感应电流的大小和插入磁铁的快慢有关。 用金属棒切割磁感线产生感应电流，但是当金属棒运动速度越快时，电流表指针偏转越大，越慢时电流表指针偏转越小，看来感应电流的大小与金属棒的运动速度有关。
在两个实验都说明，当穿过闭合回路的磁通量变化越快时，回路中的感应电流就越大，而在回路中电阻一定的情况下，感应电流的大小可能与磁通量变化的快慢有关，而磁通量变化的快慢就是磁通量的变化率。也就是说，感应电流的大小与磁通量的变化率有关
感应电动势与磁通量变化率的关系
分组实验 “磁体下落穿越线圈”
学生分组操作，将强磁体从长玻璃管上端不同高度（20cm、30cm、40cm、50cm）由静止下落，穿过线圈，记录电压表的示数；分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论。
实验1：感应电流大小与相同时间内磁感应强度变化大小的关系
线圈匝数：200 下落高度：30厘米
感应电流大小与磁铁个数成正比
实验2：感应电流大小与磁铁运动速度的关系
线圈匝数：200 磁铁个数：2个
感应电流大小与磁铁运动速度成正比
实验3：感应电流大小与线圈匝数的关系
磁铁个数：2个 下落高度：30厘米
感应电流大小与线圈匝数成正比
分析数据，发现 “磁体下落高度越高（磁通量变化越快），电压表示数越大；线圈匝数越多，电压表示数越大”，进而推导 “感应电动势的大小与磁通量变化率成正比，与线圈匝数成正比”。
感应电流的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
1.内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
3.注意：（1）公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。（2）产生感应电动势的那部分导体相当于电源，感应电动势即该电源的电动势。（3）在闭合回路中要有电流通过，那这个电路一定有电源。在电磁感应现象中，闭合回路里有感应电流，那自然也一定有电动势，这个电动势是在电磁感应中产生，被称为感应电动势，而产生他的那部分导体就相当于电源。所以产生感应电动势为电磁感应现象的本质。
3.注意：（1）公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。（2）产生感应电动势的那部分导体相当于电源，感应电动势即该电源的电动势。
（3）在闭合回路中要有电流通过，那这个电路一定有电源。在电磁感应现象中，闭合回路里有感应电流，那自然也一定有电动势，这个电动势是在电磁感应中产生，被称为感应电动势，而产生他的那部分导体就相当于电源。所以产生感应电动势为电磁感应现象的本质。
①B不变, S发生变化,ΔS＝S2-S1 ：
②S不变, B发生变化,ΔB＝B2-B1 ：
③如果B、S都变化呢？
例题1：如图甲所示，一单匝圆形线圈垂直放入磁场中，磁场为垂直于线圈平面向里的匀强磁场，穿过圆形线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系如图乙所示，不计导线电阻，求：
(1)2 s内线圈内磁通量的变化量ΔΦ；(2)线圈中产生的感应电动势E1； (3)若其他条件不变，线圈的匝数变为100匝，线圈中产生的感应电动势E2。
答案　(1)0.4 Wb　(2)0.2 V　(3)20 V解析　(1)2 s内线圈内磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝0.5 Wb－0.1 Wb＝0.4 Wb(2)根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势为E1＝n1＝1× V＝0.2 V(3)线圈的匝数变为100匝，线圈中产生的感应电动势为E2＝n2＝100× V＝20 V。
例题2：穿过同一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如图中的①～④所示，下列关于回路中感应电动势的说法正确的是(　　)
A．图①回路产生恒定不变的感应电动势B．图②回路产生的感应电动势一直在变大C．图③回路0～t1时间内产生的感应电动势大于t1～t2时间内产生的感应电动势D．图④回路产生的感应电动势先变大再变小
答案　C解析　根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势与磁通量的变化率成正比，即E＝n，结合数学知识可知：穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率k＝；题图①中磁通量Φ不变，无感应电动势；题图②中磁通量Φ随时间t均匀增大，图像的斜率k不变，即产生的感应电动势不变；题图③中回路在0～t1时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率为k1，在t1～t2时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率为k2，从图像中发现：k1大于k2的绝对值，所以在0～t1时间内产生的感应电动势大于在t1～t2时间内产生的感应电动势；题图④中磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率的绝对值先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大。故选C。
