2.2 法拉第电磁感应定律（教学设计）物理人教版选择性必修第二册

第2节 法拉第电磁感应定律（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第2节 楞次定律 教学 目标 物理观念 建立感应电动势的核心物理观念，知道电磁感应本质是产生感应电动势，电路闭合时才会出现感应电流；理解法拉第电磁感应定律的内涵，明白感应电动势大小由磁通量变化的快慢决定；能够分清磁通量本身、磁通量改变了多少、磁通量变化快慢这三个概念的区别；能从能量角度理解法拉第电磁感应定律，知道电磁感应过程遵循能量守恒；认识法拉第电磁感应定律是判断感应电动势大小的普遍规律，为后续导体切割磁感线、自感互感、交变电流等内容的学习奠定基础。 科学思维 能结合磁场变化、回路变化、时间变化之间的联系，对电磁感应过程开展推理分析；通过不同情景对比，辨析磁通量、磁通量变化量、磁通量变化快慢三者的不同，提升对比辨析与逻辑推理能力；能够依据法拉第电磁感应定律判断感应电动势的大小变化，区分过程里的平均效果和瞬时效果；能推导导体切割磁感线产生感应电动势的规律，分清不同规律各自适合的场景；可以分析电磁感应相关的受力、运动和能量转化问题，建立对应的分析模型，发展证据意识与科学论证能力。 科学探究 能通过改变线圈匝数、磁场强弱、磁铁移动快慢等演示实验，探究感应电动势大小和磁通量变化快慢之间的关系；通过控制变量的方法，分别研究线圈匝数、磁通量变化快慢对感应电动势大小带来的影响；借助线圈、条形磁铁、灵敏电流计等实验器材，观察、对比电流计指针偏转幅度；经历猜想、实验观察、现象对比、归纳总结得出法拉第电磁感应定律的过程，会对实验现象做对比分析，培养从定量实验现象里提炼物理规律的能力。 科学态度 与责任 能通过探究感应电动势大小的实验，体会定量实验在物理研究当中的价值；通过了解发电机、变压器等法拉第电磁感应定律的技术应用，认识电磁规律对生产生活、科技发展的推动作用；在探究和分析问题的过程里，养成严谨求实、尊重实验事实的习惯；体会法拉第长年坚持研究的科学精神，感悟电磁感应理论转化成工程技术的意义，激发对电磁技术的探索兴趣，树立运用物理知识服务社会的意识。 教学重难点 教学重点： 理解法拉第电磁感应定律，能判断感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系。知道导体切割磁感线的规律，会定性判断该情景下感应电动势大小。 教学难点： 区分磁通量、磁通量变化量、磁通量变化快慢，理清三者逻辑关系。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 【问题1】电路中要有电流，就需要一个电源，电源有两个重要参数，一个是内电阻，另一个是什么？ 【问题2】电磁感应现象中，电路中产生了感应电流，感应电路中有没有电源？这个电源在哪里？ 【问题3】感应电源的电动势的方向是怎样的呢？ 回答电动势 回答有电源，产生电磁感应的部分就是电源。比如，动生现象中切割磁感线的导体，感生现象中变化磁场穿过的线圈。 新课讲授 一、感应电动势 （1） 感应电动势 1.定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势; 甲 2.条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。 与电路是否闭合无关。 ①有感应电流一定存在感应电动势； ②有感应电动势不一定存在感应电流。 （2） 电磁感应的实质 磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动势是电磁感应现象的本质.（产生感应电流只不过是一个现象，表示电路中输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备随时输出电能的能力） 总结：感应电动势的有无，完全取决于穿过闭合电路中的磁通量是否发生变化，与电路的通断，电路的组成是无关的。 感应电动势的大小又是怎样的呢？它可能与哪些因素有关？ 学生阅读课文，归纳感应电动势的定义。 尝试回答电磁感应的条件 总结电磁感应的实质。 回答猜想 新课讲授 二、法拉第电磁感应定律 （1） 探究影响感应电动势大小的因素 实验装置如图所示，线圈的两端与电压表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管20cm,30cm,40cm和50cm,记录电压表的示数以及发生的现象。分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论。 