高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律精品导学案及答案

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【学习目标】
1.通过实验，理解法拉第电磁感应定律。知道E=Blvsinθ是法拉第电磁感应定律的一种特殊形式，会用法拉第电磁感应定律在具体情境中分析求解有关问题。
2.经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程，体会用变化率定义物理量的方法；经历推理得出E=Blvsinθ的过程，体会矢量分解的方法。
3.知道与E=Blvsinθ的内在联系，感悟事物的共性与个性的关系，体会辩证唯物主义的方法和观点
【学习重难点】
1、教学重点：法拉第电磁感应定律的建立和应用。
2、教学难点：对磁通量，磁通量的变化量和磁通量变化率的理解。
【知识回顾】
一、楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要________________引起感应电流的磁通量的变化。
二、右手定则
1．内容
伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从________________进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时________________所指的方向就是感应电流的方向，如图所示。
2．适用范围
适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。
【自主预习】
一、电磁感应定律
1．感应电动势
(1)在电磁感应现象中产生的电动势叫作________________，产生感应电动势的那部分导体相当于________________。
(2)在电磁感应现象中，若闭合导体回路中有感应电流，电路就一定有感应电动势；如果电路断开，这时虽然没有感应电流，但________________依然存在。
2．法拉第电磁感应定律
(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________________成正比。
(2)公式：________________。
若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则________________。
(3)在国际单位制中，磁通量的单位是________________，感应电动势的单位是________________。
二、导线切割磁感线时的感应电动势
1．动生电动势
由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。切割磁感线的导线相当于一个电源。
2．动生电动势的大小
(1)导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图甲所示，E＝________________。
(2)导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图乙所示，E＝_________________________________。
3．动生电动势中的非静电力
自由电荷因随导体棒运动而受到洛伦兹力，非静电力与________________有关。
4．动生电动势中的功能关系
闭合回路中，导体棒做切割磁感线运动时，克服________________力做功，其他形式的能转化为________________。
【课堂探究】
【新课导入】
【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？
【问题3】感应电源的电动势的方向是怎样的呢？
【新课教学】
任务一、感应电动势
感应电动势
1.定义：

2.条件：
电磁感应的实质
总结：
感应电动势的大小又是怎样的呢？它可能与哪些因素有关？
任务二、法拉第电磁感应定律
探究影响感应电动势大小的因素
实验装置如图所示，线圈的两端与电压表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管20cm,30cm,40cm和50cm,记录电压表的示数以及发生的现象。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。
实验过程
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运动速度的关系
线圈匝数：200
磁铁个数：2个
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
法拉第电磁感应定律
内容：
2.公式:
线圈有n匝：
3.注意：
4.应用:用公式 求E的几种常见情况：
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？
ω
任务三、导线切割磁感线时的感应电动势
思考与讨论
如图所示闭合线框一部分导体ab长l,处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。
回路在时间Δt内增大的面积为：
穿过回路的磁通量的变化为
产生的感应电动势为：
那要是B、L、v不垂直怎么计算呢？
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？
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：
（二）导线切割磁感线时的感应电动势：
注意：
方向：
3.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。
转动切割
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。
线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。
（1）线圈处于如图所示位置
（2）当线圈转过θ 时，电动势
（3）线圈以图示情形运动时
线圈以此位置为初始位置，经过时间t,转过角度ωt时：
【自我测评】
1．对于法拉第电磁感应定律E＝neq \f(ΔΦ,Δt)，下面理解正确的是( )
A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
B．穿过线圈的磁通量为0，感应电动势一定为0
C．穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势越大
D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
2．如图甲、乙、丙、丁所示的四种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是( )
A．乙和丁 B．甲、乙、丁
C．甲、乙、丙、丁D．只有乙
3．如图所示，半径为R的n匝线圈套在边长为a的正方形ABCD之外，匀强磁场垂直穿过该正方形。当磁场以eq \f(ΔB,Δt)的变化率变化时，线圈产生的感应电动势的大小为( )
A．πR2eq \f(ΔB,Δt) B．a2eq \f(ΔB,Δt)
C．nπR2eq \f(ΔB,Δt)D．na2eq \f(ΔB,Δt)
4．如图所示，半径为r的金属圆环以角速度ω绕通过其直径的轴OO′匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B。从金属圆环所在的平面与磁场方向重合时开始计时，在转过30°角的过程中，环中产生的感应电动势的平均值为( )
A．2Bωr 2B．2eq \r(3)Bωr 2
C．3Bωr 2D．3eq \r(3)Bωr 2
5．[多选]如图所示，一导线折成边长为a的正三角形闭合回路，虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面向下，回路以速度v向右匀速进入磁场，边长CD始终与MN垂直，从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是( )
A．导线框受到的安培力方向始终向上
B．导线框受到的安培力方向始终向下
C．感应电动势的最大值为eq \f(\r(3),2)Bav
D．感应电动势的平均值为eq \f(\r(3),4)Bav
【学后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？