金属棒在匀强磁场中，导轨之间的这一段长度是L，磁场的磁感应强度是B，当金属棒以速度v切割磁感线，产生的感应电动势是多少？
那要是B、L、v不垂直怎么计算呢？
导体切割磁感线时的感应电动势
如果将与B的方向夹角为θ速度按右图中所示分解在与磁场垂直和与磁场平行方向上，他们各自的产生电动势是多少？
①垂直于磁感线的分量：v1=vsinθ
②平行于磁感线的分量：v2=vcsθ
只有垂直于磁感线的分量切割磁感线，于是产生感应电动势：
E=BLv1=Blvsinθ
③若v//B，则E=0
①此公式只适用于双垂直切割
由等效电源的负极流向正极
l为切割磁感线的有效长度
l：导线垂直于运动方向上的投影。
× × × × × × × × × × × × × × ×
如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B,垂直于纸面向里。以O为圆心转动，角速度ω，求E。
由于棒上各点的速度随着距离O点的距离均匀变化，所以可以用O、A两点的平均速度代替棒运动的速度求解。
例题3：如图所示，两根平行光滑金属导轨MN和PQ放置在水平面内，其间距L＝0.2 m，磁感应强度大小B＝0.5 T的匀强磁场垂直导轨平面向下，两导轨之间连接的电阻R＝4.8 Ω，在导轨上有一金属棒ab，其接入电路的电阻r＝1.2 Ω，金属棒与导轨垂直且接触良好，在ab棒上施加水平拉力使其以速度v＝12 m/s向右匀速运动，设金属导轨足够长。求：
(1)金属棒ab产生的感应电动势大小；(2)水平拉力的大小F；(3)金属棒a、b两点间的电势差。
答案　(1)1.2 V　(2)0.02 N　(3)0.96 V解析　(1)设金属棒中产生的感应电动势大小为E，则E＝BLv代入数值得E＝1.2 V。(2)设流过电阻R的电流大小为I，则I＝E/R代入数值得I＝0.2 A因棒匀速运动，则拉力等于安培力，有F＝F安＝BIL＝0.02 N。(3)a、b两点间的电势差为Uab＝IR 代入数值得Uab＝0.96 V。
导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动?为什么?导体棒哪端的电势比较高?
①由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势②非静电力由洛伦兹力提供③导体棒就相当于电源④导体棒还会受到安培力的作用
1．(多选)关于感应电动势，下列说法正确的是(　　)A．穿过回路的磁通量越大，回路中的感应电动势一定越大B．穿过回路的磁通量变化量与线圈的匝数无关，回路中的感应电动势与线圈的匝数有关C．穿过回路的磁通量的变化率为零，回路中的感应电动势一定为零D．某一时刻穿过回路的磁通量为零，回路中的感应电动势一定为零
2.(多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像如图所示，图线为正弦曲线的一部分，则(　　)
A．在t＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B．在t＝1×10－2 s时刻，感应电动势最大C．在t＝2×10－2 s时刻，感应电动势为零D．在0～2×10－2 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零
答案　BC解析　由法拉第电磁感应定律知E＝，故t＝0及t＝2×10－2 s时刻，E＝0，A项错误，C项正确；t＝1×10－2 s时，E最大，B项正确；0～2×10－2 s时间内，ΔΦ≠0，则E≠0，D项错误。
3.如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E，将此棒弯成长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相互垂直的平面内，当它沿两段折线夹角角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E′。则等于(　　)
4.如图所示，平行导轨间距为d，其左端接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于平行金属导轨所在平面向上。一根金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻均不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在导轨上滑行时，通过电阻R的电流大小是(　　)
1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”；