实验过程 1、感应电流大小与相同时间内磁感应强度变化大小的关系 线圈匝数：200 下落高度：30厘米 2、 感应电流大小与磁铁运动速度的关系 线圈匝数：200 磁铁个数：2个 3、感应电流大小与线圈匝数的关系 磁铁个数：2个 下落高度：30厘米 （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: 线圈有n匝： 3.注意： （1）公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。 （2）产生感应电动势的那部分导体相当于电源，感应电动势即该电源的电动势。 4.应用:用公式 求E的几种常见情况： ①B不变, S发生变化,ΔS＝S2-S1 ： ②S不变, B发生变化,ΔB＝B2-B1 ： ③如果B、S都变化呢？ ω 例1　(来自教材)有一个1 000匝的线圈， 在0.4 s内通过它的磁通量从0.02 Wb增加到0.09 Wb， 求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻是10 Ω，把一个电阻为990 Ω的电热器连接在它的两端，通过电热器的电流是多大？ 【例2】穿过同一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如图中的①~④所示，下列关于回路中感应电动势的说法正确的是(　　) A.图①回路产生恒定不变的感应电动势 B.图②回路产生的感应电动势一直在变大 C.图③回路0~t1时间内产生的感应电动势大于t1~t2时间内产生的感应电动势 D.图④回路产生的感应电动势先变大后变小 设计实验，并进行实验。 阅读课文，总结法拉第电磁感应定律的内容。 回答问题 新课讲授 三、导线切割磁感线时的感应电动势 （1） 思考与讨论 如图所示闭合线框一部分导体ab长l,处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。 回路在时间Δt内增大的面积为：ΔS=LvΔt 穿过回路的磁通量的变化为 =BLvΔt ΔΦ=BΔS 产生的感应电动势为： 那要是B、L、v不垂直怎么计算呢？ 如果将与B的方向夹角为θ速度按右图中所示分解在与磁场垂直和与磁场平行方向上，他们各自的产生电动势是多少？ ①垂直于磁感线的分量：v1=vsinθ ②平行于磁感线的分量：v2=vcosθ 只有垂直于磁感线的分量切割磁感线，于是产生感应电动势： （二）导线切割磁感线时的感应电动势： 注意： ①此公式只适用于双垂直切割 ②若导体斜割： ③若V//B，则E=0若V//杆，则E=0 ④l应为有效长度 2.方向：由等效电源的负极流向正极。 3.l为切割磁感线的有效长度 E=Blvsinθ l：导线垂直于运动方向上的投影。 4. 转动切割 如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B,垂直于纸面向里。以O为圆心转动，角速度ω，求E。 由于棒上各点的速度随着距离O点的距离均匀变化，所以可以用O、A两点的平均速度代替棒运动的速度求解。 右手定则：φA>φO 5. 线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。 （1）线圈处于如图所示位置 （2）当线圈转过θ 时，电动势 （3）线圈以图示情形运动时 线圈以此位置为初始位置，经过时间t,转过角度ωt时： ①适用于线圈绕垂直于磁场的轴的转动，与轴的位置无关。 ②与线圈平面形状无关 例2　(2024·南充市高二检测)如图所示，两根相距为L且水平放置的平行光滑金属直导轨ab、cd，b、d间接有一定值电阻R，导轨电阻忽略不计。MN为放在ab和cd上的一长度也为L的金属棒，与ab垂直，其电阻为r。整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，现对MN施力使它沿导轨以速度v向右匀速运动。MN始终与导轨垂直且接触良好。求： (1)金属棒产生的感应电动势的大小； (2)使金属棒MN保持向右匀速运动需施加的沿速度v方向的外力大小。 【例4】　(2025·哈尔滨市高二阶段练习)如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆处在水平导轨间的长度为L，接入电路电阻为2R，金属杆在平行金属导轨上以平行导轨的速度v向右匀速滑动。金属导轨电阻不计，金属杆与导轨的夹角为θ，a、b间电阻为3R，金属杆上的M、N两点为金属杆与导轨的交点，电势分别为φM、φN，M、N两点间电势差为U，下列说法正确的是(　　) A.φN<φM，U= B.