高中物理选修1-1《生活中的静电现象》教案
教学目标:
1、了解生活中常见的静电现象,能够用所学的只是解释简单的静电现象。
2、通过了解一些静电现象和避雷方法,认识人类社会在发展过程中如何适应自然,建立人类必须与自然相互依存、和谐发展的认识。
3、了解人类应用静电和防止静电的事例。
教学过程
一、放电现象
问:火花放电是最常见的放电现象.现实中放电现象呢?(①在干燥天气的黑夜里脱去化纤衣服时会看到火花、听到僻啪声②实验室中感应起电机的两个导电杆之间也能发生火花放电③很多房屋顶上装有避雷针是为了进行接地放电④运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖着,这样可以把电荷引入大地,避免放电时产生的火花引起爆炸⑤飞机轮胎用导电像胶制成,可以避免着陆时机身积累电荷)
二、雷电和避雷
说明:云层之间或云层与地面之间发生强烈放电时,能产生耀眼的闪光和巨响,这就是闪电和雷鸣。闪电的电流可以高达几 十万安培,会使建筑物严重损坏。
说明:雷电对人类生活也会产生益处,有哪些益处呢?(①闪电产生的高温促使空气中的氧和氮化合成氮氧化物,随雨水降至地面,成为天然的氮肥 ②闪电产生的臭氧留在大气层中,能保护地球上的生物免遭紫外线的伤害)
演示实验:
实验器材:验电器、安放在绝缘支架上的带电导体、带绝缘柄的验电球
实验过程:带绝缘柄的验电球接触带电导体的A点,然后跟验电器接触,观察验电器的指针偏角
带绝缘柄的验电球接触带电导体的B点,然后跟验电器接触,观察验电器的指针偏角
带绝缘柄的验电球接触带电导体的C点,然后跟验电器接触,观察验电器的指针偏角
实验现象:验电球跟带电体的A 处接触后,验电器的金属箔张角较小;跟B 处接触后.验电器的金属箔张角较大.跟尖端C 处接触后.验电器的金属箔张角最大。
问:这个实验说明了什么问题?(电荷在导体表面的分布是不均匀的:突出的位黄.电荷比较密集.平坦的位置,电荷比较稀疏)
说明:导体尖锐部位的电荷特别密集.尖端附近的电场就特别强.会放出电荷,这种现象我们称之为尖端放电
演示实验:
实验仪器:金属板M金属板N 、两个等高的金属柱A、B ,A 为尖头、B 为圆头,直流电压电源
实验过程:逐渐升高电源电压,观察哪个金属柱先放电。
实验现象:金属柱A先放电
说明:1753年,富兰克林发明了避雷针,避雷针的原理就是尖端放电。带电云层靠近建筑物时,同号电荷受到排斥,流人大地,建筑物上留下了异号电荷。当电荷积累到一定程度时,会发生强烈放电现象.可能产生雷击。如果建筑物安装了避示针,在避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放出.逐渐中和云中的电荷,保护建筑物.使其免遭雷击。
三、静电的应用和防止
说明:静电在工业和生活中有很重要的用途,有时又会带来很多麻烦,需要防止。
问:在许多场合都可以发现人们应用静电的例子,有哪些例子呢?(①静电除尘②静电喷漆③复印)
问:在许多场合都可以发现人们防止静电的例子?(①实验室中感应起电机的两个导电杆之间也能发生火花放电②很多房屋顶上装有避雷针是为了进行接地放电③运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖着,这样可以把电荷引入大地,避免放电时产生的火花引起爆炸④飞机轮胎用导电像胶制成,可以避免着陆时机身积累电荷)
板书设计
一、放电现象
二、雷电和避雷
1、电荷在导体表面的分布是不均匀的:突出的位黄.电荷比较密集.平坦的位置,电荷比较稀疏
2、尖端放电:导体尖锐部位的电荷特别密集.尖端附近的电场就特别强.会放出电荷
3、避雷针的原理就是尖端放电
三、静电的应用和防止
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高中物理选修1-1《磁性材料》教案
教学目标:
1、了解磁化与退磁的概念。
2、了解磁性材料及其应用
教学过程:
一、磁化和退磁
说明:缝衣针、螺丝刀等钢铁物体,与磁铁接触后就会显示出磁性,我们把钢性材料与磁铁接触后显示出磁性的现象称之为磁化
说明:原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的作用,就会失去磁性,这种现象叫做退磁
说明:铁、钴、镍以及它们的合金.还有一些氧化物,磁化后的磁性比其他物质强得多,这些物质叫做铁磁性物质,也叫强磁性物质
问:为什么铁磁性物质磁化后能有很强的磁性?(铁磁性物质的结构与其他物质有所不同,物质是由原子构成的,原子是由原子核和电子构成,电子绕核旋转,这就相当于一个小磁体,称之为磁畴,磁化前,各个磁畴的磁化方向不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用在宏观上互相抵消,物体对外不显磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴的磁化方向有规律地排列起来,使得磁场大大加强。这个过程就是磁化的过程,高温下,磁性材料的磁畴会被破坏.在受到剧烈震动时,磁畴的排列会被打乱,这些悄况下材料都会产生退磁现象。有些铁磁性材料,在外磁场撤去以后,各磁畴的方向仍能很好地保持一致,物体具有很强的剩磁.这样的材料叫做硬磁性材料。有的铁磁性材料,外磁场撤去以后,磁畴的磁化的方向又变得杂乱,物体没有明显的剩磁,这样的材料叫做软磁性材料。永磁体要有很强的剩磁,所以要用硬磁性材料制造.电磁铁要在通电时有磁性,断电时失去磁性,所以要用软磁性材料制造。)
二、磁性材料的发展
阅读
三、磁记录
阅读
四、地球磁场留下的记录
阅读
第五节、磁性材料
一、磁化和退磁
1、磁化:钢性材料与磁铁接触后显示出磁性的现象
2、退磁:原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的作用,就会失去磁性
