新课标物理3-2全套教案

4.1 划时代的发现

【教学目标】 1.知识与技能

（1）知道奥斯特实验、电磁感应现象。 （2）了解电生磁和磁生电的发现过程。 （3）知道电磁感应和感应电流的定义。 2.过程与方法

（1）通过阅读使学生掌握自然现象之间是相互联系和相互转化的；

（2）通过学习了解科学家们在探究过程中的失败和贡献，从中学习科学探究的方

法和思想。

（3）领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物

理问题时的重要性

3.情感、态度与价值观

（1）通过学习阅读培养学生正确的探究自然规律的科学态度和科学精神； （2）领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。 （3）以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。 【教学重点】探索电磁感应现象的历史背景；

【教学难点】体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神 【教学方法】 讲授 【教学过程】

（一）奥斯特梦圆“电生磁”

到18世纪末，人们开始思考不同自然现象之间的联系，例如：摩擦生热表明了机械运动向热运动转化，而蒸汽机则实现了热运动向机械运动的转化，于是，一些独具慧眼的哲学家如康德等提出了各种自然现象之间的相互联系和转化的思想。由于受康德哲学与谢林等自然哲学家的哲学思想的影响，坚信自然力是可以相互转化的，长期探索电与磁之间的联系。1803年奥斯特指出：“物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中”。在此思想的指导下，1820年4月奥斯特发现了电流对磁针的作用，即电流的磁效应。同年7月21日奥斯特又以《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表了他的发现。这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动，导致了大批实验成果的出现，由此开辟了物理学的新领域──电磁学。1820年因电流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普利奖章。1829年起任哥本哈根工学院院长。 （二）法拉第心系“磁生电”

1820年奥斯特发现电流的磁效应，受到科学界的关注，促进了科学的发展。1821年英国《哲学年鉴》的主编约请戴维撰写一篇文章，评述奥斯特发现以来电磁学实验的理论发展概况。戴维把这一工作交给了法拉第。法拉第在收集资料的过程中，对电磁现象的研究产生

了极大的热情，并开始转向电磁学的研究。他仔细地分析了电流的磁效应等现象，认为既然电流能产生磁，磁能否产生电呢?1822年他在日记中写下了自己的思想：“磁能转化成电”。他在这方面进行了系统的研究。起初，他试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使另一闭合导线中产生电流，做了大量的实验，都失败了。经过历时十年的失败、再试验，直到1831年8月29日才取得成功。他接连又做了几十个这类实验。1831年11月24日的论文中，他把产生感应电流的情况概括成五类：变化着的电流；变化着的磁场；运动的恒定电流；运动的磁场；在磁场中运动的导体。他指出：感应电流与原电流的变化有关，而不是与原电流本身有关。他将这一现象与导体上的静电感应类比，把它取名为“电磁感应”，产生的电流叫做感应电流。为了解释电磁感应现象，法拉第曾提出过“电张力”的概念。后来在考虑了电磁感应的各种情况后，认为可以把感应电流的产生归因于导体“切割磁力线”。在电磁感应现象发现二十年后，直到1851年才得出了电磁感应定律。经过大量实验后，他终于实现了“磁生电”的夙愿，宣告了电气时代的到来。

作为19世纪伟大实验物理学家的法拉第。他并不满足于现象的发现，还力求探索现象后面隐藏着的本质；他既十分重视实验研究，又格外重视理论思维的作用。1832年3月12日他写给皇家学会一封信，信封上写有“现在应当收藏在皇家学会档案馆里的一些新观点”。那时的法拉第已经孕育着电磁波的存在以及光是一种电磁振动的杰出思想，尽管还带有一定的模糊性。为解释电磁感应现象，他提出“电致紧张态”与“磁力线”等新概念，同时对当时盛行的超距作用说产生了强烈的怀疑：“一个物体可以穿过真空超距地作用于另一个物体，不要任何一种东西的中间参与，就把作用和力从一个物体传递到另一个物体，这种说法对我来说，尤其荒谬。凡是在哲学方面有思考能力的人，决不会陷人这种谬论之中”。他开始向长期盘踞在物理学阵地的超距说宣战。与此同时，他还向另一种形而上学观点──流体说进行挑战。1833年，他总结了前人与自己的大量研究成果，证实当时所知摩擦电、伏打电、电磁感应电、温差电和动物电等五种不同来源的电的同一性。他力图解释电流的本质，导致他研究电流通过酸、碱、盐溶液，结果在1833～1834年发现电解定律，开创了电化学这一新的学科领域。他所创造的大量术语沿用至今。电解定律除本身的意义外，也是电的分立性的重要论据。

1837年他发现电介质对静电过程的影响，提出了以近距“邻接”作用为基础的静电感应理论。不久以后，他又发现了抗磁性。在这些研究工作的基础上，他形成了“电和磁作用通过中间介质、从一个物体传到另一个物体的思想。”于是，介质成了“场”的场所，场这个概念正是来源于法拉第。正如爱因斯坦所说，引入场的概念，是法拉第的最富有独创性的思想，是牛顿以来最重要的发现。牛顿及其他学者的空间，被视作物体与电荷的容器；而法拉第的空间，是现象的容器，它参与了现象。所以说法拉第是电磁场学说的创始人。他的深邃的物理思想，强烈地吸引了年轻的麦克斯韦。麦克斯韦认为，法拉第的电磁场理论比当时流行的超距作用电动力学更为合理，他正是抱着用严格的数学语言来表述法拉第理论的决心闯入电磁学领域的。