φN<φM，U= C.φN<φM，U=BLvsin θ D.φN>φM，U= 例5　(2024·连云港市高二期末)一长为l的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕其一端b在垂直于磁场的平面内匀速转动，a端的线速度大小为v。下列说法正确的是(　　) A.导体棒有恒定电流 B.a端电势高于b端 C.a、b间电势差为Blv D.a、b间电势差大于Blv 【例6】　(来自鲁科教材)一圆盘发电机的结构如图所示。铜盘安装在水平的铜轴上，整个铜盘处于垂直于盘面的匀强磁场中，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为l，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左向右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速运动。求回路中感应电流的大小和方向。 法拉第电磁感应定律的三个表达式的比较 按提示分步回答问题。 推导B的方向夹角为θ速度按右图 学生交流注意事项 归纳电动势的方向。 回答有效长促的计算方式。 尝试推导转动切割导体棒的电动势。 按照提示一步步推导电动势的大小。 课 堂 练 习 1.（2025-2026·云南楚雄高二下期中）如图甲所示，水平虚线的正下方存在垂直纸面方向的磁场（包括边界），时刻磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，直径为d、匝数为N的圆形导体线圈竖直固定，线圈有一半在磁场中，已知线圈单位长度的电阻值为r。下列说法正确的是（  ） A.时间内线圈中的电流沿逆时针方向 B.时间内，线圈所受的安培力方向先竖直向下后竖直向上 C.线圈中产生的感应电流大小为 D.时线圈所受的安培力大小为 2.（2025-2026·河南洛阳高二上期末）在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。当磁感应强度随时间按乙图规律变化时，下列关于导体环中感应电流随时间变化的图像正确的是(  ) A. B. C. D. 3.（2025-2026·河南洛阳高二上期中）如图所示，导体棒的长为，绕点以角速度匀速转动，长为，且、、三点在一条直线上，有一磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，则(  ) A.点电势高于点电势，两端的电势差为 B.点电势高于点电势，两端的电势差为 C.点电势高于点电势，两端的电势差为 D.点电势高于点电势，两端的电势差为 4.（2025-2026·广东惠州高二下期中）如图所示，固定在水平面上的半径为的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。长为的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动，在圆环的点和电刷间接有阻值为的电阻和电容为、板间距为的平行板电容器，匀质圆环，电阻均匀分布，总电阻为。当导体棒转到点时，有一带电微粒在电容器极板间恰好加速度为。已知重力加速度为，不计金属棒电阻及其它电阻和摩擦，不考虑电容器充放电对电路的影响，下列说法正确的是(  ) A.棒产生的电动势为 B.微粒的电荷量与质量之比为 C.当导体棒在转动点对面时，电阻的电功率为 D.当导体棒在转动点对面时，电容器所带电荷量为 5.（2025-2026·河南郑州高二上期末）如图，在同一平面内固定有一长直导线和一导线框，在的右侧。导线中通有正弦交流电，的变化如图所示，规定从到为电流正方向。导线框中的感应电动势(  ) A.在时为零 B.在时改变方向 C.在时最大，且沿顺时针方向 D.在时最大，且沿顺时针方向 板 书设 计 课 堂小 结 作 业布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学反 思 本节课讲授法拉第电磁感应定律，是电磁感应这一章的核心内容，既要帮助学生建立感应电动势的物理观念，厘清磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率三个极易混淆的概念，又要通过实验探究落实科学思维与科学探究的素养目标。课堂从电源的已有认知切入，通过设问引出感应电动势，借助演示实验让学生直观观察磁铁下落穿过线圈时电表指针的偏转，引导学生猜想感应电动势的影响因素，再顺势归纳出法拉第电磁感应定律，结合教材例题与 Φ‑t 图像习题巩固公式的理解，让学生明白电动势大小取决于磁通量的变化率而不是磁通量或者磁通量变化量本身。