3、铁磁性物质(强磁性物质):铁、钴、镍以及它们的合金.还有一些氧化物,磁化后的磁性比较强
4、磁化和退磁解释:物质是由原子构成的,原子是由原子核和电子构成,电子绕核旋转,这就相当于一个小磁体,称之为磁畴,磁化前,各个磁畴的磁化方向不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用在宏观上互相抵消,物体对外不显磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴的磁化方向有规律地排列起来,使得磁场大大加强。这个过程就是磁化的过程,高温下,磁性材料的磁畴会被破坏.在受到剧烈震动时,磁畴的排列会被打乱,这些悄况下材料都会产生退磁现象
5、硬磁性材料:磁化后撤去外磁场,物体具有很强的剩磁
软磁性材料:磁化后磁畴的磁化的方向又变得杂乱,物体没有明显的剩磁
二、磁性材料的发展
三、磁记录
四、地球磁场留下的记录
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高中物理选修1-1《电场》教案
一、教学内容分析
本章的概念比较多,应引导学生抓住力与能这条主线,以把整章的知识联系起来,并重视电场与其他物理知识的联系,巧用类比,加深理解。另外,受力分析是解题的基础,应强调学生要画受力图。本章知识的命题频率较高且有相当难度的集中在电场力做功与电势能变化、带电粒子在电场中的运动这两个知识点上,尤其在与力学和磁场等内容综合时,巧妙地把电场概念、磁场力、牛顿运动定律和功能原理等联系在一起,对学生能力有较大要求。
二、学情分析
学生通过新课的学习,已经本章内容有一定的认识,但是由于本章涉及的概念较多,也比较抽象,因此在复习时,要对主要知识点进行疏理,并要针对学生不理解的、容易混淆的概念,运用类比的方法帮助学生理解及区分,同时按学生的实际水平,选择难度适当并有代表性的题目进行分析并加以练习强化。
三、教学目标:
(一)知识目标
1.加深理解电场强度、电势、电势差、电势能、电容等重点概念。
2.在熟练掌握上述概念的基础上,能够分析和解决一些物理问题。
3.通过复习,培养学生归纳知识和进一步运用知识的能力,学习一定的研究问题的科学方法。
(二)过程与方法
1、列表疏理重要的知识点
2、运用类比法加深对概念的理解
3、利用学案导学,讲解与练习相结合
(三)情感态度与价值观
1、通过类比各物理概念的联系与区别,让学生体会物理概念的严谨性,不同物理知识之间紧密联系的奥妙,培养在理解物理量时举一反三的能力。
2、通过典型综合题的分析,让学生体会把力学与电学知识成功综合运用的快乐。
四、教学重、难点:加深理解电场强度、电势、电势差、电势能、电容等重点概念;电场力做功与电势能变化的关系,带电粒子在电场中的运动。
五、教学策略:
对重要知识点建立框图,力求简明扼要;疏理知识点时把抽象概念多与学生相对熟悉的知识进行类比,帮助学生加深理解;利用学案导学,在复习中注意讲练结合。
六、教 具:多媒体课件,学案,
七、教学过程:
教学环节 教师活动 学生活动 教学目的
(一)梳理基础知识
本章的主要内容可分为下面几大块:
一、静电、静电力(三种起电方法,两个规律:电荷守恒定律、库仑定律)
二、电场的研究(两种性质和相互关系)
1、两种性质:力的性质及能的性质
2、两种相互关系:电场力做功与电势能变化的关系、电场强度与电势差的关系
三、电场的应用(示波器和电容器)
1、示波器:带电粒子在电场中的加速和偏转
2、电容器:电容器的工作过程与动态分析
(用PPT演示基础知识的填空题,让学生边回答,再对重要的知识难点加以解释) 先利用学案中的框图,对本章知识要点进行梳理,然后解答PPT中提出的问题。 对主要知识点进行梳理,建立知识结构
(二)难点辨析,专项练习及讲解
(三)综合题分析及强化练习
(四)小结、作业布置 一、电场强度E(矢量)的理解.
电场强度E是电场本身的一种特性,与检验电荷存在与否无关.E是矢量.要区别公式E=F/q(定义式)、E=kQ/r2(点电荷电场)、E=U/d(匀强电场)的物理意义和适用范围.提出问题:E既然是矢量,那么如何比较电场中任两点的场强大小和方向呢?
启发学生用多种方法判断.然后将学生回答内容归纳.可能方法有:
(1)判断电场强度大小的方法.
①根据定义式E=F/q;
②点电荷电场,E=kQ/r2;
③匀强电场,场强处处相等,且满足E=U/d;
④电场线密(疏)处场强大(小).
(2)判断电场强度方向的方法.
①正电荷所受电场力的方向即是该点的场强方向;
②电场线上每一点的切线方向即是该点的场强方向;
③电势降低最快的方向就是场强的方向.
教师巡查学生练习的情况,把学生解答中出现的类似错误及典型错误用投影机演示,作有针对性的讲解。
二、关于电势及电势能
电势Φ是电场本身的一种特性,与检验电荷存在与否无关.Φ是标量.规定:无限远处的电势为零.电势的正负和大小是相对的,电场中任两点间电势差U的值是绝对的.
电势能是电荷和电场所组成的系统共有的.规定:无限远处的电势能为零.电势能的正负和大小是相对的,电势能的差值是绝对的.提出的问题:
(1)如何判断电势的高低?
启发学生用多种方法判断.然后将学生回答内容归纳可能方法有:
①根据电势的定义式Φ=W/q,将+q从无穷远处移至+Q电场中的某点,外力克服电场力做功越多,则该点的电势越高;
②将q、εP带符号代入Φ=εP /q计算,若Φ>0(<0),则电势变高(低);
③根据电场线方向,顺(逆)着电场线方向,电势越来越低(高);
④根据电势差,若UAB>0(<0),则ΦA>ΦB(ΦA<ΦB);
⑤根据场强方向,场强方向即为电势降低最快的方向.
(2)怎样比较电势能的多少?
启发学生用多种方法判断,将学生回答归纳,可能方法有:
①可根据电场力做功的正负判断,若电场力对移动电荷做正(负)功,则电势能减少(增加);
②将q、Φ带符号代入εP =qΦ计算,若εP>0(<0),则电势能增加(减少).