法拉第坚信：“物质的力借以表现出的各种形式，都有一个共同的起源”，这一思想指导着法拉第探寻光与电磁之间的联系。1822年，他曾使光沿电流方向通过电解波，试图发现偏振面的变化，没有成功。这种思想是如此强烈，执着的追求使他终于在1845年发现强磁场使偏振光的偏振面发生旋转。他的晚年，尽管健康状况恶化，仍从事广泛的研究。他曾分析研究电缆中电报信号迟滞的原因，研制照明灯与航标灯。

他的成就来源于勤奋，他的主要著作《日记》由16041则汇编而成；《电学实验研究》有3362节之多。

他生活简朴，不尚华贵，以致有人到皇家学院实验室作实验时错把他当作守门的老头。1857年，皇家学会学术委员会一致决议聘请他担任皇家学会会长。对这一荣誉职务他再三拒绝。他说：“我是一个普通人。如果我接受皇家学会希望加在我身上的荣誉，那么我就不能保证自己的诚实和正直，连一年也保证不了。”同样的理由，他谢绝了皇家学院的院长职务。当英王室准备授予他爵士称号时，他多次婉言谢绝说：“法拉第出身平民，不想变成贵族”。他的好友J.Tyndall对此作了很好的解释：“在他的眼中看去，宫廷的华丽，和布来屯（Brighton）高原上面的雷雨比较起来，算得什么；皇家的一切器具，和落日比较起来，又算得什么？其所以说雷雨和落日，是因为这些现象在他的心里，都可以挑起一种狂喜。在他这种人的心胸中，那些世俗的荣华快乐，当然没有价值了”。“一方面可以得到十五万镑的财产，一方面是完全没有报酬的学问，要在这两者之间去选择一种。他却选定了第二种，遂穷困以终。”这就是这位铁匠的儿子、订书匠学徒的郑重选择。1867年8月25日逝世，墓碑上照他的遗愿只刻有他的名字和出生年月。

后世的人们，选择了法拉作为电容的国际单位，以纪念这位物理学大师。 （三）科拉顿的“失败”

1820年，奥斯特的磁效应发表后，在科学界引起极大反响，科学家想既然“电能生磁”，反过来“磁也能生电”。可以说，想实现“磁生电”是当时许多科学家的愿望，例如，安培、科拉顿等人都曾为之努力过，但是都失败了。在这个问题上，最遗憾的莫过于科拉顿。 1825年，科拉顿做了这样一个实验，他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈，来观察在线圈中是否有电流产生。但是在实验时，科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响，他通过很长的导线把接在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里他想，反正产生的电流应该是“稳定”的（当时科学界都认为利用磁场产生的电应该是“稳定”的），插入磁铁后，如果有电流，跑到另一间房里观察也来得及就这样，科拉顿开始了实验。然而，无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置。科拉顿失败了。科拉顿的这个失败，是一个什么样的失败呢？后人有各种各样的议论。

有人说这是一次“成功的失败”。因为科拉顿的实验装置设计得完全正确，如果磁铁磁性足够强，导线电阻不大，电流计十分灵敏，那么在科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时，电流计的指针确实是摆动了的。也就是说，电磁感应的实验是成功了，只不过科拉顿没有看见，他跑得还是“太慢”，连电流计指针往回摆也没看见，

有人说，这是一次“遗憾的失败”。因为科拉顿如果有个助手在另外那间房里，或者科拉顿就把电流计放在同一间房里看得见的地方，那么成功的桂冠肯定是属于科拉顿的。

有人说，这是一次“真正的失败”。因为科拉顿没能转变思想，没有从“稳态”的猜想转变到“暂态”的考虑上来，所以他想不到请个助手帮一下忙、或者把电流计拿到同一间房里来。事实也正是如此，法拉第总结了别人和他自己以前失败的教训，他决定不再固守“稳态”的猜想，终于在1831年8月，观察到了电磁感应现象。科拉顿只能留下永远的遗憾。 【课堂小结】

本节课我们主要学习了电生磁以及磁生电的发现艰苦历程，通过本节课的学习，我们要学习科学家们艰苦奋斗、不怕失败，坚持不懈的努力的精神，同时从这些科学家的身上我们应学习他们探究问题的方法，只要通过自身不懈的努力，我相信你们当中也会有人成为第二个法拉第的。 【教学反思】

学生对于课外知识很感兴趣，有些同学有一定的知识基础，也能提出一些有建设性的问题，激发了他们学物理的兴趣。通过这节课的学习我了解到，学生对物理学的发展非常感兴趣，所以在以后的教学中我们应该多介绍一些这样的知识，来丰富学生的知识面，扩宽学生的视

野。4.2

【教学目标】 1.知识与技能

（1）理解什么是电磁感应现象。 （2）知道产生感应电流的条件。

（3）会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。 （4）理解磁通量的变化的含义。 2.过程与方法

学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法 3.情感、态度与价值观

（1）．渗透物理学方法的教育，通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。 （2）．通过观察演示实验，归纳出利用磁场产生电流的条件，培养学生的观察概况能力。 【教学重点】通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。 【教学难点】闭合电路磁通量的变化。

【教学方法】实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法

【教学媒体】条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干。 【教学过程】 （一）复习旧课

磁通量（φ）的概念：

探究电磁感应的产生条件

什么叫磁通量？它是如何定义的？公式是怎样的？通常情况下如何表示？

（1）定义：面积为s，垂直匀强磁场b放置，则b与s乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用φ表示。