在实际授课过程中能够感觉到，学生可以记住定律的文字表述与计算公式，但在区分三个相关物理概念的时候仍然容易出现混淆，不少学生会把磁通量变化量和变化率混为一谈，看到磁通量变化大就误认为感应电动势一定大，Φ‑t 图像中对斜率物理含义的理解部分学生接受比较慢，说明课堂上概念辨析的环节还可以再充分一些。本节课使用磁铁下落穿过线圈的定性演示实验，受器材条件限制只能观察指针偏转幅度，无法完成精确定量测量，只能得到定性结论，部分学生对于 “成正比” 的逻辑理解不够深刻，如果条件允许可以补充数字化实验，把磁通量、时间的数据实时展示出来，帮助学生更直观建立变化率的认识。课堂上我更加侧重教师的演示和推导，学生自主思考辨析的时间给得略显紧张，部分探究环节更多是观察现象，学生自主设计、自主分析讨论的空间不足，后续教学可以适当压缩教师讲授时间，多设置对比性的情景问题，把更多思考交给学生。同时课堂虽然点明产生感应电动势的部分相当于电源，但对于电源正负极、内外电路的分析展开较少，部分学生只会套用公式做题，对电磁感应的本质理解不够透彻。在例题训练上，侧重了公式的计算应用，但对平均电动势和瞬时电动势的区别渗透不够充分，也缺少结合生活实际的情境拓展，没有充分把发电机、变压器这些技术实例和课堂知识深度结合。经过本节课教学我意识到，对于抽象的电磁学规律教学，不能只满足于学生会套公式解题，要更多从现象出发层层递进化解概念难点，重视学生的认知误区，通过情景对比暴露学生的错误想法，同时兼顾知识讲授和科学精神的渗透，引导学生体会法拉第坚持不懈的科研历程，真正落实物理学科核心素养，让学生不仅掌握解题方法，也能够理解电磁感应背后的物理本质。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 法拉第电磁感应定律（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第2节 楞次定律 教学 目标 物理观念 建立感应电动势的核心物理观念，知道电磁感应本质是产生感应电动势，电路闭合时才会出现感应电流；理解法拉第电磁感应定律的内涵，明白感应电动势大小由磁通量变化的快慢决定；能够分清磁通量本身、磁通量改变了多少、磁通量变化快慢这三个概念的区别；能从能量角度理解法拉第电磁感应定律，知道电磁感应过程遵循能量守恒；认识法拉第电磁感应定律是判断感应电动势大小的普遍规律，为后续导体切割磁感线、自感互感、交变电流等内容的学习奠定基础。 科学思维 能结合磁场变化、回路变化、时间变化之间的联系，对电磁感应过程开展推理分析；通过不同情景对比，辨析磁通量、磁通量变化量、磁通量变化快慢三者的不同，提升对比辨析与逻辑推理能力；能够依据法拉第电磁感应定律判断感应电动势的大小变化，区分过程里的平均效果和瞬时效果；能推导导体切割磁感线产生感应电动势的规律，分清不同规律各自适合的场景；可以分析电磁感应相关的受力、运动和能量转化问题，建立对应的分析模型，发展证据意识与科学论证能力。 科学探究 能通过改变线圈匝数、磁场强弱、磁铁移动快慢等演示实验，探究感应电动势大小和磁通量变化快慢之间的关系；通过控制变量的方法，分别研究线圈匝数、磁通量变化快慢对感应电动势大小带来的影响；借助线圈、条形磁铁、灵敏电流计等实验器材，观察、对比电流计指针偏转幅度；经历猜想、实验观察、现象对比、归纳总结得出法拉第电磁感应定律的过程，会对实验现象做对比分析，培养从定量实验现象里提炼物理规律的能力。 科学态度 与责任 能通过探究感应电动势大小的实验，体会定量实验在物理研究当中的价值；通过了解发电机、变压器等法拉第电磁感应定律的技术应用，认识电磁规律对生产生活、科技发展的推动作用；在探究和分析问题的过程里，养成严谨求实、尊重实验事实的习惯；体会法拉第长年坚持研究的科学精神，感悟电磁感应理论转化成工程技术的意义，激发对电磁技术的探索兴趣，树立运用物理知识服务社会的意识。 教学重难点 教学重点： 理解法拉第电磁感应定律，能判断感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系。知道导体切割磁感线的规律，会定性判断该情景下感应电动势大小。 教学难点： 区分磁通量、磁通量变化量、磁通量变化快慢，理清三者逻辑关系。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 【问题1】电路中要有电流，就需要一个电源，电源有两个重要参数，一个是内电阻，另一个是什么？ 【问题2】电磁感应现象中，电路中产生了感应电流，感应电路中有没有电源？这个电源在哪里？ 【问题3】感应电源的电动势的方向是怎样的呢？ 