教师巡查学生练习的情况,把学生解答中出现的类似错误及典型错误用投影机演示,作有针对性的讲解。
针对静电力、电场的研究及电场的应用(带电粒子在电场中的运动及电容器的动态分析)等三大块内容进行相关典型例题的分析及强化练习:
先用PPT展示相应例题,先让学生思考,再点拨及启发。然后做学案上的强化练习,教师巡查,然后就学生解答中出现的问题进行分析。
教师小结:本章的学习方法:1、抓基础,善用类比加强对概念的理解;2、抓主线,抓住电场的力的性质及能的性质这条主线;
3、注意考虑利用功能关系解题,分析带电粒子在电场中的运动时,要画受力图
作业:完成导学案上剩下的题目;再次复习辅助教材中关于本章的主要概念,加深理解。 思考并讨论、回答相关问题,有必要时要做笔记再完成学案中相关的专项练习。
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高中物理选修1-1《变压器》教案
一、本节教材分析
变压器是交变电路中常见的一种电器设备,也是远距离输送交流电不可缺少的装置.在讲解变压器的原理时,要积极引导学生从电磁感应的角度说明:原线圈上加交流电压产生交流电流,铁芯中产生交变磁通量,副线圈中产生交变电动势,副线圈相当于交流电源对外界负载供电.要向学生强调,从能量转换的角度看,变压器是把电能通过磁场能转换成电能的装置,经过转换后一般电压、电流都发生了变化.有的学生认为变压器铁芯是带电的.针对这种错误认识,可让学生根据电磁感应原理,经过独立思考了解到变压器铁芯并不带电,铁芯内部有磁场(铁芯外部磁场很弱).
变压器在生产和生活中有十分广泛的应用.课本中介绍了一些,教学中可根据实际情况向学生进行介绍,或看挂图、照片、实物或参观,以开阔学生眼界,增加实际知识.
二、教学目标
1、知识目标
(1)知道变压器的构造.
(2)理解互感现象,理解变压器的工作原理.
(3)理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系,能应用它分析解决有关问题.
(4)理解理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系,能应用它分析解决有关问题.
(5)知道课本中介绍的几种常见的变压器.
2、能力目标
(1)用电磁感应去理解变压的工作原理,培养学生综合应用所学知识的能力.
(2)讲解理想变压器使学生了解建立物理模型的意义.(抓主要因素,忽略次要因素,排除无关因素)
3、情感态度与价值观
(1)使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的.
(2)培养学生实事求是的科学态度.
三、教学重点、难点
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.
四、学情分析:学生已经掌握了电磁感应现象的大致规律,了解了电感现象,为本节的学习打下了理论基础。可自行预习课本,了解相关原理。同时变压器的作用神奇,变压装置在生活中很常见,应激发学生学习主动性,利用课余时间,带着自己的问题,搜集资料了解变压器
五、教学方法
实验探究、演绎推理、学案导学
六、课前准备
可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡、自耦变压器、调压器、导线等.
七、课时安排
1 课时
八、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。
(二)情景导入、展示目标。
[师]在实际应用中,常常需要改变交流的电压.大型发电机发出的交流,电压有几万伏,而远距离输电却需要高达几十万伏的电压.各种用电设备所需的电压也各不相同.电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压,机床上的照明灯需要36 V的安全电压.一般半导体收音机的电源电压不超过10 V,而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压.交流便于改变电压,以适应各种不同需要.变压器就是改变交流电压的设备.这节课我们学习变压器的有关知识.
(三)合作探究、精讲点拨。
1.变压器原理
[师]出示可拆变压器,引导学生观察,变压器主要由哪几部分构成?
[生]变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成.一个线圈跟电源连接,叫原线圈(初级线圈),另一个线圈跟负载连接,叫副线圈(次级线圈).两个线圈都是绝缘导线绕制成的.铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成.
[师]画出变压器的结构示意图和符号,如下图所示:
[演示]将原线圈接照明电源,交流电压表接到不同的副线圈上,观察交流电压表是否有示数?
[生]电压表有示数且示数不同.
[师]变压器原、副线圈的电路并不相同,副线圈两端的交流电压是如何产生的?请同学们从电磁感应的角度去思考.
[生]在原线圈上加交变电压U1,原线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生交变的磁通量.这个交变磁通量既穿过原线圈,也穿过副线圈,在原、副线圈中都要引起感应电动势.如副线圈是闭合的,在副线圈中就产生交变电流,它也在铁芯中产生交变的磁通量,在原、副线圈中同样引起感应电动势.副线圈两端的电压就是这样产生的.
[师]物理上把原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象,叫做互感现象.互感现象是变压器工作的基础.
[生]变压器的铁芯起什么作用?
[师]如果无铁芯,并排放置的原副线圈也发生互感现象,但原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有一小部分穿过对方,漏失的磁感线不会在原副线圈中传送电能.如有铁芯,由于磁化,绝大部分磁感线集中在铁芯内部,大大提高了变压器的效率.
[生]原副线圈中,感应电动势大小跟什么有关系?
[师]与线圈中磁通量变化率及线圈匝数成正比.
师生共同活动:
实验探究得出理想变压器得变比关系
推导理想变压器的变压比公式.
设原线圈的匝数为N1,副线圈的匝数为N2,穿过铁芯的磁通量为Φ,则原副线圈中产生的感应电动势分别为
E1=N1
E2=N2
在忽略漏磁的情况下,ΔΦ1=ΔΦ2,由此可得
在忽略线圈电阻的情况下,原线圈两端的电压U1与感应电动势E1相等,则有U1=E1;副线圈两端的电压U2与感应电动势E2相等,则有U2=E2.于是得到
[师]请同学们阅读教材,回答下列问题:
(1)什么叫理想变压器?
(2)什么叫升压变压器?
(3)什么叫降压变压器?
(4)电视机里的变压器和复读机里的变压器各属于哪一类变压器?
[生1]忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器,叫做理想变压器.
[生2]当N2>N1时,U2>U1,这样的变压器叫升压变压器.
[生3]当N2
[生4]电视机里的变压器将220 V电压升高到10000 V以上属升压变压器;复读机的变压器将220 V电压降到6 V,属于降压变压器.
[师]理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系?
[生]P出=P入
[师]若理想变压器只有一个副线圈,则原副线圈中的电流I1与I2有什么关系?
[生]据P出=U2I2,P入=U1I1及P出=P入得:
U2I2=U1I1
则:
[师]绕制原副线圈的导线粗细一样吗?
[生]粗细不一样.高压线圈匝数多而通过的电流小,用较细的导线;低压线圈匝数少而通过的电流大,用较粗的导线.
2.几种常见的变压器
[师]变压器的种类很多,请同学们阅读教材,了解几种常见的变压器,并回答下列问题:
(1)自耦变压器有何特点?
(2)自耦变压器如何作升压变压器?又如何作降压变压器?
(3)互感器分为哪几类?
(4)电压互感器的作用是什么?
(5)电流互感器的作用是什么?
[生1]自耦变压器只有一个线圈,滑动头位置变化时,输出电压会连续发生变化.