（2）公式：φ=B·S

（3）单位：韦伯（wb） 1wb=1T·m2

磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。 （二）引入新课

“科学技术是第一生产力。”在漫漫的人类历史长河中，随着科学技术的进步，一些重大发现和发明的问世，极大地解放了生产力，推动了人类社会的发展，特别是我们刚刚跨过的二十世纪，更是科学技术飞速发展的时期。经济建设离不开能源，人类发明也离不开能源，而最好的能源是电能，可以说人类离不开电。饮水思源，我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家——法拉第。

1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。

本节课我们就来探究电磁感应的产生条件。 （三）进行新课 1、实验观察

（1）闭合电路的部分导体切割磁感线

在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图4.2-1所示。

演示：导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。如图所示。

观察实验，记录现象。 表1

导体棒的运动 向右平动 向左平动 向前平动 表针的摆动方向 向左 向右 不摆动 导体棒的运动 向后平动 向上平动 向下平动 表针的摆动方向 不摆动 不摆动 不摆动 结论：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。 还有哪些情况可以产生感应电流呢？

（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出

演示：如图4.2-2所示。把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。

观察实验，记录现象。 表2

磁铁的运动 N极插入线圈 N极停在线圈中 N极从线圈中抽出 表针的摆动方向 向右 不摆动 向左 磁铁的运动 S极插入线圈 S极停在线圈中 S极从线圈中抽出 表针的摆动方向 向左 不摆动 向右 结论：只有磁铁相对线圈运动时，有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。 （3）模拟法拉第的实验

演示：如图4.2-3所示。线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。观察以下几种操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表3中。

观察实验，记录现象。 表3

操作 开关闭合瞬间 开关断开瞬间 开关闭合时，滑动变阻器不动 开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片 有电流产生 有电流产生 无电流产生 有电流产生 现象 结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。 2、分析论证

分组讨论，学生代表发言。

演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。

演示实验2中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-4）

演示实验3中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-5）

3、归纳总结

请大家思考以上几个产生感应电流的实例，能否从本质上概括出产生感应电流的条件？ 实例1中，部分导体切割磁感线，磁场不变，但电路面积变化，从而穿过电路的磁通量变化，从而产生感应电流；实例2中，导体插入、拔出线圈，线圈面积不变，但磁场变化，同样导致磁通量变化，从而产生感应电流；实例3中，通断电的瞬间，滑动变阻器的滑动片迅速滑动的瞬间，都引起线圈A中电流的变化，最终导致线圈B中磁通量变化，从而产生感应电流。从这三个实例看见，感应电流产生的条件，应是穿过闭合电路的磁通量变化。

引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：

只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。 4、电磁感应中的能量转化

电有电场能，磁有磁场能，电磁感应与能量守恒与转化有无关系呢？ 下面从能量角度分析电磁感应现象。

[分析] 实验一、消耗机械能---电能?发电机 实验三、电能由a螺线管转移到b螺线管?变压器

结论：电磁感应现象同样遵循能量转化与守恒定律。

【课堂小结】：本节课我们通过实验探究，总结出了磁生电的条件：即穿过闭合回路的磁通

量发生变化，在闭合回路中就产生感应电流。其中我们对磁通量的变化应该加深理解，磁通量的变化包括B的大小方向变化，S的大小和方向的变化，还有磁场和平面间的夹角变化都可能引起回路的磁通量的变化，从而使回路产生感应电流。 【板书设计】：

第二节：探究电磁感应的产生条件 一、复习磁通量

1、定义：面积为S，垂直匀强磁场b放置，则b与s乘积，叫做穿过这个面的磁通量，

用φ表示。磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。 2、公式：φ=B·S

3、单位：韦伯（wb） 1wb=1T·m2 二、产生感应电流的条件

1、 闭合回路

2、 回路中的磁通量发生变化，B、S、θ变化。 三、电磁感应中的能量转化

电磁感应现象同样遵循能量转化与守恒定律。

【课后作业】：课本P7-P8“问题与练习”1、2、3、4、5题。

【教学反思】：让学生自己设计试验，然后自己验证，学生兴趣很浓，思维非常活跃，以后要放手让学生自己设计问题，解决问题。在教学中更应注重学生自身潜力的挖掘，让学生自己动手，自己探究，解决问题，得出结论，加深印象。

4.3楞次定律

【教学目标】 1、知识与技能：

（1）理解楞次定律的内容。

（2）能初步应用楞次定律判定感应电流方向。 （3）理解楞次定律与能量守恒定律是相符的。 （4）理解楞次定律中“阻碍”二字的含义。 2、过程与方法

（1）通过观察演示实验，探索和总结出感应电流方向的一般规律

（2）通过实验教学，感受楞次定律的实验推导过程，培养学生观察实验，分析、归纳、

总结物理规律的能力。 3、情感态度与价值观

（1）使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学

方法。

（2）培养学生的空间想象能力。

（3）让学生参与问题的解决，培养学生科学的探究能力和合作精神。 【教学重点】应用楞次定律（判感应电流的方向） 【教学难点】理解楞次定律（“阻碍”的含义）

【教学方法】 实验法、探究法、讨论法、归纳法 【教具准备】

灵敏电流计，线圈(外面有明显的绕线标志)，导线若干，条形磁铁，线圈 【教学过程】 一、复习提问：

1、要产生感应电流必须具备什么样的条件？

答：穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生感应电流。 2、磁通量的变化包括哪情况？

答：根据公式Φ=BS sinθ(θ是B与S之间的夹角)可知，磁通量Φ的变化包括B的变化，S的变化，B与S之间的夹角的变化。这些变化都可以引起感应电流的产生。 二、引入新课