回答电动势 回答有电源，产生电磁感应的部分就是电源。比如，动生现象中切割磁感线的导体，感生现象中变化磁场穿过的线圈。 新课讲授 一、感应电动势 （1） 感应电动势 1.定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势; 甲 2.条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。 与电路是否闭合无关。 ①有感应电流一定存在感应电动势； ②有感应电动势不一定存在感应电流。 （2） 电磁感应的实质 磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动势是电磁感应现象的本质.（产生感应电流只不过是一个现象，表示电路中输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备随时输出电能的能力） 总结：感应电动势的有无，完全取决于穿过闭合电路中的磁通量是否发生变化，与电路的通断，电路的组成是无关的。 感应电动势的大小又是怎样的呢？它可能与哪些因素有关？ 学生阅读课文，归纳感应电动势的定义。 尝试回答电磁感应的条件 总结电磁感应的实质。 回答猜想 新课讲授 二、法拉第电磁感应定律 （1） 探究影响感应电动势大小的因素 实验装置如图所示，线圈的两端与电压表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管20cm,30cm,40cm和50cm,记录电压表的示数以及发生的现象。分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论。 实验过程 1、感应电流大小与相同时间内磁感应强度变化大小的关系 线圈匝数：200 下落高度：30厘米 2、 感应电流大小与磁铁运动速度的关系 线圈匝数：200 磁铁个数：2个 3、感应电流大小与线圈匝数的关系 磁铁个数：2个 下落高度：30厘米 （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: 线圈有n匝： 3.注意： （1）公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。 （2）产生感应电动势的那部分导体相当于电源，感应电动势即该电源的电动势。 4.应用:用公式 求E的几种常见情况： ①B不变, S发生变化,ΔS＝S2-S1 ： ②S不变, B发生变化,ΔB＝B2-B1 ： ③如果B、S都变化呢？ ω 例1　(来自教材)有一个1 000匝的线圈， 在0.4 s内通过它的磁通量从0.02 Wb增加到0.09 Wb， 求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻是10 Ω，把一个电阻为990 Ω的电热器连接在它的两端，通过电热器的电流是多大？ 【答案】　175 V　0.175 A 【解析】　根据法拉第电磁感应定律可得，线圈中感应电动势为 E=n=1 000× V=175 V 根据闭合电路欧姆定律可得，通过电热器的电流为I== A=0.175 A。 【例2】穿过同一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如图中的①~④所示，下列关于回路中感应电动势的说法正确的是(　　) A.图①回路产生恒定不变的感应电动势 B.图②回路产生的感应电动势一直在变大 C.图③回路0~t1时间内产生的感应电动势大于t1~t2时间内产生的感应电动势 D.图④回路产生的感应电动势先变大后变小 【答案】　C 【解析】　根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势与磁通量的变化率成正比，即E=n，结合数学知识可知穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率k=；题图①中磁通量Φ不变，无感应电动势；题图②中磁通量Φ随时间t均匀增大，图像的斜率k不变，即产生的感应电动势不变；题图③中回路在0~t1时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率为k1，在t1~t2时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率为k2，从图像中发现：k1大于|k2|，所以在0~t1时间内产生的感应电动势大于在t1~t2时间内产生的感应电动势；题图④中磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率的绝对值先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，故选C。 