2019-2020学年新素养同步导学沪教版高中物理选修3-2（课件 讲义，含物理核心素养）第1章 电磁感应与现代生活 (共22份打包)

1.1　电磁感应——划时代的发现 [学科素养与目标要求] 物理观念：能够从分析归纳感应电流产生条件的过程中，加深对磁通量的概念及其变化的理解，形成“磁生电”的认识. 科学探究：1.了解探究感应电流产生条件的实验方法.2.经历探究过程，综合信息得出感应电流产生的条件. 科学思维：从有序设计的系列递进实验，用归纳思想得出产生感应电流的一般性条件，并会判断分析具体实例. 科学态度与责任：了解人类探究电磁感应现象的过程，体会并培养探究自然规律的科学态度和科学精神. 一、划时代的发现 传统的英格兰科学研究方法中有一种叫做对称思维的方法.在奥斯特发现电流磁效应之后，学术界提出了什么新课题？ 答案　根据对称思维的方法，学术界开始了对“把磁转变为电”的研究. [要点总结] 1.新课题的提出：奥斯特发现了电流的磁效应，即“电能转化为磁”.根据对称思维的方法，法拉第在1822年提出了自己的新课题：“把磁转变为电”. 2.深入探究得真谛：法拉第把这种由磁得到电的现象叫做电磁感应现象.产生的电流叫做感应电流.他把引起电流的原因概括为：变化的电流、变化的磁场、运动的磁铁、在磁场中运动的导体等. 二、磁通量及其变化 如图1所示，闭合导线框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B. 图1 (1)分别求出B⊥S(图示位置)和B∥S(线框绕OO′转90°)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量. (2)由图示位置绕OO′转过60°时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？ (3)由图示位置绕OO′转过180°的过程中，穿过框架平面的磁通量变化了多少？ 答案　(1)BS　0　(2)BS　减少了BS　(3)2BS [要点总结] 1.磁通量 (1)定义：闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量，符号为Φ.在数值上等于穿过投影面的磁感线的条数. 图2 (2)公式：Ф＝BS.其中S为回路平面在垂直磁场方向上的投影面积，也称为有效面积.所以当回路平面与磁场方向之间的夹角为θ时，磁通量Φ＝BSsin θ，如图2所示. (3)单位：韦伯，简称韦，符号是Wb. (4)注意：①磁通量是标量，但有正、负之分.一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“＋”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“－”.②磁通量与线圈的匝数无关(填“有关”或“无关”). 2.磁通量的变化量ΔΦ (1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS. (2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S. (3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS. 特别提醒：计算穿过某平面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、负值，如原磁通量Φ1＝BS，当平面转过180°后，磁通量Φ2＝－BS，磁通量的变化量ΔΦ＝－2BS. 例1　如图3所示，有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为r.现于纸面内先后放上圆形线圈A、B、C，圆心均处于O处，线圈A的半径为r,10匝；线圈B的半径为2r,1匝；线圈C的半径为，1匝. 图3 (1)在磁感应强度B减为的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少？ (2)在磁场转过90°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过180°角呢？ 答案　(1)A、B线圈的磁通量均减少了 (2)减少了Bπr2　减少了Bπr2 解析　(1)A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样. ΔΦ＝(－B)·πr2＝－ 即A、B线圈中的磁通量都减少了 (2)对线圈C，Φ1＝Bπr′2＝Bπr2 当磁场转过90°时，Φ2＝0， 故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝－Bπr2 当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ3为负， 有Φ3＝－Bπr2，故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－Bπr2. 例2　磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图4所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(　　) 图4 A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1＝ΔΦ2 C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.无法确定 答案　C 解析　设闭合线框在位置1时穿过闭合线框的磁通量为Φ1，平移到位置2时穿过闭合线框的磁通量为Φ2，导线MN中的电流产生的磁场在位置1处的磁感应强度比在位置2处要强，故Φ1>Φ2. 将闭合线框从位置1平移到位置2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，穿过闭合线框的磁感线反向，所以ΔФ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)，故正确选项为C. 三、感应电流的产