1、问题1：如图，已知通电螺线管的磁场方向，问电流方向？ 答：由右手螺旋定则（安培定则）可知，电流从右边出，左边

进，电流逆时针方向。

2、问题2：如图，在磁场中放入一线圈，若磁场B变大或变小，问 ①有没有感应电流？（有，因磁通量有变化）； ②感应电流方向如何？

3、感应电流不是个好“孩子”。感应电流的方向与磁通量间又有什么样的关系？

本节课我们就来一起探究感应电流与磁通量的关系。 三、进行新课

1、介绍研究感应电流方向的主要器材并让学生思考：

（1）、灵敏电流计的作用是什么？为什么用灵敏电流计而不用安培表？

答：灵敏电流计——（把灵敏电流计与干电池试触，演示指针偏转方向与电流流入方向

间的关系）电流从那侧接线柱流入，指针就向那侧偏转，因为灵敏电流计的量程较

B

小，灵敏度较高，能测出螺线管中产生的微弱感应电流。

（2）、为什么本实验研究的是螺线管中的感应电流，而不是单匝线圈或其它导体中的感

应电流？

答：因为穿过螺线管的磁通量发生变化，所以

是螺线管中的感应电流，而螺线管中的电流也就是单匝线圈中的电流。 2、实验内容：

研究影响感应电流方向的因素按照图所示连接电路，并将磁铁向线圈插入或从线圈拔出等，分析感应电流的方向与哪些因素有关。 3、学生探究：研究感应电流的方向

（1）、探究目标：找这两个磁场的方向关系的规律。 （2）、探究方向：从磁铁和线圈有磁力作用入手。

（3）、探究手段：分组实验（器材：螺线管，灵敏电流计，条形磁铁，导线） （4）、探究过程

灵

敏 电 流 计

G 螺 线 管

操 作 方 填 写 法 内 容 磁铁在管上静止N 插入 拔出 向下 减小 向下 相同 插入 向上 增大 向下 相反 S 不动时 拔出 向上 减小 向上 相同 磁铁在管中静止不动时 N在下 S在下 N在下 S在下 向下 不变 无 —— 向上 不变 无 —— 向下 不变 无 —— 向上 不变 无 —— 原来磁场的方向 原来磁场的磁通向下 增大 量变化 感应磁场的方向 原磁场与感应磁相反 场方向的关系 向上

感应电流的方向向上 （螺线管上） （5）、学生带着问题分组讨论：

问题1、请你根据上表中所填写的内容分析一下，感应电流的磁场方向是否总是与原磁场的方向相反？

问题2、请你仔细分析上表，用尽可能简洁的语言概括一下，究竟如何确定感应电流的方向？并说出你的概括中的关键词语。

问题3、你能从导体和磁体相对运动的角度来确定感应电流的方向吗？如果能，请用简洁的语言进行概括，并试着从能量的转化与守恒角度去解释你的结论？

向下 向下 向上 无 无 无 无 学生四人一组相互交流、分析、讨论，用最简洁的语言概括出本组的结论。师巡视各组的情况，然后指定某些组公布本组的成果在全班进行交流，师生共同讨论，形成结论。

教学中，学生概括多种多样，有的也非常准确到位，甚至于出乎意料，如：

概括1：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 ．．．．

概括2：感应电流在回路中产生的磁通量总是反抗（或阻碍）原磁通量的变化 ．．．．．．概括3：感应电流的效果总是反抗（或阻碍）引起它的那个原因 ．．．．（加点部分为学生提出的关键词）

教师应充分肯定他们的结论，并对出现的问题进行讨论、纠正， 总结规律：原磁通变大，则感应电流磁场与原磁场相反，有阻碍变大作用 原磁通变小，则感应电流磁场与原磁场相同，有阻碍变小作用

结论：增反减同

展示多媒体课件再次看看多媒体模拟的电磁感应中感应电流的产生过程。 投影展示楞次定律内容及其理解： 4、楞次定律——感应电流的方向

（1）、内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁

通量的变化。

（师指出上述结论是物理学家楞次概括了各种实验结果提出的，并对楞次的物理学贡献简单介绍） （2）、理解：

①、阻碍既不是阻止也不等于反向，增反减同

“阻碍”又称作“反抗”，注意不是阻碍原磁场而阻碍原磁场的变化 ．．

②、注意两个磁场：原磁场和感应电流磁场

③、学生在图中标出每个螺线管的感应电流产生的等效N极和S极。

根据标出的磁极方向总结规律：

感应电流的磁场总是磁体阻碍相对运动。“你来我不让你来，你走我不让你走” 强调：楞次定律可以从两种不同的角度来理解：

a、从磁通量变化的角度看：感应电流总要阻碍磁通量的变化。 b、从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍相对运动。

④、感应电流的方向即感应电动势的方向 ⑤、阻碍的过程中，即一种能向另一种转化的过程

例：上述实验中，若条形磁铁是自由落体，则磁铁下落过程中受到向上的阻力，

即机械能→电能→内能

（3）、应用楞次定律步骤：

①、明确原磁场的方向；

②、明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少； ③、根据楞次定律(增反减同)，判定感应电流的磁场方向； ④、利用安培定则判定感应电流的方向。

（4）、楞次定律的应用

例：两同心金属圆环，使内环A通以顺时针方向电流，现使其电流增大，则在

大环B中产生的感应电流方向如何？若减小电流呢？

解：⑴由安培定则A环中电流产生的磁场方向向里

⑵穿过大环的磁通量增大

⑶由楞次定律可知感应电流的磁场向外 ⑷由安培定则得外环感应电流为逆时针

同理当电流减小时，外环中感应电流方向为顺时针 5、楞次定律的特例——闭合回路中部分导体切割磁感线

I

问题1：当闭合回路的部分导体切割磁感线也会引起磁通量的变化，从而使回路中产生感应电流，这种情况下回路中的电流的方向如何判断呢，可以用楞次定律判断电流的方向吗？ 答：当然可以用楞次定律来判断感应电流的方向，

如果导体棒ab向右运动，则由楞次定律可知，穿过闭合回路的磁通量增加，则感应磁场就要与原磁场方向相反，即感应磁场方向向外，所以感应电流的方向a?d?c?b?a 问题2：用楞次定律判断感应电流的过程很复杂，能否找到一种很简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢？

答：有简单的方法，如果我们仔细研究电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向，就能找出一种方法——右手定则：

（1）、右手定则的内容：伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，

让磁感线垂直从掌心进入，拇指指向导体运动方向，其余四指指向的就是导体中感应电流方向

（2）、适用条件：切割磁感线的情况 （3）、说明：

①、右手定则是楞次定律的特例，用右手定则求解的问题也可用楞次定律求解 例：分别用右手定则和楞次定律判断 通过电流表的电流方向(课本P204(3))

②、右手定则较楞次定律方便，但适用范围较窄，而楞次定律应用于所有情况 ③、当切割磁感线时电路不闭合，四指的指向即感应电动势方向（画出等效电源的

G I ν

正负极）

6、巩固练习

例1：为什么闭合回路完全在垂直匀强磁场的面内切割磁感线时回路中无感应电流？

例2：如图所示，平行金属导轨的左端连有电阻R，金属导线框ABCD的两端用金属

棒跨在导轨上，匀强磁场方向指向纸内。当线框ABCD沿导轨向右运动时，线框ABCD中有无闭合电流？____；电阻R上有无电流通过？____

【课堂小结】

1、楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感

应电流的磁通量的变化。 2、判定感应电流方向的步骤 3、右手定则确定感应电流的方向 【板书设计】

4.3楞次定律

一、楞次定律

1、内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 2、理解：

①、阻碍既不是阻止也不等于反向，增反减同

“阻碍”又称作“反抗”，注意不是阻碍原磁场而阻碍原磁场的变化 ．．

②、从磁通量变化的角度看：感应电流总要阻碍磁通量的变化。

③、从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍相对运动。 ④、感应电流的方向即感应电动势的方向 ⑤、阻碍的过程中，即一种能向另一种转化的过程

3、应用楞次定律步骤：

①、明确原磁场的方向；

②、明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少； ③、根据楞次定律(增反减同)，判定感应电流的磁场方向； ④、利用安培定则判定感应电流的方向。

4、楞次定律的应用

二、楞次定律的特例——闭合回路中部分导体切割磁感线

（1）、右手定则的内容：伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，

让磁感线垂直从掌心进入，拇指指向导体运动方向，其余四指指向的就是导体中感应电流方向

（2）、适用条件：切割磁感线的情况 （3）、说明：

①、右手定则是楞次定律的特例，用右手定则求解的问题也可用楞次定律求解 ②、右手定则较楞次定律方便，但适用范围较窄，而楞次定律应用于所有情况

③、当切割磁感线时电路不闭合，四指的指向即感应电动势方向（画出等效电

源的正负极）

【布置作业】选修3-2课本第12页“思考与讨论”1、2、3、4题

课后作业：第13页1、2、3、4题

【课后反思】

1、在课堂教学中注重多种能力的培养：

本节内容应以实验为主，通过实验总结楞次定律。通常情况，都是由教师演示，学生观察，得出结论。但本节课以学生为主，让学生实验，得出结论，验证结论等等，教师只起引导和组织的作用，这样不仅能让学生对楞次定律理解深刻，而且也培养了学生实验操作技能以及分析、归纳、概括、总结等逻辑思维能力。 2、用现代化教学手段进行教学：

虽说实物演示最直观明了地反映事物的某些现象，但通过它我们只能看到一些宏观现象，对定律微观本质的分析（比如：磁极周围的磁感线既看不见，又摸不着）就无能为力了，教师将现代化教学手段引进课堂，用微机动画模拟，生动形象地展示两磁场间\阻碍\作用，不仅突出本节的重点，还突破了难点，使学生对定律有一个深刻理解，生动的记忆，同时又激发了学生的学习兴趣。 3、 采用类比教学变抽象为具体：

本节课除了采用常规的启发式、实验等直观教学法等，还特别注意利用比喻的方法，

教学过程 一、复习引入新课 上节课我们研究了矩形线圈在匀强磁场中转动，线圈中会产生正弦交流电。 由学生自我重现 [师问] 如何描述线圈中交变电流的变化规律呢? 正弦交流电理论 推导过程。教师教师利用投影仪展示线圈转动的截面图提示如下关键点其中线圈长ab?l1,宽ad?l2,角速度为?①研究对象。②垂直切割速度。 ③等效电路。④变化规律。 [生答] 1、公式法：从中性面开始计时， le?2?B?l1?2??Sin?t?EmSin?t22、图象法： 如图所示 [师问] 试确定t?0、t1、t2、t3、t4时刻，图象坐标与线圈转动位置的对应关系？ ?[生答] t?0、t1、t2、t3、t4线圈转过的角度分别为：0、、23??、、2? 。 2[教师指出] 线圈转动一整圈，交变电流就完成一个周期性变化。这说明，线圈转动速度越快，交变电流周期性变化的越快。交变电流与恒定电流比较具有不同的特点，用那些量来描述交变电流呢？ 引导学生把两图结合起来分析，增强分析图象的能力。以达到感性和理性认识的结合。 教学过程 教法运用