设计实验，并进行实验。 阅读课文，总结法拉第电磁感应定律的内容。 回答问题 新课讲授 三、导线切割磁感线时的感应电动势 （1） 思考与讨论 如图所示闭合线框一部分导体ab长l,处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。 回路在时间Δt内增大的面积为：ΔS=LvΔt 穿过回路的磁通量的变化为 =BLvΔt ΔΦ=BΔS 产生的感应电动势为： 那要是B、L、v不垂直怎么计算呢？ 如果将与B的方向夹角为θ速度按右图中所示分解在与磁场垂直和与磁场平行方向上，他们各自的产生电动势是多少？ ①垂直于磁感线的分量：v1=vsinθ ②平行于磁感线的分量：v2=vcosθ 只有垂直于磁感线的分量切割磁感线，于是产生感应电动势： （二）导线切割磁感线时的感应电动势： 注意： ①此公式只适用于双垂直切割 ②若导体斜割： ③若V//B，则E=0若V//杆，则E=0 ④l应为有效长度 2.方向：由等效电源的负极流向正极。 3.l为切割磁感线的有效长度 E=Blvsinθ l：导线垂直于运动方向上的投影。 4. 转动切割 如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B,垂直于纸面向里。以O为圆心转动，角速度ω，求E。 由于棒上各点的速度随着距离O点的距离均匀变化，所以可以用O、A两点的平均速度代替棒运动的速度求解。 右手定则：φA>φO 5. 线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。 （1）线圈处于如图所示位置 （2）当线圈转过θ 时，电动势 （3）线圈以图示情形运动时 线圈以此位置为初始位置，经过时间t,转过角度ωt时： ①适用于线圈绕垂直于磁场的轴的转动，与轴的位置无关。 ②与线圈平面形状无关 例2　(2024·南充市高二检测)如图所示，两根相距为L且水平放置的平行光滑金属直导轨ab、cd，b、d间接有一定值电阻R，导轨电阻忽略不计。MN为放在ab和cd上的一长度也为L的金属棒，与ab垂直，其电阻为r。整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，现对MN施力使它沿导轨以速度v向右匀速运动。MN始终与导轨垂直且接触良好。求： (1)金属棒产生的感应电动势的大小； (2)使金属棒MN保持向右匀速运动需施加的沿速度v方向的外力大小。 【答案】　(1)BLv　(2) 【解析】　(1)金属棒产生的感应电动势大小为E=BLv (2)回路中的电流为I= 金属棒受到的安培力大小为F安=BIL 使金属棒MN保持向右匀速运动，需施加的沿速度v方向的外力大小为F=F安 联立解得F=。 针对训练2　(2025·哈尔滨市高二阶段练习)如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆处在水平导轨间的长度为L，接入电路电阻为2R，金属杆在平行金属导轨上以平行导轨的速度v向右匀速滑动。金属导轨电阻不计，金属杆与导轨的夹角为θ，a、b间电阻为3R，金属杆上的M、N两点为金属杆与导轨的交点，电势分别为φM、φN，M、N两点间电势差为U，下列说法正确的是(　　) A.φN<φM，U= B.φN<φM，U= C.φN<φM，U=BLvsin θ D.φN>φM，U= 【答案】　B 【解析】　由右手定则可以判定金属杆中电流的方向为由N到M，因此M点电势高； 金属杆切割磁感线的有效长度为l=Lsin θ 金属杆产生的动生电动势为E=Blv=BLvsin θ 则M、N间的电势差为U=E= 故选B。 例5　(2024·连云港市高二期末)一长为l的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕其一端b在垂直于磁场的平面内匀速转动，a端的线速度大小为v。下列说法正确的是(　　) A.导体棒有恒定电流 B.a端电势高于b端 C.a、b间电势差为Blv D.a、b间电势差大于Blv 【答案】　B 【解析】　导体棒产生的感应电动势为E=Bl=Bl=，故C、D错误；由于导体棒没有处于闭合回路之中，故有电动势，但没有电流，故A错误；由右手定则可知，导体棒切割磁感线，相当于电源，则a端为电源的正极，b端为电源的负极，所以a端电势高于b端，故B正确。 针对训练3　(来自鲁科教材)一圆盘发电机的结构如图所示。