第2章 第2节 法拉第电磁感应定律（Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册(人教版2019)

第2节　法拉第电磁感应定律 课程内容要求 核心素养提炼 1.理解感应电动势的概念． 2．掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小． 3．能够运用E＝Blv或E＝Blv sin θ计算导体切割磁感线时的感应电动势． 1.物理观念：通过感应电动势概念的引出，体会物理观念的形成过程． 2．科学思维：通过感应电动势的两种计算方法，体会物理模型的建立及物理方法在物理规律形成中的作用． [对应学生用书P24] 1．感应电动势 (1)电路中有感应电流，就一定有感应电动势；如果电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，电动势依然存在． (2)在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源． 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，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比． (2)公式：E＝． 若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则E＝n． (3)在国际单位制中，感应电动势的单位是伏特． [判断] 　(1)闭合电路中的磁通量变化量越大，感应电动势越大.(×) (2)穿过闭合电路的磁通量变化越快，闭合电路中产生的感应电动势就越大．(√) (3)闭合电路置于磁场中，当磁感应强度很大时，感应电动势可能为零；当磁感应强度为零时，感应电动势可能很大．(√) 1．导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图甲所示，E＝Blv． 2．导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向的夹角为θ时，如图乙所示，E＝Blv_sin_θ． [思考] 导体棒运动速度越大，产生的感应电动势越大吗？ 提示　导体棒切割磁感线时，产生的感应电动势的大小与垂直于磁感线的分速度有关，而速度大，垂直于磁感线的分速度不一定大，所以导体棒运动速度越大，产生的感应电动势不一定越大． [对应学生用书P24] 探究点一　对法拉第电磁感应定律的理解和应用 　(1)如图所示，将条形磁体从同一高度插入线圈中，快速插入和缓慢插入时线圈中磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ (2)分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入线圈，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ 提示　(1)磁通量的变化量相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大． (2)用两根磁铁快速插入时磁通量的变化量较大，磁通量的变化率也较大，则指针偏转角度较大． 1．感应电动势的决定因素 (1)感应电动势E的大小取决于穿过电路的磁通量变化率和匝数n，而与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然的关系． (2)感应电动势E的大小与电路的电阻R无关，但感应电流的大小与E及回路总电阻R总都有关． 2．感应电动势E＝n的两种基本形式 (1)当垂直于磁场方向的线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化时，ΔΦ＝ΔB·S，则E＝nS，其中叫作磁感应强度B的变化率． (2)当磁感应强度B不变，垂直于磁场方向的线圈面积S发生变化时，ΔΦ＝B·ΔS，则E＝nB. 3．Φ、ΔΦ与三者之间的关系 物理量 单位 物理意义 计算公式 磁通量Φ Wb 表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少 Φ＝B·S⊥ 磁通量的 变化量ΔΦ Wb 表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少 ΔΦ＝|Φ2－Φ1| 续表 物理量 单位 物理意义 计算公式 磁通量的 变化率 Wb/s 表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢 如图所示，半径为r的金属圆环绕通过某直径的轴OO′以角速度ω匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B．从金属圆环所在的平面与磁场方向平行时开始计时，求金属圆环由图示位置分别转过30°角和由30°角转到330°角的过程中，金属圆环中产生的感应电动势各是多大？ [思路点拨]　(1)确定磁感线穿过圆环的有效面积； (2)理解磁通量正、负号的含义，计算磁通量要分清磁感线穿过线圈的正面还是反面； (3)确定转过不同角度所用的时间． 解析　初始位置时穿过金属圆环的磁通量Φ1＝0；由图示位置转过30°角时，金属圆环在垂直于磁场方向上的投影面积为S2＝πr2sin 30°＝πr2，此时穿过金属圆环的磁通量Φ2＝BS2＝Bπr2；由图示位置转过330°角时，金属圆环在垂直于磁场方向上的投影面积为S3＝πr2sin 30°＝πr2， 此时穿过金属圆环的磁通量Φ3＝－BS3＝－Bπr2. 所以金属圆环在转过30°角和由30°角转到330°角的过程中磁通量的变化量分别为 ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝Bπr2，ΔΦ2＝Φ3－Φ2＝－Bπr2， 又Δt1＝＝＝，Δt2＝＝＝. 此过程中产生的感应电动势分别为 E1＝＝＝3Bωr2， E2＝||＝＝Bωr2. 答案　3Bωr2　Bωr2 [题后总结]　应用E＝n时应注意的三个问题 (1)此公式适用于求