二、讲解新课 首先考虑用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？ 1．交变电流的周期和频率。 交变电流跟别的周期性过程一样，是用周期或频率来表示变化快慢的。 （1）周期： 我们把交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变电流的周期。 周期用T表示，单位是s。 （2）频率： 交变电流在1s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率。 频率用f表示，单位是Hz。 （3）周期和频率的关系是：T?[说明] ① 我国工农业生产和日常生活中用的交变电流周期 11或f? fT是0.02S，频率是50Hz，电流方向每秒钟改变100次。 ② 交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度有关。?越大，周期越短、频率越高。 [演示实验] 把小灯泡接在手摇交流发电机模型的输出端。当转子的转速由小增大时，我们看到，小灯泡发光的闪烁频率也由小增大，当转子的转速大到一定程度，由于交变电流的大小和方向变化太快，由于人眼存在视觉暂留的缘故，所以眼睛已不能分辨灯光的闪烁。这就是为什么照明电是交变电流，而电灯亮时看不见一闪一闪的原因。 启发式提问 我们以前学过那种典型的周期性运动？在周期和频率的定义上有什么区别和联系。 通过与匀速圆周运动的比较，让学生感受物理规律内在的和谐与同一性。 通过实验激发兴趣，让学生体会到“学有所用”的乐趣。培养正确的科学态度。 教学过程 教法运用

２．交变电流的峰值和有效值 （1）交变电流峰值（Im、Em、Um）：指交变电流各个参量一个周期内所能达到的最大值。表示交变电流的强弱或电压的高低。实际中需要考虑。 例如：电容器接在交流电路中，应需要知道交变电压的最大值，电容器的额定电压应高于交变电压的最大值，否则电容器有可能被击穿。 （2）交变电流有效值（I、E、U）： [思考与讨论] 如图所示的电流通过一个R=1Ω的电阻，它不是恒定电流。 结合［思考与讨论］进行自主探究式学习 放手让学生思考与讨论，找学生说出自己的分析思路。教师再略做点评。最后由学生独立完成该题。 (a)、怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量? 解析：图象反映的交变电流可以分为4段。前半个周期中，0---0.2S内，可看成电流大小为1A的恒定电流，0.2S---0.5S内，可看成电流大小为2A的恒定电流.后半个周期的电流与前半个周期方向相反，但产生热量相同。 交流电的热量： Q1?(I12Rt1?I22Rt2)?2?(12?1?0.2?22?1?0.3)?2J?2.8J（b）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大? 教学过程 教法运用

恒定电流的热量： [教师指出] 1） 有效值：（抓三个相同）让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一个周期内内产生的热量相等，把恒定电流的值叫做这个交变电流的有效值。 2） 正弦交流电有效值与最大值之间的关系 在自主学习过程中让学生体会研究物理问题的一个重要思想——等效思想的应用。 物理知识在生活实际中的应用 Q2?Q1I2Rt?2.8JI?2.8A?1.7A1?1 [说明] ① 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表和交流电流表的示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值。 ② 交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的。引入有效值的的概念便于把处理恒定电流的一些方法拓展到交流电中。 练习1 试写出我国生活用电的规律表达式？ [学生] [析] 生活用电的有效值U=220V，频率f=50Hz，所以 u?2202Sin(100?t)V 教学过程 教法运用

Um?2202V， ??2?f?100?Hz。又表达式u?Um?Sin?t可得 。 练习2 现有一交流电随时间而变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为4A，则该交流电的有效值为多大? [学生板演做题步骤，教师点评] 解析： 交变电流一个周期内产生的热量 T?I? Q1??M??R? 2?2? 恒定电流的热量 Q2?I2?R?T 由有效值定义知 Q1?Q2 解之 I?2A 2三 、课堂小结： 周期或频率：表示交变电流变化的快慢。 有效值：表示交变电流的热效应。 正弦交变电流有效值与最大值存在着一定的关系。 教学过程 通过练习加深对有效值概念的理解和应用。 由学生完成课堂小结，教师做补充。 教法运用

四、作业 1.完成课后习题 第4题 [选做] 2．找一台的小型交流发电机，观察它的铭牌和构造，尝试用今天所学知识解释上面的数据和工作原理。 5.3 电感和电容对交变电流的影响

学习目标

1、理解为什么电感对交变电流有阻碍作用；

2、知道用感抗来表示电感，电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关；

3、知道交变电流能通过电容，知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用； 4、知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关。

学习重点

1、电感对交变电流的阻碍作用大小及感抗与哪些因素有关； 2、电容对交变电流的阻碍作用大小及容抗与哪些因素有关。

学习难点

交变电流能够通过电容器的本质。

实验器材

学生电源、电池组、电感线圈、小灯泡、电容器、导线若干。

学习过程

一、创设情境，导入新课

设问：交流电与直流电的区别有什么？ 实验：激发学生的学习兴趣。 二、自主、合作、探究

（一）、电感对交变电流的阻碍作用

画出三个实验电路图，请学生连接实验电络图

（1） （2）

（3）

（1）（2）（3）三个电路图中交流电源与直流电源的电动势相同。A1、A2、A3为三个完全相同的小灯泡。闭合电键，让学生观察A1、A2、A3亮度。

教师提问：观察A1、A2、A3亮度情况

学生回答实验现象：A1、A2亮度相同，A3较暗。 教师提问：这说明什么？

学生回答：这表明电感对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻碍作用。 教师引入：那为什么会发生这种现象呢？

教师点拨：上一章我们学习了一种特殊的电磁感应现象——自感现象。（让学生回想自感现象）

学生回答：自感现象是由于导体本身的电流发生变化，而产生的电磁感应现象。 教师点拨：本实验中当线圈通入交变电流时，线圈中的电流大小和方向时刻变化，在线圈中会产生自感电动势阻碍电流变化。

板书：电感对交变电流的阻碍作用大小，用感抗来表示。

思考提高：感抗的大小与哪些因素有关。看课本219页，找学生回答。

感抗的大小总与线圈的自感系数和交流电的频率有关。线圈自感系数越大交变电流频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大，感抗也就越大。.