铜盘安装在水平的铜轴上，整个铜盘处于垂直于盘面的匀强磁场中，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为l，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左向右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速运动。求回路中感应电流的大小和方向。 【答案】　　C→D→R→C 【解析】　由右手定则可知感应电流方向为C→D→R→C。铜盘转动切割磁感线，产生的感应电动势大小为E=Bl=Bl=，则感应电流大小I==。 法拉第电磁感应定律的三个表达式的比较 按提示分步回答问题。 推导B的方向夹角为θ速度按右图 学生交流注意事项 归纳电动势的方向。 回答有效长促的计算方式。 尝试推导转动切割导体棒的电动势。 按照提示一步步推导电动势的大小。 课 堂 练 习 1.（2025-2026·云南楚雄高二下期中）如图甲所示，水平虚线的正下方存在垂直纸面方向的磁场（包括边界），时刻磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，直径为d、匝数为N的圆形导体线圈竖直固定，线圈有一半在磁场中，已知线圈单位长度的电阻值为r。下列说法正确的是（  ） A.时间内线圈中的电流沿逆时针方向 B.时间内，线圈所受的安培力方向先竖直向下后竖直向上 C.线圈中产生的感应电流大小为 D.时线圈所受的安培力大小为 【答案】B 【解析】由图知在时间内磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度减小，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律得：线圈内感应电流方向为顺时针，A错误；根据楞次定律有在时间内线圈内感应电流始终沿顺时针方向，在时间内磁场方向垂直纸面向里，可知线圈所受的安培力方向竖直向下；时间内磁场方向垂直纸面向外，可知线圈所受的安培力方向竖直向上，B正确；由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势，线圈单位长度的电阻值为r，总电阻，线圈中感应电流，C错误；时的磁感应强度为，感应电流的大小，可知线圈所受的安培力大小为，D错误。故选B。 2.（2025-2026·河南洛阳高二上期末）在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。当磁感应强度随时间按乙图规律变化时，下列关于导体环中感应电流随时间变化的图像正确的是(  ) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】根据法拉第电磁感应定律，可知当磁感应强度随时间按乙图变化时，均匀变化的磁场产生恒定的电流，且在整个过程中感应电动势大小都相等，即感应电流大小都相等；由题图乙可知，在内，磁感应强度方向竖直向下且均匀减小，根据楞次定律“增反减同”可知，感应电流方向顺时针方向即为正；内磁场方向竖直向上且均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流方向为正，内磁感应强度方向竖直向上且均匀减小，根据楞次定律可知，感应电流方向为负；在内，磁感应强度方向竖直向下且均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流方向为负。故选C。 3.（2025-2026·河南洛阳高二上期中）如图所示，导体棒的长为，绕点以角速度匀速转动，长为，且、、三点在一条直线上，有一磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，则(  ) A.点电势高于点电势，两端的电势差为 B.点电势高于点电势，两端的电势差为 C.点电势高于点电势，两端的电势差为 D.点电势高于点电势，两端的电势差为 【答案】D 【解析】导体棒绕点匀速转动时，根据右手定则可知，导体棒产生的感应电动势由点指向点，即点相当于电源的正极，点相当于电源的负极，则点电势高于点电势；两端的电势差为正值，根据法拉第电磁感应定律可得。故选D。 4.（2025-2026·广东惠州高二下期中）如图所示，固定在水平面上的半径为的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。长为的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动，在圆环的点和电刷间接有阻值为的电阻和电容为、板间距为的平行板电容器，匀质圆环，电阻均匀分布，总电阻为。