1、第1课时划时代的发现实验：探究感应电流产生的条件研究选考把握考情知识内容电磁感应现象考试要求加试b教学要求1.了解电磁感应现象发现的过程2.知道电磁感应现象和感应电流3.知道发现“磁生电”的意义和价值4.知道探究实验所需的器材，能够对实验步骤进行设计，使磁铁运动形式或电流变化的方式相对完整5.会设计实验记录表，能够根据记录实验数据和实验现象，总结实验规律6.能提出研究感应电流产生条件的新的实验方案，如磁铁不动、线圈运动等7.经历实验的探究过程，体会透过各种实验现象，分析、归纳本质特征的思想方法说明不要求掌握法拉第等科学家对电磁感应现象研究的具体细节知识点一电磁感应现象 基 础 梳 理1.奥斯特
2、梦圆“电生磁”1820年，丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动，这种效应称为电流的磁效应。2.法拉第心系“磁生电”1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象。产生的电流叫做感应电流。他把引起电流的原因概括为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。即 学 即 练下列属于电磁感应现象的是()A.通电导体周围产生磁场B.磁场对感应电流发生作用，阻碍导体运动C.由于导体自身电流发生变化，在回路中产生感应电流D.电荷在磁场中定向移动形成电流解析根据引起电流原因的五类情况可知，导体自身电流发生变化，在回路中产生感应电流为电磁感应现象。故
3、选项C正确。答案C知识点二磁通量及其变化基 础 梳 理1.磁通量(1)定义：闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁场的磁感应强度的乘积叫磁通量，符号为。在数值上等于穿过投影面的磁感线的条数。(2)公式：BS。其中S为回路平面在垂直磁场方向上的有效面积。若正方形线框的边长为a，磁感强度为B的正方形匀强磁场区域的边长为b，则穿过线框的磁通量Bb2，如图1所示。图1(3)单位：韦伯，简称韦，符号Wb。(4)注意：磁通量是标量，但有正、负之分。一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“”。磁通量与线圈的匝数无关(填“有关”或“无关”)。2.磁通量
4、的变化量：21要 点 精 讲(1)B与S垂直时(匀强磁场中)：BS。B指匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的面积。(2)B与S不垂直时(匀强磁场中)：BS。S为线圈在垂直磁场方向上的有效面积，在应用时可将S投影到与B垂直的方向上，如图2所示，BSsin 。图2【例1】 如图3所示，有一个面积为S400 cm2的正方形线圈abcd，平面与竖直方向的夹角60，放在磁感应强度为B0.50 T的水平匀强磁场中，则穿过正方形线圈的磁通量是多少？图3解析线圈在垂直B方向上的有效面积SScos 400104cos 600.040.5 m20.02 m2穿过正方形线圈的磁通量BS0.500.02 Wb0.01 W
5、b答案0.01 Wb【例2】 如图4所示，水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一金属线框，线框平面与磁铁垂直，当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化情况是()图4A.先减小后增大 B.始终减小C.始终增大 D.先增大后减小解析线框在磁铁两端的正上方时穿过该线框磁通量最大，在磁铁中央时穿过该线框的磁通量最小，所以该过程中的磁通量先减小后增大，故A对。答案A知识点三实验：探究感应电流的产生条件基 础 梳 理1.实验设计(1)实验1：如图5所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生(填“有”或“无”)。
6、图5(2)实验2：如图6所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生。(填“有”或“无”)图6(3)实验3：如图7所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器滑动触头不动时，电流表中无电流产生(填“有”或“无”)。图72.分析论证上述三个实验产生感应电流的情况不同，但其中肯定有某种共同的原因，完成下表并总结产生感应电流的条件。实验1闭合电路中磁感应强度B不变，闭合电路的面积S变化共同原因：闭合电路中磁通量发生变化实验
7、2闭合电路中磁感应强度B变化，闭合电路的面积S不变实验3闭合电路中磁感应强度B变化，闭合电路的面积S不变特别提醒实验1是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验2是磁体即磁场运动改变磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”。3.归纳总结产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。要 点 精 讲对产生感应电流的条件的理解(1)导体回路闭合、磁通量变化是产生感应电流的两个必要条件，缺一不可。而导体回路中有没有磁通量不是产生感应电流的条件，即使穿过导体回路的磁通量很大但不发生变化，
8、也不会产生感应电流。(2)判断穿过闭合导体回路的磁通量是否变化时，可充分利用磁感线来进行定性判断。即通过观察穿过闭合导体回路的磁感线的条数是否变化判断某过程中磁通量是否变化。【例3】 下列情况能产生感应电流的是()图8A.如图甲所示，导体AB顺着磁感线运动B.如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时解析导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化无感应电流，故A错误；条形磁铁插入线圈时，线圈中的磁通量增加，拔出时线圈中的磁通量减少，都有感
