第一篇：高二物理法拉第電磁感應(yīng)定律教案

課題 4.3 法拉第電磁感應(yīng)定律

第3時(shí)

一、教學(xué)目標(biāo)：

（一）知識(shí)與技能

1．知道什么叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

2．知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別Φ、ΔΦ、E?n3．理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式。4．知道E=BLvsinθ如何推得。

??5．會(huì)用E?n和E=BLvsinθ解決問題。

?t

（二）過程與方法

通過推導(dǎo)到線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv，掌握運(yùn)用理論知識(shí)探究問題的方法。

（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀

1．從不同物理現(xiàn)象中抽象出個(gè)性與共性問題，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個(gè)性的辯證唯物主義思想。

2．了解法拉第探索科學(xué)的方法，學(xué)習(xí)他的執(zhí)著的科學(xué)探究精神。

二、教具準(zhǔn)備：

??。?t

多媒體電腦、投影儀、投影片。

三、教學(xué)過程：

① 復(fù)習(xí)提問（課堂導(dǎo)入）：

（一）引入新課

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁通量發(fā)生變化的方式有哪些情況？ 恒定電流中學(xué)過，電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個(gè)電路中就一定有電動(dòng)勢(shì)。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。下面我們就來探討感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小決定因素。

② 出示本堂課教學(xué)目標(biāo)：

1．知道什么叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

2．知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別Φ、ΔΦ、E?n3．理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式。4．知道E=BLvsinθ如何推得。

??5．會(huì)用E?n和E=BLvsinθ解決問題。

?t

③ 重點(diǎn)、難點(diǎn)化解（探求新知、質(zhì)疑導(dǎo)學(xué)、課堂反饋）： 學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)甲中，將條形磁鐵快插入（或拔出）比慢插入或（拔??出）時(shí)，大，?tI感大，E感大。實(shí)驗(yàn)乙中，導(dǎo)體??棒運(yùn)動(dòng)越快，越?t大，I感越大，E感越大。

實(shí)驗(yàn)丙中，開關(guān)斷開或閉合，比開關(guān)閉合時(shí)移動(dòng)滑動(dòng)變??阻器的滑片時(shí)?t大，I感大，E感大。

從上面的三個(gè)、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

老師活動(dòng)內(nèi)容

??。?t

在圖a與圖b中，若電路是斷開的，有無電流？有無電動(dòng)勢(shì)？ 電路斷開，肯定無電流，但有電動(dòng)勢(shì)。

電動(dòng)勢(shì)大，電流一定大嗎？電流的大小由電動(dòng)勢(shì)和電阻共同決定。圖b中，哪部分相當(dāng)于a中的電源？螺線管相當(dāng)于電源。圖b中，哪部分相當(dāng)于a中電源內(nèi)阻？線圈自身的電阻。

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。

2、電磁感應(yīng)定律 實(shí)驗(yàn)我們可以發(fā)現(xiàn)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟什么因素有關(guān)？現(xiàn)在演示前節(jié)課中三個(gè)成功實(shí)驗(yàn)，用CAI課件展??越大，E感越大，示出這三個(gè)電路圖，同時(shí)提出三個(gè)問題供學(xué)生思考： ?t即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實(shí)驗(yàn)表明：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路磁通量的變化率成正比，??即E∝。這就是?t法拉第電磁感應(yīng)定律。

（師生共同活動(dòng)，推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式）

設(shè)t1時(shí)刻穿過回路的磁通量為Φ1，t2時(shí)刻穿過回路的磁通量為Φ2，在時(shí)間Δt=t2－t1內(nèi)磁通量的變化量為ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的變化率??為，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?t為E，則

E=n?? ?t

甲

丙

問題1：在實(shí)

乙

驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?

問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系?

問題3：第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同?