（二）、自感现象的应用

学生看课本219页，关于低频扼流圈的部分，总结其构造：线圈绕在铁芯上，匝数多，

自感系数大，电阻较小。

作用：通直流阻交流。

看课本219-220页关于高频扼流圈的部分，总结： 构造：线圈绕在铁氧体芯上或空心，匝数少，自感系数小。 作用：通低频，阻高频。 学以致用：

1、如图，白炽灯和电感线圈串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增加时（ ）

A、线圈感抗增加 B、线圈感抗减少 C、电灯变暗 D、电灯变亮 答案：（A 、C）

2、电容对交变电流的作用

画出两个实验电路图，让学生连接实验电路图。

A1 A2

（1） （2）

（1）（2）两个电路中交流电源与直流电源电动势相同，A1、A2、为两个完全相同的小灯泡，闭合电键，让学生观察A1、A2、的亮暗情况。

教师：实验现象？ 学生：A1不亮，A2亮。 教师：说明什么？

学生：A1不亮说明直流不能通过电容器，A2亮说明交流电可以通过电容器。A2比A3亮说明电容器对交流电有阻碍作用。

自主探究：为什么会出现这种现象。

学生看书总结：电容器有“通交流，隔直流”的作用。电容器实质是电容交替进行充放电，导致导线中有电流，通过用电灯有电亮则灯亮。

画出两个实验电路图，让学生连接实验电路图。

A1 A2

（1） （2）

教师：比较A1、A2亮度情况。

学生：A1比A2亮，则电容对交流有阻碍作用，电容对交流的阻碍作用的大小，用容抗

XC表示。

总结：影响容抗大小的因素，看课本220页，交流电的频率和电容器的电容大小，电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小。

学以致用：在图中所示的电路中，C为电容器，R为灯泡，电流总内阻为零，电压表内阻无穷大，若保持交流电源的电压的有效值不变，只将电源频率增大，下列说法中正确的有（ ）

A、电流表示数增大 B、电压表示数增大 C、灯泡变亮 D、灯泡变暗 答案（C） （三）总结

电感和电容对交流的阻碍作用既与电感、电容有关，还与交流的频率有关，这种关系为：

电感：通直流，阻交流；通低频，阻高频。 电容：通交流，隔直流；通高频，阻低频。

5.4变压器

素质教育目标

知识教学点

1．了解变压器的构造及工作原理。

2． 掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。 3．掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。 能力训练点

1． 通过观察演示实验，培养学生物理观察能力和正确读数的习惯。 2． 从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力。 3． 从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。 德育渗透点

1．通过原副线圈的匝数与绕线线径关系中体会物理学中的和谐、统一美。 2．让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想。 3．培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度。

重点、难点、疑点及解决办法

重点

变压器工作原理及工作规律。 难点

(1)理解副线圈两端的电压为交变电压。 (2)推导变压器原副线圈电流与匝数关系。 (3)掌握公式中各物理量所表示对象的含义。 疑点

变压器铁心是否带电即如何将电能从原线圈传输出到副线圈。 解决办法

(1)通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律。 (2)通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电流与匝数间的关系。 (3)通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义。 三、课时安排 3 课时

教具准备

可拆式变压器、投影交流电流表(2只)、投影交流电压表(2只)、导线若干 学生电源、小电珠(5只、2.5V，0.3A)、电键(4只)

学生活动设计

1．通过参与演示实验观察、数据处理、得出结论的全过程，使学生获得新知识。 2．通过提问引发学生思考，并应用学到的知识来解决实际问题。 4．通过练习掌握公式的应用及理解公式各物理量的含义。 六、教学过程 (一)明确目标

通过实验得出变压器工作规律并能运用解决实际问题。 (二)整体感知

这节内容承上启下，它是电磁感应知识与交变电流概念的综合应用，体现出了交变电流的优点，为电能输送奠定了基础。 (三)重点、难点的学习与目标完成过程 1．引入新课 幻灯打出一组数据

从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同，可我们国家民用统一供电均为220V，那这些元件是如何正常工作的呢？ 出示已拆录音机，指出变压器。

这就靠我们这节将要学习的变压器来实现升压、降压，从而使我们各类用电器在供电电压220V以下都能正常工作。 出示可拆式变压器 2．讲授新课

我们先来了解变压器的构造，请同学观察实物并回答变压器由哪些部分组成。

变压器由一个闭合铁心和两个绕在铁心上的线圈组成。

闭合铁心是由极薄彼此绝缘的硅钢片叠压而成，(实物呈现，各组由前往后传)现在我们用符号来表示变压器。

强调线圈必须绕在铁心

其中与电源连接叫原线圈，也叫初级线圈。另一个与负载连接叫副线圈，也叫次级线圈。 接下来我们再来研究变压器的工作原理。

原副线圈都是用绝缘导线绕成，原副线圈彼此间没有直接关系。但闭合铁芯使原副线圈发生了联系。

原线圈输入交变电压，则原线圈中就有交变电流，请同学们思考铁芯闭合与没有闭合两种情况的磁感线分布图。

当铁芯闭合，原线圈产生的磁感线几乎全部分布在铁芯内部。当铁芯不闭合副线圈通过的磁通量减少。

由于原线圈中通的是交变电流，因而铁芯中的磁通量是变化的，这样副线圈两端有电压吗？为什么 [演示]

