2.2法拉第电磁感应定律-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第二册）

选择性必修二学案 第二章 电磁感应 2　法拉第电磁感应定律 一、新课标要求 1．知道什么是感应电动势。 2．理解和掌握法拉第电磁感应定律的内容和表达式，会用法拉第电磁感应定律解答有关问题。 3．掌握导体切割磁感线产生的电动势E＝Blvsin θ的推导及意义，会用此关系式解答有关问题。 4．知道动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系，会判断动生电动势的方向并计算其大小。 二、科学素养要求 1.物理观念：理解感应电动势的产生。 2.科学思维：体会电动势E＝Blvsin θ的推导，培养归纳总结、分析推理能力。 3.科学探究：通过了解动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系的探索过程，体验科学家探究的艰辛。 4.科学态度与责任：培养科学精神和实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。 三、教材研习 知识点一　电磁感应定律 [情境导学] (1)产生感应电动势的电路一定是闭合电路吗？ (2)感应电动势的大小和磁通量的大小都和线圈的匝数有关吗？ 提示：(1)当闭合电路中磁通量发生变化时，会产生感应电动势和感应电流；如果电路不闭合，仍会产生感应电动势，但不会产生感应电流。 (2)感应电动势的大小和线圈匝数有关，但磁通量的大小和线圈的匝数无关。 [知识梳理] 1．感应电动势 (1)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相当于电源。 (2)在电磁感应现象中，若闭合导体回路中有感应电流，电路就一定有感应电动势；如果电路断开，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。 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，磁通量的单位是韦伯，感应电动势的单位是伏特。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)产生感应电动势，不一定产生感应电流。(√) (2)感应电动势的大小与磁通量大小有关。(×) (3)磁通量变化越大，感应电动势也越大。(×) (4)感应电动势E和磁通量Φ均与线圈匝数有关。(×) 2．对某一确定的闭合电路，下列关于电磁感应现象的说法，正确的是(　　) A．穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中不可能有感应电流 B．穿过闭合电路的磁通量增大，但闭合电路中感应电流可能减小 C．穿过闭合电路的磁通量减小，则闭合电路中的感应电动势一定减小 D．穿过闭合电路的磁通量变化越来越快，但闭合电路中的感应电流可能不变 知识点二　导线切割磁感线时的感应电动势 [情境导学] 如图所示，把矩形线框CDMN放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面跟磁感线垂直。试计算导体棒MN切割磁感线时的感应电动势。 提示：在Δt内穿过闭合电路磁通量的变化量ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt。根据法拉第电磁感应定律，得E＝＝Blv。 [知识梳理] 1．动生电动势 由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。切割磁感线的导线相当于一个电源。 2．动生电动势的大小 (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，但与磁感线方向夹角为θ时，如图乙所示，E＝Blvsin_θ。 3．动生电动势中的非静电力 自由电荷因随导体棒运动而受到洛伦兹力，非静电力与洛伦兹力有关。 4．动生电动势中的功能关系 闭合回路中，导体棒做切割磁感线运动时，克服安培力做功，其他形式的能转化为电能。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)导线运动的速度v的方向与磁感应强度B的方向平行时，感应电动势为零。(√) (2)导线运动的速度v的方向与磁感应强度B的方向垂直时，感应电动势最大。(√) (3)一段导线在做切割磁感线的运动时相当于一个电源。(√) (4)动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关。(√) 2．如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增大为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为(　　) A．c→a,2∶1　　　　　　 B．a→c,2∶1 C．a→c,1∶2 D．c→a,1∶2 四、要点突破 要点一 法拉第电磁感应定律的应用 　　[问题探究] 如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中： (1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量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，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ 提示：(1)磁通量变化相同，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变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大