穿過電路的Φ變化?產(chǎn)生E感?產(chǎn)生I感.E由全電路歐姆定律知I=，當(dāng)電路中的總電阻一定時(shí)，E感越大，I越大，R?r指針偏轉(zhuǎn)越大。

磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同。

教師：磁通量變化的快慢用磁通量的變化率來描述，即單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變?cè)趪H單位制中，電動(dòng)勢(shì)單位是伏（V），磁通量單位是韋伯（Wb），時(shí)間單位是秒（s），可以證明式中比例系數(shù)k=1，（同學(xué)們可以課下自己證明），則上式可寫成

??E=

?t化量，用公式表示為

??。從上面的三個(gè)實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們可歸納出什么結(jié)論呢？ ?t設(shè)閉合電路是一個(gè)n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時(shí)相當(dāng)于n個(gè)單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?/p>

??E=n

?t

問題：當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向跟磁感線

3、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如何計(jì)算呢？用CAI課件展示如圖所示電路，方向有一個(gè)夾角θ，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長度為L，以速感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用上面的公式計(jì)算嗎？ 度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？

解析：設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1，這時(shí)線框面積的變化量為

ΔS=LvΔt

穿過閉合電路磁通量的變化量為

ΔΦ=BΔS=BLvΔt

據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得

如圖所示電路，閉合電路的一部分導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

解析：可以把速度v分解為兩個(gè)分量：垂直于磁感線的分量v1=vsinθ和平行于磁感線的分量

E=

??=BLv ?t問題：當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向跟磁感線方向有一個(gè)夾角θ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用上面的公式計(jì)算嗎？

［強(qiáng)調(diào)］在國際單位制中，上式中B、L、v的單位分別是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v與B的夾角。v2=vcosθ。后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E=BLv1=BLvsinθ

討論：如果電動(dòng)機(jī)因機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)發(fā)生什么情況？這時(shí)應(yīng)采取什么措施？

學(xué)生討論，發(fā)表見解。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)就沒有了反電動(dòng)勢(shì)，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會(huì)很大，電動(dòng)機(jī)可能會(huì)燒毀。這時(shí)，應(yīng)立即切斷電源，進(jìn)行檢查。

④ 系統(tǒng)歸納： 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E

E=n

?? ?t4、反電動(dòng)勢(shì)

引導(dǎo)學(xué)生討論教材圖4.3-3中，電動(dòng)機(jī)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)是加強(qiáng)了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)？

學(xué)生討論后發(fā)表見解。

教師總結(jié)點(diǎn)評(píng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)削弱了電源的電流，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，線圈要維持原來的轉(zhuǎn)動(dòng)就必須向電動(dòng)機(jī)提供電能，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。

在國際單位制中，電動(dòng)勢(shì)單位是伏（V），磁通量單位是韋伯（Wb），時(shí)間單位是秒（s），E=BLv1=BLvsinθ

［強(qiáng)調(diào)］在國際單位制中，上式中B、L、v的單位分別是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v與B的夾角。⑤ 練習(xí)鞏固（課堂作業(yè)）：

【例1】如圖所示，有一彎成θ角的光滑金屬導(dǎo)軌POQ，水平放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，有一金屬棒MN與導(dǎo)軌的OQ邊垂直放置，當(dāng)金屬棒從O點(diǎn)開始以加速度a向右勻加速運(yùn)動(dòng)t秒時(shí)，棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成的回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少? 解：由于導(dǎo)軌的夾角為θ，開始運(yùn)動(dòng)t秒時(shí)，金屬棒切割磁感線的有效長度為： L=stanθ=12attanθ 2據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，這時(shí)金屬棒切割磁感線的速度為v=at 由題意知B、L、v三者互相垂直，有 E=BLv=B121attanθ·at=Ba2t3tanθ 2212

3Battanθ.2即金屬棒運(yùn)動(dòng)t秒時(shí)，棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成的回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是E= 【例2】（2001年上海）如圖所示，固定于水平面上的金屬框cdef，處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab擱在框架上，可無摩擦滑動(dòng).此時(shí)abed構(gòu)成一個(gè)邊長l的正方形，棒電阻r，其余電阻不計(jì)，開始時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。

（1）若以t=0時(shí)起，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，每秒增加量k，同時(shí)保持棒靜止，求棒中的感應(yīng)電流。

（2）在上述情況中，棒始終保持靜止，當(dāng)t=t1時(shí)需加垂直于棒水平外力多大?（3）若從t=0時(shí)起，磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小，當(dāng)棒以恒定速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，可使棒中不產(chǎn)生I感，則磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)怎樣隨時(shí)間變化?（寫出B與t的關(guān)系式）

解析：（1）據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

??E==kl2

?t回路中的感應(yīng)電流為

Ekl2I=? rr（2）當(dāng)t=t1時(shí)，B=B0+kt1 金屬桿所受的安培力為

kl2kl3F安=BIl=（B0+kt1）?l?(B0?kt1)rr據(jù)平衡條件，作用于桿上的水平拉力為

kl3F=F安=（B0+kt1）

r（3）要使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則通過閉合回路的磁通量不變，即

B0l2=Bl（l+v t）

解得

B=★鞏固練習(xí)

1.法拉第電磁感應(yīng)定律可以這樣表述：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小

（）A.跟穿過這一閉合電路的磁通量成正比 B.跟穿過這一閉合電路的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比 C.跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化率成正比 D.跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化量成正比 答案：C 點(diǎn)評(píng)：熟記法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容

2.將一磁鐵緩慢地或迅速地插到閉合線圈中同樣位置處，不發(fā)生變化的物理量有

（）

A.磁通量的變化率

B.感應(yīng)電流的大小 C.消耗的機(jī)械功率

D.磁通量的變化量 E.流過導(dǎo)體橫截面的電荷量

答案：DE 點(diǎn)評(píng)：插到同樣位置，磁通量變化量相同，但用時(shí)不同

3.恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一圓形閉合導(dǎo)線圈，線圈平面垂直于磁場(chǎng)方向，當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流

（）

A.線圈沿自身所在平面運(yùn)動(dòng) B.沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)

C.線圈繞任意一直徑做勻速轉(zhuǎn)動(dòng) D.線圈繞任意一直徑做變速轉(zhuǎn)動(dòng)

答案：CD 點(diǎn)評(píng)：判斷磁通量是否變化

4.一個(gè)矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞一個(gè)固定軸做勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線圈處于如圖所示

四、作業(yè)布置：

B0l l?vt① 課后作業(yè)

1、學(xué)習(xí)小組課下做一做教材13頁上“說一說”欄目中的小實(shí)驗(yàn)，思考并回答該欄目中的問題。

2、將“問題與練習(xí)”中的第2、3、6、7題做在作業(yè)本上，思考并完成其他題目。：

② 家庭作業(yè)：

課課練

五、其它資料（除板書設(shè)計(jì)）：

第二篇：法拉第電磁感應(yīng)定律教案

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§ 4.3 法拉第電磁感應(yīng)定律

編寫 薛介忠

【教學(xué)目標(biāo)】 知識(shí)與技能

● 知道什么叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

● 知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別Φ、ΔΦ、??

?t● 理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式 ● 知道E=BLvsinθ如何推得 ● 會(huì)用E?n???t和E=BLvsinθ解決問題

過程與方法

● 通過推導(dǎo)到線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv，掌握運(yùn)用理論知識(shí)探究問題的方法

情感態(tài)度與價(jià)值觀

● 從不同物理現(xiàn)象中抽象出個(gè)性與共性問題，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個(gè)性的辯證唯物主義思想

● 了解法拉第探索科學(xué)的方法，學(xué)習(xí)他的執(zhí)著的科學(xué)探究精神 【重點(diǎn)難點(diǎn)】

重點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律

難點(diǎn)：平均電動(dòng)勢(shì)與瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)區(qū)別 【教學(xué)內(nèi)容】 [導(dǎo)入新課]

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？ 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁通量發(fā)生變化的方式有哪些情況？ 恒定電流中學(xué)過，電路中產(chǎn)生電流的條件是什么？

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個(gè)電路中就一定有電動(dòng)勢(shì)。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。下面我們就來探討感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小決定因素。[新課教學(xué)] 一．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

1．在圖a與圖b中，若電路是斷開的，有無電流？有無電動(dòng)勢(shì)？

電路斷開，肯定無電流，但有電動(dòng)勢(shì)。2．電流大，電動(dòng)勢(shì)一定大嗎？

電流的大小由電動(dòng)勢(shì)和電阻共同決定，電阻一定的情況下，電流越大，表明電動(dòng)勢(shì)越大。

3．圖b中，哪部分相當(dāng)于a中的電源？螺線管相當(dāng)于電源。4．圖b中，哪部分相當(dāng)于a中電源內(nèi)阻？螺線管自身的電阻。

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。

分析圖4.2-

1、4.2-

3、4.2-

6、4.2-7中的電源是哪一部分。二．電磁感應(yīng)定律

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感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟什么因素有關(guān)？結(jié)合第二節(jié)中的幾個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，提出三個(gè)問題供學(xué)生思考：

問題1：在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么? 穿過電路的Φ變化?產(chǎn)生E感?產(chǎn)生I感.問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系? 由全電路歐姆定律知ER?rI=，當(dāng)電路中的總電阻一定時(shí)，E感越大，I越大，指針偏轉(zhuǎn)越大。

問題3：在圖4.2-2中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同? 磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同。

教師：磁通量變化的快慢用磁通量的變化率來描述，即單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化量，用公式表示為???t???t?？梢园l(fā)現(xiàn)，越大，E

感

越大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實(shí)驗(yàn)表明：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路磁通量的變化率成正比，即E∝???t。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。

（師生共同活動(dòng)，推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式）

設(shè)t1時(shí)刻穿過回路的磁通量為Φ1，t2時(shí)刻穿過回路的磁通量為Φ2，在時(shí)間Δt=t2－t1內(nèi)磁通量的變化量為ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的變化率為

E=k

???t???t，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，則

在國際單位制中，電動(dòng)勢(shì)單位是伏（V），磁通量單位是韋伯（Wb），時(shí)間單位是秒（s），可以證明式中比例系數(shù)k=1，（同學(xué)們可以課下自己證明），則上式可寫成

E=

???t

設(shè)閉合電路是一個(gè)n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時(shí)相當(dāng)于n個(gè)單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?/p>

E=n

???t

???t比較：磁通量Φ、磁通量的變化量△Φ、磁通量的變化率的意義

（1）磁通量Φ是穿過某一面積的磁感線的條數(shù)；磁通量的變化量△Φ=Φ1-Φ2表示磁通量變化的多少，并不涉及這種變化所經(jīng)歷的時(shí)間；磁通量的變化率??表示磁通量變化的快

?t慢。

（2）當(dāng)磁通量很大時(shí)，磁通量的變化量△Φ可能很小。同理，當(dāng)磁通量的變化量△Φ很大時(shí)，若經(jīng)歷的時(shí)間很長，則磁通量的變化率也可能較小。（3）磁通量Φ和磁通量的變化量△Φ的單位是Wb，磁通量變化率的單位是Wb／s。（4）磁通量的變化量△Φ與電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小沒有必然關(guān)系，穿過電路的△Φ≠0是電路中存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的前提；而磁通量的變化率與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小相聯(lián)系，大，電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，反之亦然。

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???t越百度空間“稚子居”整理收集——稚言智語志斂于中，中庸為道

（5）磁通量的變化率??，是Φ-t圖象上某點(diǎn)切線的斜率。

?t三．導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如何計(jì)算呢？如圖所示電路，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長度為L，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？

