1、课 题电磁感应规律的应用第 4 教时教学目标1理解法拉第电机的原理；2掌握法拉第电机感应电动势的计算；3理解电磁感应现象电路中的电源及外电路；4通过电磁感应的闭合电路的探究，分析物理知识的内在联系，发展对科学的好奇。重、难点1熟悉各种情况下感应电动势的表达；2能画出等效电路图，并能联系闭合电路解题；3形成学生的思维个性。教学过程修改意见一、课程导入给出法拉第电机实物模型先给出法拉第电机原理图和实物模型图，明确产生持续电流的内在根源，推导盘式和杆式情况之下感应电动势的表达。介绍部分生产、生活中常见的应用实例。二、新课1法拉第电机、给出世界第一台发电机原理图后，让学生现场观察现象，结合原理示意图，
2、联系法拉第电磁感应定律，并分析o、a两点电势高低，再结合实物图，示意图弄清起电原因。、结合电路图分清内电路、外电路，弄清电流方向。先从最简单的杆匀速直线切割磁感线情况开始，让学生交流讨论电路，建立基本的感应电路模型。、例题分析【例1】如图1784所示，MN、PQ为足够长的水平导电轨道，其电阻可以忽略不计，轨道宽度为L，ab，cd为垂直放置在轨道上的金属杆，它们的质量均为m，电阻均为R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感强度为B现用水平力拉cd杆以恒定的速率v向右匀速滑动，设两杆与轨道间的动摩擦系数为，求ab杆可以达到的最大速度和此时作用在cd杆上水平拉力做功的瞬时功率解析：由楞次定律
3、可知，当cd向右匀速运动时，ab也向右运动当ab有最大速度vm时，mgBIL 此时作用在cd杆上水平拉力F做功的瞬时功率为PFv(F安f)v(BILmg)v点拨：要明确最大速度的条件，分析电路中的电流、安培力和金属棒的运动之间相互影响、相互制约的关系例题2、如图所示，两根相距为d的足够长的平行金属导轨位于水平xOy平面内，左端接有阻值为R的电阻，其他部分的电阻均不计在x0的一侧存在垂直xOy平面且方向竖直向下的稳定磁场，磁感强度大小按B=kx规律变化（其中k是一大于零的常数）一根质量为m的金属杆垂直跨搁在光滑的金属导轨上，两者接触良好当t =0时直杆位于x=0处，其速度大小为v0，方向沿x轴正
4、方向，在此后的过程中，始终有一个方向向左的变力F作用于金属杆，使金属杆的加速度大小恒为a，加速度方向一直沿x轴的负方向求：（1）闭合回路中感应电流持续的时间有多长？（2）当金属杆沿x轴正方向运动的速度为时，闭合回路的感应电动势多大？此时作用于金属杆的外力F多大？解析： （1）由题意可知，金属杆在磁场中的运动分为两个阶段：先沿x轴正方向做匀减速运动，直到速度为零；然后x轴负方向做匀加速直线运动，直到离开磁场，其速度一时间图象如图所示金属杆在磁场中运动切割磁感线，闭合回路产生感应电流，所以回路中感应电流持续的时间（2）当金属杆沿x轴正方向运动的速度为时，对应的x坐标x1满足：解得x1=则在x1处的
5、磁感强度此时回路中的感应电动势，金属杆所受的安培力大小方向沿x轴负方向由牛顿第二定律得FF安=ma所以，此时作用于金属杆的外力方向沿x轴负方向答案：（1） （2）2电磁感应中的能量转化（1）电磁感应现象中产生的电能是通过克服安培力做功转化而来的；（2）克服安培力做了多少功，就有多少电能产生，而这些电能又通过电流做功而转化为其他形式的能。三小 结1.法拉第电磁感应定律(1)内容：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 (2)公式： (3)理解法拉第电磁感应定律应注意(4)、/t的区别磁通量为状态量，指“线圈在某位置(某一时刻)的磁通量”；磁通变化量为过程量，指 “线圈从某一
6、位置到另一位置过程中(某段时间内)的磁通变化量”； 磁通量的变化量一般有三种情况：当回路面积S不变的时候， ；当磁感应强度B不变的时候，；当回路面积S和磁感应强度B都不变，而他们的相对位置发生变化（如转动）的时候，（S1是回路面积S在与B垂直方向上的投影的变化量） /t磁通变化率也是状态量，它是描写磁通量变化快慢的物理量，等于磁通变化量与完成这一变化所用时间的比值。磁通量通常为时间的函数，这一函数如果存在最大值和最小值，则磁通量最大的时刻，磁通的变化率一定为零。 (5)公式适用于回路磁通量变化的的情况，但是回路不一定要闭合。(6)公式中,若t 取一段时间,则E为t这段时间内的平均值，要注意的是
7、当磁能量的变化率不是均匀变化时，平均电动势一般不等于初态与末态电动势的算术平均值。若t趋近于零，则E为瞬时值。（7）不能决定E的大小，/t才能决定E的大小，而/t与之间无大小上的必然联系。图1（8）当仅由B的变化引起时，当仅由S的变化引起时，则。2、导体做切割磁感线运动时产生感应电动势（1）公式推导，如图1当导体由ab匀速移动到a1b1时，S=Lvt，=BS=BLvt，由得E=BLv （2）E=BLv中，v是导体垂直切割磁感线时的速度，L是做切割磁感线运动的部分导体的长度，此式只适用于BLv三者相互垂直的情况。图2VVV图3（3）若导线是曲折的，或L、V与B不是两两垂直，则L应是导线的有效切割
8、长度。如图2所示三种情况下感应电动势相同。 (4) 导体转动切割磁感线产生感应电动势当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度w匀速转动，切割磁感线产生感应电动势时，如图3所示 E=BLV中=BL2w/2式中的V中为导体杆中心的转动线速度。(5)两种方法求感应电动势的比较是求整个回路的总电动势,并且求出的是t时间内的平均感应电动势,而公式E=BLV求出的只是切割磁感线的那部分导体中的感应电动势,不一定是回路中的总感应电动势,并且它一般用于求某一时刻的瞬时感应电动势.四、课堂练习：图5例：如图5所示，长L的金属导线下悬一小球，在竖直向下的匀强磁场中作圆锥摆运动，圆锥的半顶角为q，摆球的角速度为w，磁感应强度为B，试求金属导线中产生的感应电动势。解析金属导线切割磁感线的有效长度为L=Lsinq,各点平均切割速度为，所以金属导线中产生的感应电动势.教学反思注：课题用三号字加粗，其它用五号字，行距用固定值、20磅，双面打印。