高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应2 法拉第电磁感应定律集体备课课件ppt

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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④　　　　　　　    成 正比。(2)表达式:E=⑤　　　    。(3)符号意义:n是⑥　　 　    , 是⑦　　　　　　　    ,它与穿过电路的磁通量Φ和磁通量的变化量ΔΦ⑧　　　    (填“有”或“没有”)必然联系。
易错警示　感应电动势的大小和线圈匝数成正比,但磁通量和线圈的匝数无关。
2|导线切割磁感线时的感应电动势
1.导线垂直切割磁感线时,E=⑨　　　    ,此式常用来计算瞬时感应电动势的大小。
2.如果导线的运动方向与导线本身是垂直的,但与磁感线方向有一夹角θ,如图所示, 此时可将导线的速度v沿垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解,则分速度v2= v cs θ不使导线切割磁感线,使导线垂直切割磁感线的分速度为v1=v sin θ,从而使导 线产生的感应电动势为E=Blv1=⑩　　　    。 
易错警示    导线运动速度越大,产生的感应电动势不一定越大。因为导线切割磁 感线时,产生的感应电动势的大小与垂直磁感线方向的速度有关,而速度大,垂直磁 感线方向的速度不一定大。
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
1.我国某型号战斗机某次执行空中巡航任务时,在我国南海领域一定高度水平飞 行,其机翼就会切割地磁场的磁感线,从飞行员的角度看,机翼左端的电势总是比右 端的电势高。 (　　)
2.一个闭合线圈放在变化的磁场中,线圈产生的感应电动势为E,若仅将线圈匝数增 加为原来的2倍,则线圈产生的感应电动势仍为E。 (　　)
3.法拉第对理论和实验资料进行严格分析后,得出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。 (　　)
4.有一种高速磁悬浮列车的设计方案是在两条轨道之间沿途平放一系列线圈,并在 每节车厢底部安装强磁铁,磁铁的磁性越强,线圈中产生的感应电动势越大。(    　)
5.长度相同、材料不同的两根导线,若先后分别放在U形金属导轨上,以同样的速度 在同一匀强磁场中垂直切割磁感线,则两导线产生的电动势不同。 (　　)
1 |对法拉第电磁感应定律的理解
情境　“无线充电”这个概念听起来就很炫酷,它带来的冲击感似乎不亚于手机 取代固话、数码代替胶片、Wi-Fi代替网线。一看到“无线”二字,我们立刻不由 自主地联想到“摆脱束缚”、“自由”等类似的词汇。然而,看似炫酷的无线充 电在技术原理上并不复杂,目前绝大部分无线充电器的工作模式如图乙所示。 
1.图甲中的手机进行无线充电时,主要利用了物理学中的哪个原理?
2.为了防水防尘防划伤,图甲中手机的主人用塑料膜对手机整体进行了包装,包装 后的手机还能正常充电吗?
3.若要增大图乙中c、d间的电势差,可以对送电线圈的电流采取怎样的措施?
　对法拉第电磁感应定律E=n 的理解
导师点睛　(1)Φ、ΔΦ、 三者的大小没有必然联系,这一点可与运动学中的v、Δv、 三者相类比。值得注意的是:Φ很大, 可能很小;Φ很小, 可能很大;Φ=0, 可能不为零(如线圈平面转到与磁感线平行位置时)。(2)磁通量的变化率 是Φ-t图像上某点切线的斜率。
2 |对导体切割磁感线时产生感应电动势的理解
　对公式E=Blv的理解(1)在公式E=Blv中,l是指导体的有效切割长度,即导体在垂直于速度v方向上的投影 长度,如图所示的几种情况中,感应电动势都是E=Blv。 (2)公式中的v应理解为导体和磁场间的相对速度,当导体不动而磁场运动时,也有感 应电动势产生。
(3)当v与l或v与B的夹角为θ时,公式E=Blv仍可用来求解导体切割磁感线时产生的感 应电动势,但应注意的是其中的l或v应用有效切割长度或有效切割速度。当B、l、v三个量的方向相互垂直时,θ=90°,感应电动势最大;当有任意两个量的方向平行时, θ=0°,感应电动势为0。(4)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论,通常用来求导线运动速度为v时 的瞬时感应电动势,随着v的变化,E也相应变化;若v为平均速度,则E就为平均感应电 动势。(5)如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,长为l的金属棒绕O点在垂直于匀强磁场 的平面内以角速度ω转动。 
①O点在棒的端点时,E=Bl =Blv中= Bl2ω。②O点在棒的中点时,E=0。③O点为任意点时,E= B ω- B ω。
　公式E=n 与E=Blv的区别与联系
3 |电磁感应的图像问题
　常见图像问题
　解决图像问题的一般步骤(1)明确图像的种类: ①随时间t变化的图像,如B-t图像、Φ-t图像、E-t图像、I-t图 像、U-t图像、F安-t图像、F外-t图像等;②随位移x变化的图像,如E-x图像、I-x图像 等。(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程。(3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系。(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出函数关系式, 一般按照E=BLv→I= →U外=IR→F安=BIL→P安=F安v的思路找关系式。(5)根据函数关系式进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等。(6)画图像或判断图像。
4 |电磁感应的电路问题
　电磁感应的电路问题 
　解决电磁感应中电路问题的一般步骤(1)用法拉第电磁感应定律、楞次定律和安培定则(或右手定则)确定感应电动势的 大小和方向。(2)画等效电路图。(3)运用闭合电路的欧姆定律,串、并联电路的性质等求解。
　与上述问题相关的几个知识点 
 通电导体在磁场中受到安培力作用,电磁感应问题往往和力学问题联系在一起。解决的基本方法如下: 
5 |电磁感应中动力学问题的分析方法
　理解电磁感应问题中的两个研究对象及其相互制约关系 
　领会力与运动的动态关系 
　电磁感应中的动力学临界问题解题思路如下: 
6 |电磁感应中功能问题的分析方法
    电磁感应过程的实质是不同形式的能量之间转化的过程,而能量的转化是 通过安培力做功的形式实现的,安培力做正功的过程是电能转化为其他形式能的 过程,外力克服安培力做功的过程,则是其他形式的能转化为电能的过程。
　能量转化及焦耳热的求法(1)能量转化 (2)求解焦耳热Q的三种方法①利用焦耳定律求解:Q=I2Rt。②利用功能关系求解:Q=W克服安培力。③利用能量转化求解:Q=ΔE其他能的减少量。注意    在利用能量守恒解决电磁感应问题时,第一要准确把握参与转化的能量的 形式和种类;第二要确定哪种能量增加,哪种能量减少。  
(多选)如图所示,金属导轨位于竖直平面内,导轨间距离L=0.2 m,两导轨与电阻R连 接,其余电阻不计,水平虚线下方存在匀强磁场,磁感应强度B=0.5 T,质量m=0.2 kg的 导体棒ab垂直放置于导轨上,与导轨接触良好,将其由距虚线位置h1处由静止释放 【1】,经t1时间后进入磁场且恰好做匀速直线运动,运动t2=2 s后给导体棒施加一个竖 直向上的恒力F=2mg,并且此时由于磁感应强度发生变化使回路中不再有感应电流 【2】,导体棒再经过t3=0.2 s速度减为零,g取10 m/s2,则下列说法正确的是 (　　)A.导体棒ab进入磁场做匀速直线运动的速度大小为2 m/s
B.导体棒ab静止释放的位置距虚线位置的距离为0.2 mC.回路中磁通量的最大值为0.6 WbD.整个过程中回路中产生的焦耳热为8 J
信息提取    【1】导体棒竖直方向只受重力作用;【2】导体棒不受安培力作用。
思路分析    根据题意可知,t1时间内导体棒做自由落体运动,t2时间内导体棒做匀速 直线运动,t3时间内导体棒做匀减速直线运动。根据牛顿第二定律【3】分析导体棒做匀减速直线运动时加速度的大小,结合运动学 公式【4】求解其做匀速直线运动时的速度v;根据自由落体运动规律求解高度h1;根据 公式Φm=BS【5】求解最大磁通量;根据能量守恒定律【6】求解焦耳热。