当导体棒转到点时，有一带电微粒在电容器极板间恰好加速度为。已知重力加速度为，不计金属棒电阻及其它电阻和摩擦，不考虑电容器充放电对电路的影响，下列说法正确的是(  ) A.棒产生的电动势为 B.微粒的电荷量与质量之比为 C.当导体棒在转动点对面时，电阻的电功率为 D.当导体棒在转动点对面时，电容器所带电荷量为 【答案】C 【解析】棒的电动势为，A错误；电容器两极板间电压等于电源电动势，转到点，带电微粒在两极板间处于静止状态，根据平衡有，解得：，B错误；导体棒转动到的对面时，外电路的电阻为，电阻上消耗的功率为，C正确；导体棒转动到的对面时，电容器所带的电荷量为，D错误；故选C。 5.（2025-2026·河南郑州高二上期末）如图，在同一平面内固定有一长直导线和一导线框，在的右侧。导线中通有正弦交流电，的变化如图所示，规定从到为电流正方向。导线框中的感应电动势(  ) A.在时为零 B.在时改变方向 C.在时最大，且沿顺时针方向 D.在时最大，且沿顺时针方向 【答案】AC 【解析】由题图可知，导线中电流在时达到最大值，变化率为零，则导线框中磁通量变化率为零，由法拉第电磁感应定律，可知在时导线框中产生的感应电动势为零，A正确；在时，导线中电流图像斜率方向不变，导致导线框中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律可知，在时，导线框中产生的感应电动势方向不变，B错误；时，导线中电流图像的斜率为负且绝对值最大，则电流变化率的绝对值最大，导致导线框中磁通量变化率的绝对值最大，由法拉第电磁感应定律，可知在时导线框中产生的感应电动势最大，根据楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，同理可知，时，导线框中产生的感应电动势最大，方向为逆时针方向，C正确；D错误。故选AC。 板 书设 计 课 堂小 结 作 业布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学反 思 本节课讲授法拉第电磁感应定律，是电磁感应这一章的核心内容，既要帮助学生建立感应电动势的物理观念，厘清磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率三个极易混淆的概念，又要通过实验探究落实科学思维与科学探究的素养目标。课堂从电源的已有认知切入，通过设问引出感应电动势，借助演示实验让学生直观观察磁铁下落穿过线圈时电表指针的偏转，引导学生猜想感应电动势的影响因素，再顺势归纳出法拉第电磁感应定律，结合教材例题与 Φ‑t 图像习题巩固公式的理解，让学生明白电动势大小取决于磁通量的变化率而不是磁通量或者磁通量变化量本身。在实际授课过程中能够感觉到，学生可以记住定律的文字表述与计算公式，但在区分三个相关物理概念的时候仍然容易出现混淆，不少学生会把磁通量变化量和变化率混为一谈，看到磁通量变化大就误认为感应电动势一定大，Φ‑t 图像中对斜率物理含义的理解部分学生接受比较慢，说明课堂上概念辨析的环节还可以再充分一些。本节课使用磁铁下落穿过线圈的定性演示实验，受器材条件限制只能观察指针偏转幅度，无法完成精确定量测量，只能得到定性结论，部分学生对于 “成正比” 的逻辑理解不够深刻，如果条件允许可以补充数字化实验，把磁通量、时间的数据实时展示出来，帮助学生更直观建立变化率的认识。课堂上我更加侧重教师的演示和推导，学生自主思考辨析的时间给得略显紧张，部分探究环节更多是观察现象，学生自主设计、自主分析讨论的空间不足，后续教学可以适当压缩教师讲授时间，多设置对比性的情景问题，把更多思考交给学生。同时课堂虽然点明产生感应电动势的部分相当于电源，但对于电源正负极、内外电路的分析展开较少，部分学生只会套用公式做题，对电磁感应的本质理解不够透彻。在例题训练上，侧重了公式的计算应用，但对平均电动势和瞬时电动势的区别渗透不够充分，也缺少结合生活实际的情境拓展，没有充分把发电机、变压器这些技术实例和课堂知识深度结合。经过本节课教学我意识到，对于抽象的电磁学规律教学，不能只满足于学生会套公式解题，要更多从现象出发层层递进化解概念难点，重视学生的认知误区，通过情景对比暴露学生的错误想法，同时兼顾知识讲授和科学精神的渗透，引导学生体会法拉第坚持不懈的科研历程，真正落实物理学科核心素养，让学生不仅掌握解题方法，也能够理解电磁感应背后的物理本质。 如何提高自主思考辨析的能力？ 如何克服畏难和惰性？ 怎样避免片面看问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $