第2章 第2节 法拉第电磁感应定律（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

第2节　法拉第电磁感应定律 核心素养导学 物理观念 (1)理解感应电动势的概念。 (2)理解法拉第电磁感应定律。 科学思维 (1)知道E＝和E＝Blvsin θ的内在联系。 (2)经历推理得出E＝Blvsin θ的过程，体会矢量分解的方法。 (3)会用法拉第电磁感应定律求解相关问题。 科学态度与责任 (1)通过法拉第电磁感应定律的应用，能体会科学家的不断创造推动了社会的进步。 (2)对动手做实验有浓厚的兴趣，能体会法拉第电磁感应定律等物理定律之美。 　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、感应电动势 1．定义：由电磁感应产生的电动势。 2．感应电动势与感应电流的关系 (1)闭合回路中的感应电流由感应电动势和回路中的电阻决定。 (2)如果回路没有闭合，只要穿过回路的磁通量发生变化，虽然没有感应电流产生，但感应电动势依然存在。 二、电磁感应定律 1．实验探究结果：感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关。 2．内容：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。 3．表达式：E＝(单匝线圈)；E＝n(n匝线圈)。 (1)正确区别Φ、ΔΦ、，其中为磁通量变化率。 (2)有感应电动势，不一定有感应电流。　　 三、导线切割磁感线的感应电动势 1．垂直切割 Δt时间内闭合电路的磁通量的变化量 ΔΦ＝BΔS＝BLvΔt 根据法拉第电磁感应定律，E＝，由此求得感应电动势：E＝BLv。 2．不垂直切割 如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角α(如图)，速度v可以分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v⊥＝vsin α和平行于磁感线的分量v∥＝vcos α，只有v⊥切割磁感线，产生的电动势为E＝BLv⊥＝BLvsin_α。 1.如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快速插入和缓慢插入有什么相同和不同？ 提示：线圈中的磁通量变化相同，但磁通量变化快慢不同。快速插入时电流表指针偏转角度较大。 2．如图，产生感应电动势的线圈相当于直流电路中的电池。判断下列说法的正误。 (1)电路中有感应电动势，一定产生感应电流。(×) (2)穿过某回路的磁通量越大，产生的感应电动势就越大。(×) (3)闭合电路垂直放在强磁场中，感应电动势可能为0。(√) 3．导体棒长度为l，从中间弯成90°后，以速度v运动时，如图所示，产生的感应电动势多大？ 提示：E＝Blv。 新知学习(一) [任务驱动] 如图所示，我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。 (1)在实验中，电流表指针偏转的原因是什么？ (2)电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？ 提示：(1)插入磁铁时，线圈中的磁通量发生变化，线圈中产生了感应电流。 (2)感应电动势越大，感应电流越大，电流表指针偏转程度越大。　　　　 [重点释解] 1．对法拉第电磁感应定律的理解 (1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定，与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系。 (2)磁通量的变化率对应Φ-t图线上某点切线的斜率。 (3)公式E＝n求解的是一个回路中某时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值。 2．应用法拉第电磁感应定律的三种情况 (1)磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝BΔS，则E＝n。 (2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔBS，则E＝n，S为线圈在磁场范围内的有效面积。 (3)磁通量的变化是由于面积和磁场变化共同引起时，则根据定义求，ΔΦ＝|Φ末－Φ初|，E＝n≠n。 [典例体验] [典例]　(2022·陕西长安调研)将P、Q两单匝闭合圆形导线环按如图所示放置，导线环Q恰好与正方形的匀强磁场区域边界内切，磁场方向垂直于两导线环的平面，P、Q导线环的半径之比rP∶rQ＝2∶1。若磁感应强度均匀增大，则P、Q导线环中感应电动势之比为(　 ) A．1∶1 B．4∶1 C．4∶π D．2∶π [解析]　匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增大，设＝k，k为常量；由图可知穿过P的磁场的面积SP＝(2rQ)2＝4rQ2，穿过Q的磁场的面积SQ＝πrQ2，根据法拉第电磁感应定律有E＝n＝·S，所以P、Q 导线环中感应电动势之比为＝＝，A、B、D错误，C正确。 [答案]　C /方法技巧/ 公式E＝n的应用技巧 (1)首先确定磁通量变化的原因，根据Φ＝BS，看是B发生变化还是S发生变化；其次求出ΔΦ的大小，并确定相应时间Δt；最后代入公式求出E的大小，且不能忘记线圈总匝数n。 (2)注意S是线圈和磁场共同确定的有效面积，不一定等于线圈的面积。 [针对训练] 1.如图所示，电流表与螺线管组成闭合电路，以下关于电流表指针偏转情况的陈述正确的是(　 ) A．磁铁快速插入螺线