物理鲁科版 (2019)第2节 电磁感应现象及其应用优质课教学设计

这是一份物理鲁科版 (2019)第2节 电磁感应现象及其应用优质课教学设计，共8页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学过程，课堂总结等内容，欢迎下载使用。

【教学目标】
【教学重难点】
1．探究感应电流产生的条件，培养实验设计，分析论证，反思评估等能力。
2．知道电磁感应现象在生产生活中的应用。
【教学过程】
一、导入新课
1820年，丹麦物理学家奥斯特（H.Oersted，1777—1851）发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕。电流磁效应的发现给人们很大启示：既然电能够产生磁，反过来，磁也应该能够生电！科学家对此进行了大量的实验和探索，法拉第在经历了大约10年的不断失败后，终于发现了磁生电的现象——电磁感应现象。本节将学习电磁感应现象及其应用。
二、新知学习
知识点一 磁通量
1．磁通量
（1）定义：在匀强磁场中，磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量。
注：磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的多少”。
（2）定义式：Φ＝BS。
（3）单位：韦伯，简称韦，符号是WB。1 Wb＝1 T·m2。
2．磁通密度：由上式得B＝eq \f(Φ,S)，这表示磁感应强度等于穿过垂直磁感线的单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫磁通密度。
[思考判断]
（1）磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量。（×）
（2）将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等。（×）
知识点二 电磁感应现象及应用
1．探究感应电流产生的条件
实验1 如图甲所示，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”）
甲
实验2 如图乙所示，当条形磁铁插入或抽出线圈时，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”）
实验3 如图丙所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，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。

乙 丙
2．电磁感应
闭合回路的磁通量变化而产生电流的现象称为电磁感应，所产生的电流叫感应电流。
3．电磁感应的应用
（1）磁可用来记录声音、影像等数字信息，还可用来记录其他信息。
（2）无线充电：利用电磁感应制成手机无线充电装置。
（3）动圈式话筒：话筒是把声音转化为电信号的装置。
三、核心探究
核心要点1 磁通量
[要点归纳]
1．对磁通量的理解
（1）磁通量表示穿过某一面积的磁感线条数的多少。
（2）磁通量是标量，但是有正负。磁通量的正、负不代表大小，只表示磁感线是怎样穿过平面的。即若以向里穿过某面的磁通量为正，则向外穿过这个面的磁通量为负。
（3）某面积内有相反方向的磁场时，分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和。
2．磁通量的变化
大致可分为以下几种情况：
（1）磁感应强度B不变，有效面积S发生变化。如图（a）所示。
（2）有效面积S不变，磁感应强度B发生变化。如图（b）所示。
（3）磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化。如图（c）所示。
[试题案例]
[例1]如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1>S2＝S3，线圈1、2在同一位置，且线圈3在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为Φ1、Φ2、Φ3，则它们的大小关系是（ ）
A．Φ1>Φ2>Φ3B．Φ1>Φ2＝Φ3
C．Φ1<Φ2<Φ3D．Φ1<Φ2＝Φ3
解析 在条形磁铁内、外都有磁场，套在条形磁铁外的三个线圈的磁通量为内部向左的磁通量减去外部向右的磁通量，而其内部向左的磁通量相同，外部向右的磁通量越大，总磁通量越小，线圈1、2在同一位置，线圈1的外部面积大，则向右的磁通量大，故Φ2>Φ1，线圈2、3面积一样，线圈3位置外部向右磁通量小，则Φ3>Φ2，可知Φ1<Φ2<Φ3，选项C正确。
答案 C
[针对训练1]法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图所示，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是（ ）
A．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转
B．线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转
C．线圈A和电池接通瞬间，小磁针会偏转
D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不偏转
解析 根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件知，选项A、B错误；只有在线圈A和电池接通或断开的瞬间，线圈B中才能产生感应电流，电流产生磁场，使导线下面平行放置的小磁针发生偏转，选项C正确，D错误。
答案 C
[针对训练2]磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的条数”。在如图所示磁场中，S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3且都不为0。下列判断正确的是（ ）
A．Φ1最大B．Φ2最大
C．Φ3最大D．Φ1、Φ2、Φ3相等
解析 磁通量表示穿过一个闭合电路的磁感线条数的多少，从题图中可看出穿过S1的磁感线条数最多，穿过S3的磁感线条数最少，所以Φ1＞Φ2＞Φ3。
答案 A
核心要点2 电磁感应现象及应用
[要点归纳]
1．感应电流产生条件的理解
（1）不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流。
（2）只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。
2．ΔΦ与Φ的区别
ΔΦ与Φ意义不同，大小也没有必然的联系。感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关。
3．感应电流的产生判断流程
（1）确定研究的闭合电路。
（2）再清楚电路内的磁场分布，并确定该电路磁通量Φ。
（3）eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(Φ不变→无感应电流,Φ变化→\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(电路闭合，有感应电流,不闭合，无感应电流))))
[试题案例]
[例2]在如下所示的各图中，闭合线框中能产生感应电流的是（ ）
A．甲和乙B．甲和丙
C．乙和丁D．丙和丁
解析 甲中磁通量周期性变化，乙中磁通量减小，丙中磁通量为0且不变，丁中磁通量始终不变，故能产生感应电流的是甲和乙，A正确。
答案 A
[例3]（多选）电磁感应现象揭示了“由磁生电”的内在规律，根据这一发现，发明了许多电器设备。以下电器中没有利用电磁感应原理的是（ ）
A．电热毯
B．汽车防抱死制动系统（ABS）
C．电磁灶
D．电吹风
解析 A项，电热毯利用的是电流的热效应，故A没有利用电磁感应原理；B项，防抱死制动系统ABS有一个小电动机，系统比较复杂，但是没有利用电磁感应原理；C项，电磁灶是通入交流电后线圈中产生变化的电磁场，当锅放入变化的电磁场内使得锅底的自由电荷在电场力作用下做高速运动即涡流，从而产生热能，故电磁灶利用了电磁感应原理；D项，电吹风是通电后电动机转动将暖风吹出，所以没有利用电磁感应原理。
答案 ABD
[针对训练3]（多选）如图所示，下列情况能产生感应电流的是（ ）
A．如图甲所示，导体棒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 A中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，故选项A错误；B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故选项B正确；C中开关S一直接通，电路中为恒定电流，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，故选项C错误；D中开关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的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，故选项D正确。
答案 BD
【课堂总结】
定义 磁感线条数
磁通量 Φ＝BS——磁通密度B＝eq \f(Φ,S)
磁通量变化
电磁感应现象 产生感应电流的条件
应用核心素养
物理观念
科学探究
科学态度与责任
1．知道磁通量，并进行计算。
2．了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。
3．知道电磁感应现象在生产生活中的应用。
探究感应电流产生的条件，培养实验设计，分析论证，反思评估等能力。
了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神。
了解手机无线充电的原理，体会科技对现代社会的影响。