[生2]若把整个线圈作副线圈,线圈的一部分作原线圈,为升压变压器;若把线圈的一部分作副线圈,整个线圈作原线圈,为降压变压器.
[生3]互感器分为两类,即电压互感器和电流互感器.
[生4]电压互感器用来把高电压变成低电压.它的原线圈并联在高压电路中,副线圈上接入交流电压表,根据电压表测得的电压U2和变压比,就可以算出高压电路中的电压.
[生5]电流互感器用来把大电流变成小电流.它的原线圈串联在被测电路中,副线圈上接入交流电流表.根据电流表测得的电流I2和变流比,可以算出被测电路中的电流.
(四)反思总结,当堂检测。
本节课主要学习了以下内容:
1.变压器主要由铁芯和线圈组成.
2.变压器可改变交变电的电压和电流,利用了原副线圈的互感现象.
3.理想变压器:忽略一切电磁损耗,有
P输出=P输入
4.日常生活和生产中使用各种类型的变压器,但它们遵循同样的原理.
(五)发导学案、布置预习。
九、板书设计
十、教学反思
回顾变压器这节课,收获颇多,有很多成功的地方,和可以总结的经验,也一些不足之处。
收获:通过此次上课,更加深入的了解了新课改新教材的新,教学目标,方法,都有很大的变化,在准备的过程中逐步的提高了对新教材本质的把握,用新的方法来组织教学,取得了意想不到的良好效果。比如在研究变压器的工作原理我采用了给动画配说解说词的方式,在我的引导下,学生自己给动画配说了解说词,通过学生对动画的理解,解说的过程,加深了对变压器工作原理的理解,达到了探究的目的,提高了学生的学习兴趣,丰富了课堂的教学方法和手段。
此外,通过这次上课,让我在课堂的安排上更加条理清楚,符合学生的认知水平和规律,让学生在接受知识时水到渠成,由以前的给于式教学转变为启发式教学,让学生主动地去研究,提高学生的学习动机,各环节的过渡自然,层层深入,逐步递进,学习有层次感。这次上课使我更加注重基本功的培养,让我的基本功又有了一次更高的提升,也让我懂得了基本功在教学中的重要性,受益匪浅。
不足:下面说说本节课上存在的不满意的地方。 用新课改的教学模式和素质教育的要求来衡量这节课,本节课存在着一个师生互动较少的问题,还是教师占主导的地位,启发学生不够,学生的讨论还应该在增加一些,教师要学会放手,要有能放能收,收放自如的能力。比如在研究变压器的电学量之间关系的时候,应该多给学生一些时间,让学生在充分的谈论下自己得出结论,让学生自己得出的结论印象最深刻。而此环节处理的过于简单,教师说的太多,给学生的时间过少,需要改进。
还有本节课的课程安排有些紧张,给人一种时间短,知识范围过大的感觉,有些地方用时过多,介绍性的知识可以布置为作业或是课后研究,使课堂教学的效率更高,重点更加突出。还有在课堂教学中的语言运用要更加科学规范严谨,语速要稍微慢些,教学节奏要急缓适当,让学生在学习知识时更加轻松自如。
十一、学案设计(见下页)
高中物理选修1-1《电容器》教案
教学准备
教学目标
【教学目标】
1、知识与技能
⑴知道电容器的概念;了解常见电容器的外形、结构和符号
⑵理解电容的意义,知道其单位,并会用电容定义式进行计算
⑶了解影响平行板电容器电容的相关因素及其电容的决定式。
2、过程与方法
通过实验与观察,了解电容器的构造和特点,知道电容器的基本作用是储存电荷。通过类比法理解电容器的电容概念。
3、情感态度与价值观
渗透事物的本质是有自身的因素即内因决定,不由外因决定的观点。
教学重难点
【教学重点】电容的概念
【教学难点】电容的引入与理解;研究影响平行板电容器电容大小因素的实验探究。
教学过程
【教学过程】
新课引入:感知电容器,电容器在我们当今生活中随处可见,如电脑、电视机、收音机等几乎所有用电器中都有电容器。以老师手上的电脑主板为例,看看哪些是电容器。
(一) 电容器的结构
1、构造:实际上,任何两个彼此绝缘又相距很近的导体都可以看成一个电容器。
问题讨论:
2、充电、放电
演示:连接课本29页的电路
现象观察:当接a时,G偏转
当接b时,G反偏转
充电时, 带电量Q增加,板间电压U增加,板间场强E增加, 电场能增加。
放电时,带电量Q减少,板间电压U减小,板间 场强E减小, 电场能减小。
(二) 电容
提出问题1:既然电容器是用来储存电荷的,而不同电容器容纳电荷的本领是不同的,我们应该用一个物理量表示电容器容纳电荷的能力,这应是一个怎样的物理量呢?
定性分析:对一个电容器来说,其储电能力应该是一定的,我们找到的这个物理量对这个电容器来说也应该是不变的。
对电容概念的总结:
1、定义:电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值
2、定义式: ,或者 (比值定义)
3、物理意义:C是表示电容器容纳电荷本领的物理量。
4、单位:在国际单位制中单位是法拉(F),1F=1C/V
1μF=10-6F, 1рF=10-12F
常见电容器,一般是几十pF到几千μF之间
类比理解:
C大,意味着U=1V时,容纳的电荷量大,储电本领强
不同容器装水,水深都是1㎝,S大的容器容纳的水量多
问题讨论:
①S大,能装水的总量就一定多吗?(不一定,容器的高度h不同,V=Sh)
②C大,能储存的电荷量就一定多吗?(不一定,C能承受的最大电压不同)
(因此,C大,储电本领大,是指相对于同一电势差U而言;电容器能容纳的电荷还跟它能承受的最大电压有关。引出击穿电压、额定电压的概念。)
(三)影响平行板电容器电容大小的因素
1、讨论:C由Q、U决定吗?
从理论角度进行定量研究,表明:
⑴当平行板电容器两极板之间是真空时,
⑵当板间充满同一种介质时,电容变大为真空时的 倍,即
(四)常见的电容器介绍
1、从构造上看,可分为固定电容器和可变电容器
2、固定电容器根据材料不同,常见的有:
聚苯乙烯电容器;陶瓷电容器
电解电容器 (电容比较大,有极性),符号:
3、可变电容器
4、击穿电压
额定电压(工作电压)~电容器的外壳有标注
课堂练习1.对于一个确定的电容器的电容正确的理解是( )
A.电容与带电量成正比
B.电容与电势差成反比
C.电容器带电量越大时,电容越大
D.对确定的电容器,每板带电量增加,两板间电势差必增加.