9、应电流，故B正确；开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故C错误；开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场变化，螺线管B中磁通量变化，线圈中产生感应电流，故D正确。答案BD名师点睛判断是否产生感应电流，关键是明确导体回路是否闭合以及回路中的磁通量是否发生变化。只有两个条件同时满足了才能产生感应电流。1.发电机的基本原理是电磁感应，发现电磁感应现象的科学家是()A.奥斯特 B.安培C.麦克斯韦 D.法拉第答案D2.如图9所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用1和2表示
10、穿过大、小两环的磁通量，则()图9A.12 B.1BbBc，abBbBc，abcD.BaBbBc，abc解析根据通电螺线管产生的磁场特点，BaBbBc，由BS，可得abc，故C正确。答案C4.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图3所示，通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化量分别为1和2，则()图3A.12B.12C.1v2 B.v1v2C.v1v2 D.v1v2解析当两导体棒运动时，如果所围成的abcd的面积是变化的，说明穿过区域abcd的磁通量是变化的，则ab棒上有感应电流产生，故只要两导体棒的速度
11、不相等，ab棒上都会有感应电流产生，而两导体棒的速度相等时，ab棒上就没有感应电流了，故D项正确。答案D10.如图8所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中一定能使圆盘中产生感应电流的是()图8A.圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B.圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C.圆盘在磁场中向右匀速平移D.磁场均匀增加解析保持圆环水平并使圆环绕过圆心的竖直轴转动，穿过圆盘的磁通量不变，不产生感应电流，故A错误；在磁场中匀速平移，不会使其磁通量发生变化，故不会产生感应电流，C错误；圆盘绕水平轴转动或磁场均匀增加，都会使圆盘中的磁通量发生变化，故有感应电流产生，B、D正确。答案BD二、非选择
12、题11.如图9所示是研究电磁感应现象实验所需的器材，用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程灵敏电流计和线圈B连接成副线圈回路。并列举出实验中改变副线圈回路的磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：图9(1)_；(2)_；(3)_。解析实线连接如图所示。(1)将原线圈插入副线圈中，合上(或断开)开关瞬间；(2)合上开关，将原线圈插入副线圈或从副线圈中取出；(3)合上开关，将原线圈插入副线圈中并移动滑动变阻器的滑片。答案见解析12.如图10所示，线圈与电源、开关、滑动变阻器相连；线圈与电流计相连，线圈与线圈绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计中是否有示数？
13、图10(1)开关闭合瞬间；(2)开关闭合稳定后；(3)开关闭合稳定后来回移动滑动变阻器的滑片；(4)开关断开瞬间。解析(1)开关闭合前，线圈、中均无磁场，开关闭合瞬间，线圈中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈的磁通量从无到有，线圈中产生感应电流，电流计有示数。(2)开关闭合稳定后，线圈中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈中无感应电流产生，电流计无示数。(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器的滑片，电阻变化，线圈中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈的磁通量也发生变化，线圈中有感应电流产生，电流计有示数。(4)开关断开瞬间，线圈中电流从有
14、到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈的磁通量也从有到无，线圈中有感应电流产生，电流计有示数。答案(1)有(2)没有(3)有(4)有13.磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R，边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场区域；如图11所示，从ab进入磁场开始计时。图11(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象；(2)判断线框中有无感应电流。解析线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边均在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)。(1)线框进入磁场阶段：tt，线框进入
15、磁场中的面积Slvt1，故BSBlvt1，t1时，Bl2；线框在磁场中运动阶段：t2为，线框中的磁通量为Bl2，保持不变，此过程 t2；线框离开磁场阶段：t3为，线框中的磁通量均匀减小，即Bl(lvt3)Bl2Blvt3，当t3，0因此，穿过线框的磁通量随时间的变化图象如图所示： (2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中产生感应电流；线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生；线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减小，线框中产生感应电流。答案(1)见解析图(2)线框进入磁场阶段，有感应电流；线框在磁场中运动阶段，无感应电流产生；线框离开磁场阶段，产生感应电流第 13 页