因为通过副线圈的磁通量也发生变化 那副线圈两端电压U2变化吗？为什么？

感应电动势大小与磁通量变化快慢有关，那副线圈的磁通量变化均匀吗？如果通过线圈的磁通量均匀变化时，线圈中产生的感应电动势大小不变。副线圈中的磁通量做周期性变化，所以U2为交变电压。

总结如下

～U1—～l1—～Φ—～U2

从能量角度看，显然变压器不能产生电能，它只是通过交变磁场传输电能。电能——磁场能——电能

变压器能改变直流电压吗？为什么？ 不能。

可能有部分学生难以理解，可分析若为直流情况，铁芯中有磁感线但铁芯中的磁通量不变。即通过副线圈的磁通量不变。∴U2＝0 [演示]

按图2原线圈接直流电压10V，则请学生观察伏特表的读数。

我们接下来讨论副线圈两端电压U2与原线圈两端电压U1有什么关系？

(部分学生可能只认为与副线圈匝数n2有关)接下来，请大家来看演示实验。拿出仪器逐个向学生介绍，并连接好电路如下。

那如何来设计我们记录的数据表格呢？ 在学生设计基础上在黑板上作出表格如下

请两位学生上台来操作，大家积极参与读数，共同完成以上表格。在此过程注意学生读数是否准确(估读问题)，并及时加以纠正。学生完成后，请两位学生手摸铁芯。 如何处理数据？引导学生观察记录数据，体会可能存在电压与匝数成正比。

由计算结果能得出什么结论？

在实验误差范围内，原副线圈的电压与原副线圈的匝数成正比

磁感线分布原副线圈完全一致吗？

有一部分磁感线从闭合铁芯中漏失。使得副线圈磁感线分布疏于原线圈的磁感线分布。 [演示]按图4接好电路，请学生观察铁芯闭合时与铁芯断开时小电珠的亮度差别。 铁芯不闭合，灯明显变暗。

由上述可知，通过原线圈的电流不变，若副线圈通过的磁通量减少(漏磁)则副线圈两端的电压减少。

由于漏磁使得能量有损失。同时因为原副线圈的绕线有阻值，当电流流过时也有内能产生，使得电能损失。∴P入＞P输

同时由于通过铁芯的磁感线反复磁化时也产生焦耳热(请加以证明)，组成变压器铁芯的硅钢片不是一整块，而是极薄的一片一片叠压而成，就是为了减少这部分的内能损失。原副线圈有电阻通过电流时也会产生焦耳热。所以P入＞P输．

一只变压器如果磁感线没有漏失，线圈和铁芯都不发热，那么这只变压器便是无电能损耗的理想变压器。在这种情况下，变压器输出电功率必然等于输入电功率。 即P入=P出

理想化是科学研究中常用的重要方法，其要领是“分清主次，抓住主要矛盾”。建立理想变压器模型，不仅有理论上的意义，而且为提高实际变压器效率指出了方向。

上台板演，教师批改，注意规范问题。

解 设变压器原副线圈匝数分别为n1 n2，端电压为U1 U2，通过的电流为I1、I2 则：P入＝U1I1 P出=U2I2 又∵理想变压器 ∴P入＝P出 ∴U1I1＝U2I2

变压器工作时，通过原线圈和副线圈中的电流跟它们的匝数成反比当原副线圈匝数一定，原线圈电流随副线圈电流增大怎么变化呢？我们来看以下演示实验

实验电路出示幻灯 其中n1＝1600匝，n2＝400匝

A．请学生观察随着K闭合的增加，观察

几乎不变。

随着闭合的灯泡增多，副线圈所接的电阻变小，电压不变，所以电流增大。 或者

B．将副线圈的匝数改为200匝，请学生观察灯的亮度，并说明为什么？ C．将原线圈的匝数改为800匝，请学生观察灯的亮度，并说明为什么？ D．若A1允许通过电流为3安培，则副线圈至多可接几盏小电珠？

E．若A1改为同规格的小电珠，则当S1、S2、S3、S4均闭合且4只小电珠正常发光，则由A1所改的小电珠会烧毁吗？为什么？

公式应用必须灵活，结合实际。一定要注意公式中各物理量的含义，不能张冠李戴。U1、U2指原副线圈两端的电压，I1、I2指通过原副线圈的电流强度。 断开电源，将变压器拆下，问刚才是哪个为原线圈，哪个作为副线圈。 降压变压器，所以：n2＜n1。

可如何去判别匝数的多少？出示原副线圈实物。

降压变压器由于原副线圈的电阻不为零，所以总有电能损耗P损=I2R，降压变压器哪个通过线圈电流大？为什么？

P入=P出 即 U1I1＝U2I2 ∵U1＞U1 ∴I1＜I2

副线圈的通过的电流大，则为了减少电能的损耗，所以必须减少线

径相对小些(经济，重量)。这样高压线圈匝数多，线径小，低压线圈电流大，匝数少，线径大。将变压器原副线圈非常和谐地绕在铁芯上，非常美观。反之则不符合物理规律，也不美观。

的变化情况，并思考为什么？

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