2、两个电容器电量之比为2:1,电压之比为1:2,则它们的电容之比
为 .
3.(多选)下列哪些措施可以使电介质为空气的平行板电容器的电容变大些( )
A.使两极板靠近些
B.增大两极板的正对面积
C.把两极板的距离拉开些
D.在两极板间放入云母
4、如图所示,先接通开关S使平行板电容器充电,然后断开S,则当增大两板间距离时,电容器所带的电荷量Q,电容C,两板间电压U及两板间电场强度E的变化情况为( )
A.Q变小,C不变,U不变,E不变
B.Q变小,C变小,U不变,E变小
C.Q不变,C变小,U变大,E不变
D.Q不变,C不变,U变小,E变小
若开关S闭合后不断开,则当增大两板间距离时,电容器所带的电荷量Q,电容C,两板间电压U及两板间电场强度E的变化情况为( )
课后小结
小结:
一、常用电容器的构造:极板、电介质。
电容器充放电过程。
二、电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,它取决于相对介电常数ε、正对面积S、极板间的距离d、
三、电容器使用时注意不要超过额定电压,防止被击穿。
高中物理选修1-1《电流和电源》教案
教学准备
教学目标
教学目标】
1. 知道电源在直流电路中的作用
2.知道恒定电流的定义、单位
3.从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。
教学重难点
重点:电流的概念
难点:从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流之间的关系。
教学过程
【自主预习】
1.电源
观察教材图2.1-1,A、B分别带正负电荷,如果在它们之间连接一条导线R,导线R自由电子会在静电力的作用下定向移动(电流),电子移动方向为 (填A→B或B→A),若要保持持续的定向移动(电流),A、B需有一个装置,使A、B周围的空间始终存在一定的电场,能使A、B间维持一定的电势差的装置称为 。
2.恒定电场
导线内的电场是由 、 等电路元件所积累的电荷共同形成的,电荷的分布是稳定的,电场的分布也不会 。
由 的电荷所产生的 的电场,称为恒定电场,
3.恒定电流
由于 的作用,导体中自由电荷定向运动的速率 ,而运动过程中会与导体内不动的粒子 从而减速,总体来说自由电荷定向运动的 不随时间变化。把 、 都不随时间 的电流称为恒定电流。
I表示电流,q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量,它们间的关系式为:_______。电流的单位为 ,简称 ,符号是 ,常用的电流单位还有 和 。
【典型例题】
一、形成电流的条件
【例1】如图验电器A带负电,验电器B不带电,用导体棒连接A、B的瞬间,下列叙述中错误的是( )
A、有瞬时电流形成,方向由A到B
B、A、B两端的电势不相等
C、导体棒内的电场强度不等于零
D、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动
一、电流的定义
【例2】 已知电子的电荷量为e,质量为m,氢原子的核外电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动,则电子运动形成的等效电流大小为多少?
二、电流的微观表达式
【例3】 有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流强度为I,设每单位体积导线有n个自由电子,电子的电荷量为q,此时电子定向移动的速度为v,在Δt时间里,通过导线横截面的自由电子数目可表示为()
A.nvSΔtB.nvΔt
C.IΔt/q D.IΔt/Sq
【例4】如图所示的电解槽中,如果在4s内各有8c的正、负电荷通过面积为0.8㎡的横截面AB,那么⑴在图中标出正、负离子定向移动的方向;
⑵电解槽中的电流方向如何?
⑶4s内通过横截面AB的电量为多少?
⑷电解槽中的电流为多大?
【课后练习】
1.形成持续电流的条件是( )
A.只要有电压加在物体的两端
B.必须保持导体两端有电压
C.只在导体两端瞬时加电压
D.只要有大量的自由电荷
2.在由电源、导线等电路元件所形成的电路中,以下说法正确的是 ( )
A.导线中的电场强度处处为零
B.导线中的电场强度方向跟导线方向平行
C.导线内各点的电势相等
D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低
3.以下说法正确的是( )
A.导体中的电流是正电荷的定向移动形成的
B.电荷定向移动的速率等于电流的传导速率
C.单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大
D.导体中越粗的地方单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大
4.某电解池,如果在1s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某截面,那么通过这个截面的电流是( )
A.0 B.0.8A C.1.6A D.3.2A
5.导体中电流I的表达式为I=nqSv,其中S为导体的横截面积,n为导体每单位体积内的自由电荷数,q为每个自由电荷所带的电荷量,v是( )
A.导体运动的速率
B.电流传导速率
C.自由电荷定向移动的速率
D.电子热运动速率
6.下列说法中不正确的是()
A.导体中有电荷运动就形成电流
B.电流的方向一定与负电荷的定向移动方向相反
C.对于导体,只要其两端有电压就有电流
D.国际单位制中电流的单位是安
7.将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来,已知截面积S铝=2S铜.在铜导线上取一截面A,在铝导线上取一截面B,若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等,那么,通过这两截面的电流的大小关系是()
A.IA=IBB.IA=2IB
C.IB=2IA D.不能确定
8.在示波管中,电子枪2 s内发射了6×1013个电子,则示波管中电流的大小为()
A.4.8×10-6 A B.3.0×10-13 A
C.9.6×10-16 A D.3.0×10-6 A
9.一个半径为r(米)的细橡胶圆环,均匀地带上Q(库仑)的负电荷,当它以角速度ω(弧度/秒)绕中心轴线顺时针匀速转动时,环中等效电流的大小为()
A.Q B.Q2π C.Qω2π D.2Qωπ
10.关于导线中的电场,下列说法正确的是()
A.导线内的电场线可以与导线相交
B .导线内的电场E是电源电场E0和导线侧面堆积电荷形成的电场E′叠加的结果
C.导线侧面堆积电荷分布是稳定的,故导线处于静电平衡状态
D.导线中的电场是静电场的一种
11.半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q,现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,则由环产生的等效电流判断正确的是()
A.若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则等效电流也将变为原来的2倍
B.若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍,则等效电流也将变为原来的2倍
C.若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,等效电流将变大
D.若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,等效电流将变小
12.在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束.已知电子的电荷量为e、质量为m.求在刚射出加速电场时,一小段长为ΔL的电子束内电子个数是多少?
答案:
例1.答案e22πr2mkmr
解析所谓等效电流,就是把电子绕核运动单位时间内的电荷量通过圆周上各处看成是持续运动时所形成的电流,根据电流强度的定义即可算出等效电流的大小.
截取电子运动轨道的任一截面,在电子运动一周的时间T内,通过这个截面的电荷量q=e.则有:I=qt=eT
再由库仑力提供向心力,有:ke2r2=m4π2T2r得
T=2πre mrk
解得I=e22πr2mkmr
例2答案AC
解析此题考查对电流强度公式I=q/t的理解及电流强度的微观表达式I=nqvS的理解.在Δt时间内,以速度v移动的电子在铜导线中经过的长度为vΔt,由于铜导线的横截面积为S,则在Δt时间内,电子经过的导线体积为vΔtS.又由于单位体积的导线有n个自由电子,在Δt时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为nvSΔt,故A正确.由于流经导线的电流为I,则在Δt时间内,流经导线的电荷量为IΔt,而电子的电荷量为q,则Δt时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为IΔt/q,故C也正确.
例3解析:⑴电源与电解槽中的两极相连后,左侧电极电势高于右侧电极,由于在电极之间建立电场,电场方向由左指向右,故正离子向右移动,负离子向左移动
⑵电解槽中的电流方向向右
⑶8C的正电荷向右通过横截面AB,而8C的负电荷向左通过该横截面,相当于又有8C正电荷向右通过横截面,故本题的答案为16C
⑷由电流强度的定义I= =4A
课后检测
1。D 2.BD 3.C 4.D
5. 答案C
解析从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速度,还与导体的横截面积有关,故选C.电荷的定向移动形成电流,这个定向移动的速率都是电流微观表达式I=nqSv中的v.
6. 答案A
7. 答案A
解析这个题目中有很多干扰项,例如两个截面的面积不相等,导 线的组成材料不同等等.但关键是通过两截面的电子数在单位时间内相等,根据I=qt可知电流强度相等.
8.答案A
解析电子枪2 s内发射了6×1013 个电子,则2 s通过示波管横截面的电子数为6×1013个,因此电流I=6×1013×1.6×10-192 A=4.8×-6 A.
9.答案C
解析负电荷Q均匀分布在橡胶环上,当环转动时,在环上任取一截面则一个周期T内穿过此截面的电荷量为Q,因此应用电流的定义式I=qt,再结合圆周运动相关的知识即可求解.T=2πω,I=qt=QT=Qω2π.
10. 答案B
11. 答案AB
解析截取圆环的任一截面S,如右图所示,在橡胶圆环运动一周的时间T内,通过这个截面的电荷量为Q,则有:I= =
又T= ,所以I=
由上式可知,选项A、B正确.
12.答案IΔLem2eU
解析根据动能定理eU=12mv2①
根据电流定义公式q=It=ne②
根据题意t=ΔLv③
解①②③得n=IΔLem2eU
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高中物理选修1-1《电容器》教案
一、知识与技能:
1、了解电容器的构造和常用电容器。
2、知道电容器充电和放电过程是能量转化的过程。
3、了解电容器的电容。
二、过程与方法:
经历影响平行板电容器电容因素的实验探究过程,知道决定平行板电容器电容大小的因素
三、情感态度与价值观:
培养学生热爱科学,积极探索的精神。
四、重点和难点
1、电容器的概念、定义式及影响平行板电容器电容因素。
2、电容的定义和引入。
3、对平行板电容器的动态分析。
一、预习案
一、请学生自主学习教材
1、电容器(了解)
构造
电容器的充电、放电
2、电容(记忆)
定义
公式:
单位:
电容的物理意义
3、平行板电容器的电容(记忆)
平行板电容器的决定式:
4、常用电容器(了解)
二、探究案
1、 对电容的理解
甲同学说:“电容器带电越多,电容越大,不带电时,电容为零”.此说法对吗?为什么?
乙同学说:“电容器两端电压越大,电容越大,不加电压时,电容为零”.此说法对吗?为什么?
丙同学说:“若A电容器带电比B电容器带电量多,则A的电容就比B的电容大”.此说法对吗?为什么?
丁同学说:“若A电容器两端电压比B电容器两端电压大,则A的电容就比B的电容大” 此说法对吗?为什么?
2、决定平行板电容器电容大小的因素
(1)(详参阅P30图1.8-4)
静电计是在验电器的基础上制成的,用来测量电势差.把它的金属球与一个导体相连,把它的金属外壳与另一个导体相连,从指针的偏转角度可以量出两个导体之间的电势差U.
(2)学生注意观察现象并思考下列问题
(a)保持Q和d不变, S越小,静电计的偏转角度如何变化?C=Q/U,电容C如何变化?
(b)保持Q和S不变,d越大,静电计的偏转角度如何变化?C=Q/U,电容C如何变化?
(c)保持Q、d、S都不变,在两极板间插入电介质板, 静电计的偏转角度如何变化?C=Q/U,电容C如何变化?
(2)结论:
平行板电容器的决定式:
三、练习案
1、对于一个电容器,下列说法中正确的是 ( ).
A、电容器所带的电量越多,电容越大
B、电容器两极板间的电势差越大,电容越大
C、电容器所带的电量增加一倍,两极板间的电势差也增加一倍
D、电容器两极板间的电势差减小到原来的1/2,它的电容也减小到原来的1/2
2、一个电容器,带了电量Q后,两极板电势差为U,若它带的电量减少Q/2,则
A.电容为原来的1/2,两极板电压不变
B.电容为原来2倍,两极板电压不变
C.电容不变,两极板电压是原来的1/2
D.电容不变,两极板电压是原来的2倍
3、将一个平行板电容器接上电源后再切断电源 .然后使两极板间的距离增大一些,则关于电容器两极的电压U和两极间的场强E的变化,下列说法正确的是 ( )
A.U增大,E增大, B.U增大,E不变C.U不变,E减小,D.U减小,E减小
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高中物理选修1-1《交变电流》教案
一、 预习目标
1、知道交变电流产生的原理
2、知道交变电流的变化规律及物理量间的关系
二、预习内容
1、交变电流
________和________随时间做_________变化的电流叫做交变电流,简称交流( )
________不随时间变化的电流称为直流( )
大小和方向都不随时间变化的电流叫做_________电流
2、交变电流的产生
(1)过程分析
特殊位置 甲 乙 丙 丁 戊
B与S的关系
磁通量Φ的大小
4个过程中 Φ的变化
电流方向
磁通量Φ的变化率
(2)中性面:_______________________________
磁通量___________
磁通量的变化率____________
感应电动势e=________,_______感应电流
感应电流方向________,线圈转动一周,感应电流方向改变______次
课内探究学案
一、学习目标
1、理解交变电流的产生原理及变化规律;
2、理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系;
学习重难点:交变电流的产生原理、变化规律及物理量间的关系
二、学习过程
1、为什么矩形线框在匀强磁场中匀速转动,线框里能产生交变电流?
2、交变电流的产生过程中的两个特殊位置及特点是什么?
(1)中性面:与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面.线圈平面处于跟中性面重合的位置时;
(a)线圈各边都不切割磁感线,即感应电流等于零;
(b)磁感线垂直于该时刻的线圈平面,所以磁通量最大,磁通量的变化率为零.
(c)交变电流的方向在中性面的两侧是相反的.
(2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,线圈平面平行于磁感线,磁通量为零,磁通量的变化率最大,感应电动势、感应电流均最大,电流方向不变.
3、交变电流的变化规律:
如图5-1-1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程:
当以线圈通过中性面对为计时起点时,交变电流的函数表达式:e=Em sinωt,其中Em=2NBLv=NBωS;i=Im sinωt,其中Im=Em/R。
当以线圈通过中性面对为计时起点时,交变电流的函数表达式:e=Em sinωt,其中Em=2NBLv=NBωS;i=Im sinωt,其中Im=Em/R。
图5-1-2所示为以线圈通过中性面时为计时起点的交变电流的e-t和i-t图象:
三、反思总结
1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动(绕与磁场垂直的轴)时,线圈中产生正弦交变电流,从中性面开始计时,感应电动势的瞬时值表达式为:
e=NBSωsinωt= Emsinωt
eωt图线是一条正弦曲线.
2.中性面特点:Φ最大,而e=0.
四、当堂检测
1、交流发电机在工作时电动势为e= Emsinωt ,若将发电机的转速提高一倍,同时将电枢所围面积减少一半,其它条件不变,则电动势为( )
A、e= Emsin(ωt/2) B、e= 2Emsin(ωt/2)
C、e= Emsin2ωt D、e= Em/2sin2ωt
答案:C
2、如图是一个正弦交变电流的it图象,根据这一图象,该交流电的瞬时值表达式为-----------A
答案:i=5sin(5πt)
课后练习与提高
1、如图甲中所示,一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线圈所围面积的磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示,下列论述正确的是( )
A、t1时刻线圈中感应电动势最大;
B、t2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直;
C、t3时刻线圈平面与中性面重合;
D、t4 、t5时刻线圈中感应电流方向相同
答案:B C
2、如图所示,一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动,线圈匝数N=100,线圈电阻r=3Ω,ab=cd=0.5m,bc=ad=0.4m,磁感应强度B=0.5T,
电阻R=311Ω,当线圈以n=300r/min的转速匀速转动时,求:
⑴感应电动势的最大值;
⑵t=0时刻,线圈在图示位置,写出此交变电流电动势的瞬时值表达式;
⑶此电压表的示数是多少?
答案:(1)100πV (2)e=100πcos(10πt)V (3)U=220V
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高中物理选修1-1《变压器》教案
变压器这节的知识点比较简单,只要电磁感应理解清楚,本节只是它的一个应用而已,也就是前面所讲的互感现像。
我先借助于课本上简单的实验,观察到灯泡发光,从而引发思考:灯泡所在的电路并没有与电源相连接,为什么会发光?(互感)能量是从哪里转化来的?(能量守恒思想)回忆法拉第课本上的实验(图片),明确发生了电磁感应现象。
再通过材料展示,同学们发现不同的用电器,其额定电压不同,从而引发第二个思考:怎样得到不同的电压?提示:上面的装置中电源电压是220V,而小灯泡的额定电压仅为3.8V,是什么装置在起作用呢?引出变压器。简单介绍变压器的结构、符号、基本原理,基本物理量的对应。同时展示拆变压器,形成感官映像,并提问,若原线圈同直流电源,变压器会工作吗?
第三部分:实验验证猜想。由书上的交流与讨论跟同学们交流引起电压改变的可能原因:原线圈,副线圈,铁芯,电源电压等等。思考用控制变量法实施实验。得到初步的印象。紧接理论推导:引领学生分析铁芯(锁磁、涡流),原副线圈(热损),得到在这些能量损失可以忽略的情况下(理想化模型 -忽略次要因素),得到这样的几个结论:φ相等,Δφ/Δt相等,从而E(i)的变化频率相等。从法拉第地磁感应定律得到变压器的三个重要公式。原副线圈的电压比与匝数比相等,电流与匝数成反比,功率相等(强调:前提针对一个副线圈)最后通过习题反馈,讨论电压,电流,功率间的制约关系。
课后跟别的老师也交流过:大家认为实验环节可以没有,(即使设计思想也无讨论)反正理论推导可以得到相同的结果。但是我不这样认为,知识的学习应该贯彻循序渐进的原则,在新授课上,我宁愿学生活泼的学习,宁愿多做一些在别的老师看来是对成绩没有影响的实验。
疑问之处:当负载空载时,副线圈电流为零,原线圈也为零,如何跟学生解释?
空载时,对于理想变压器,副线圈的电阻无穷大,电流为0;原线圈也会有一个很小的电流,以维持铁心中的交变磁场,这个电流与原线圈的电压是不同步的,有一定的周期延迟,在电流周期的不同阶段,线圈把从输入电路中得到的电能重新输送回原电路,在较长时间内(大于1个周期)输入电路对原线圈输入的电能为0;即原线圈中虽然有电流,但这个电流不消耗输入电路的能量。对于非理想变压器,由于铁心中也会有涡流,即使空载,也相当于有负载。
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高中物理选修1-1《电磁感应现象》教案
教学目标
知识目标
1、知道磁通量的定义,公式的适用条件,会用这一公式进行简单的计算.
2、知道什么是电磁感应现象.
3、理解“不论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生”.
4、知道能量守恒定律依然适用于电磁感应现象.
能力目标
1、通过实验的观察和分析,培养学生运用所学知识,分析问题的能力.
情感目标
1、学生认识“从个性中发现共性,再从共性中理解个性,从现象认识本质以及事物有普遍联系的辨证唯物主义观点.
教学建议
关于电磁感应现象的教学分析
1.电磁感应现象
利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应产生的电流叫做感应电流。
2.产生感应电流的条件
①当闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,电路中产生了感应电流。
②当磁体相对静止的闭合电路运动时,电路中产生了感应电流.
③当磁体和闭合电路都保持静止,而使穿过闭合电路的磁通量发生改变时,电路中产生了感应电流.
其实上述①、②两种情况均可归结为穿过闭合电路的磁通量发生改变,所以,不论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生.
3.电磁感应现象中的能量守恒
电磁感应现象中产生的电能不是凭空产生的,它们或者是其他形式的能转化为电能,或者是电能在不同电路中的转移,电磁感应现象遵循能量守恒定律.
教法建议
1、课本中得出结论后的思考与讨论,是一个进一步启发学生手脑并用、独立思考,全面认识电磁感应现象的题目,教师可根据学生实际情况引导学生思考和讨论.
2、本节课文的最后分析了两种情况下电磁感应现象中的能量转化,这不但能从能量的观点让学生对电磁感应有明确的认识,而且进一步强化了能量守恒定律的普遍意义.有条件的,可以由教师引导学生自行分析,以培养学生运用所学知识独立分析问题的能力.
教学重点和教学难点
教学重点:感应电流的产生条件是本节的教学重点,而正确理解感应电流的产生条件是本节教学的难点.由于学生在初中时已经接触过相关的电磁感应现象,因此在讲解电流的产生时可以让学生通过实验加深对现象的认识,如果条件允许可以让学生自己动手实验,并在教师引导下进行分组讨论,教师可以通过问题的设计来引导实验的进行,例如:对实验数据表格的设计以及相关问题的探讨,让学生明白感应电流产生的条件.正确理解感应电流产生的条件.
电磁感应现象
教学设计方案
教学目的:
1、知道磁通量的定义,知道磁通量的国际单位,知道公式 的适用条件,会用公式计算.
2、启发学生观察实验现象,从中分析归纳通过磁场产生电流的条件.
3、通过实验的观察和分析,培养学生运用所学知识,分析问题的能力.
教学重点:感应电流的产生条件
教学难点:正确理解感应电流的产生条件.
教学仪器:电池组,电键,导线,大磁针,矩形线圈,碲形磁铁,条形磁铁,原副线圈,演示用电流表等.
教学过程:
一、教学引入:
在磁可否生电这个问题上,英国物理学家法拉第坚信,电与磁决不孤立,有着密切的联系.为此,他做了许多实验,把导线放在各种磁场中想得到电流需要一定的条件,他以坚韧不拔的意志历时10年,终于找到了这个条件,从而开辟了物理学又一崭新天地.
电磁感应现象:
二、教学内容
1、磁通量( )
复习:磁感应强度的概念
引入:教师:我们知道,磁场的强弱(即磁感应强度)可以用磁感线的疏密来表示.如果一个面积为 的面垂直一个磁感应强度为 的匀强磁场放置,则穿过这个面的磁感线的条数就是确定的.我们把 与
的乘积叫做穿过这个面的磁通量.
(1)定义:面积为 ,垂直匀强磁场 放置,则 与 乘积,叫做穿过这个面的磁通量,用Φ表示.
(2)公式:
(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.
注意强调:
①只要知道匀强磁场的磁感应强度 和所讨论面的面积 ,在面与磁场方向垂直的条件下 (不垂直可将面积做垂直磁场方向上的投影.)磁通量是表示穿过讨论面的磁感线条数的多少.在今后的应用中往往根据穿过面的净磁感线条数的多少定性判断穿过该面的磁通量的大小.如果用公式
来计算磁通量,但是只适合于匀强磁场.
②磁通量是标量,但是有正负之分,磁感线穿过某一个平面,要注意是从哪一面穿入,哪一面穿出.
2、电磁感应现象:
内容引入:奥斯特实验架起了一座连通电和磁的桥梁,此后人们对电能生磁已深信不疑,但磁能否生电呢?
在磁可否生电这个问题上,英国物理学家法拉第坚信,电与磁决不孤立,有着密切的联系.为此,他做了许多实验,把导线放在各种磁场中想得到电流需要一定的条件,他以坚韧不拔的意志历时10年,终于找到了这个条件,从而开辟了物理学又一崭新天地.
3、实验演示
实验1:学生实验导体在磁场中切割磁力线的运动
观察现象:AB做切割磁感线运动,可见电流表指针偏转.
学生得到初步结论:当闭合回路中的部分导体做切割磁感线的运动时,电路中有了电流.
现象分析:如图1导体不切割磁力线时,电路中没有电流;而切割磁力线时闭合电路中有电流.回忆磁通量定义 (师生讨论)对闭合回路而言,所处磁场 未变,仅因为AB的运动使回路在磁场中部分面积 变了,使穿过回路的磁通变化,故回路中产生了电流.
设问:那么在其它情况下磁通变化是否也会产生感应电流呢?
实验2:演示实验条形磁铁插入线圈
观察提问:
A、条形磁铁插入或取出时,可见电流表的指针偏转.
B、磁铁与线圈相对静止时,可见电流表指针不偏转.
现象分析:(师生讨论)对线圈回路,当线圈与磁铁有沿轴线的相对运动时,所处磁场
因磁铁的远离和靠近而变化,而 未变,故穿过线圈的磁通变化,产生感应电流,而当磁铁不动时,线圈处 , 不变,故无感应电流.
实验3:演示实验关于原副线圈的实验演示
实验观察:移动变阻器滑片(或通断开关),电流表指针偏转.当A中电流稳定时,电流表指针不偏转.
现象分析:对线圈 ,滑片移动或开关通断,引起A中电流变,则磁场变,穿过B的磁通变,故B中产生感应电流.当A中电流稳定时,磁场不变,磁通不变,则B中无感应电流.
教师总结:不同的实验,其共同处在于:只要穿过闭合回路的磁通量的变化,不管引起磁通量变化的原因是什么,闭合电路中都有感应电流产生.
结论:
无论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路就有电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流.
电磁感应现象中的能量转化:
引导学生讨论分析上述三个实验中能量的转化情况.
3、例题讲解
4、教师总结:
能量守恒定律是一个普遍定律,同样适合于电磁感应现象.电磁感应现象中产生的电能不是凭空产生的,它们或者是其它形式的能转化为电能,或者是电能在不同电路中的转移.
5、布置作业
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