解析：設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1，這時(shí)線框面積的變化量為

ΔS=LvΔt

穿過閉合電路磁通量的變化量為

ΔΦ=BΔS=BLvΔt

據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得

E=

???t=BLv

問題：當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向跟磁感線方向有一個(gè)夾角θ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用上面的公式計(jì)算嗎？

如圖所示電路，閉合電路的一部分導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

解析：可以把速度v分解為兩個(gè)分量：垂直于磁感線的分量v1=vsinθ和平行于磁感線的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

E=BLv1=BLvsinθ

［強(qiáng)調(diào)］在國際單位制中，上式中B、L、v的單位分別是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v與B的夾角。比較：公式E=n???t與E=BLvsinθ的區(qū)別與聯(lián)系

???t???t（1）研究對(duì)象不同：E=n動(dòng)的一段導(dǎo)體。（2）物理意義不同：E=n的研究對(duì)象是一個(gè)回路，而E=BLvsinθ研究對(duì)象是磁場(chǎng)中運(yùn)

求得是Δt時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)Δt→0時(shí)，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；而E=BLvsinθ，如果v是某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則E也是該時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；若v為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

??（3）E=n求得的電動(dòng)勢(shì)是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不是回路中某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)。?t整個(gè)回路的電動(dòng)勢(shì)為零，其回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。

??（4）E=BLvsinθ和E=n本質(zhì)上是統(tǒng)一的。前者是后者的一種特殊情況。但是，當(dāng)導(dǎo)體

?t做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用E＝BLvsinθ求E比較方便；當(dāng)穿過電路的磁通量發(fā)生變化，??用E=求E比較方便。

?t四．反電動(dòng)勢(shì)

引導(dǎo)學(xué)生討論教材圖4.3-3中，電動(dòng)機(jī)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)是加強(qiáng)了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)？

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學(xué)生討論后發(fā)表見解。

教師總結(jié)點(diǎn)評(píng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)削弱了電源的電流，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，線圈要維持原來的轉(zhuǎn)動(dòng)就必須向電動(dòng)機(jī)提供電能，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。

討論：如果電動(dòng)機(jī)因機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)發(fā)生什么情況？這時(shí)應(yīng)采取什么措施？

學(xué)生討論，發(fā)表見解。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)就沒有了反電動(dòng)勢(shì)，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會(huì)很大，電動(dòng)機(jī)可能會(huì)燒毀。這時(shí)，應(yīng)立即切斷電源，進(jìn)行檢查。

若條件許可，盡可能演示p13“做一做”，進(jìn)而得出：I=【典型例題】

【例1】如圖所示，有一夾角為θ的金屬角架，角架所圍區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，方向與角架所在平面垂直，一段直導(dǎo)線ab，從角頂c貼著角架以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，求：

(1)t時(shí)刻角架的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；(2)t時(shí)間內(nèi)角架的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？ 解：（1）E＝BLv＝Bv2tanθ·t(2)???tB?S?tB·?12vt·vt·tanθt?12Bvtanθ·t

2E?E反R?ER

E＝?【例2】有一面積為S＝100cm2的金屬環(huán)，電阻為R＝0.1Ω，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里，則在t1－t2時(shí)間內(nèi)通過金屬環(huán)的電荷量為________C．(10－2C)

【當(dāng)堂反饋】

教材p13（1）、（4）【課堂小結(jié)】

1．法拉第電磁感應(yīng)定律：E=n

???t

2．導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=BLvsinθ，當(dāng)v⊥B時(shí)：E=BLv 3．電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，I=【課后作業(yè)】

教材p13～14（2）（3）（5）（6）（7）

E?E反R?ER

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第三篇：(精品)高二物理選修3-2第四章第4節(jié)《法拉第電磁感應(yīng)定律》學(xué)案

學(xué)校：臨清實(shí)高 學(xué)科：物理 編寫人：劉瞻

審稿人：侯智斌

選修3-2第四章第4節(jié)《法拉第電磁感應(yīng)定律》

課前預(yù)習(xí)學(xué)案

一、預(yù)習(xí)目標(biāo)

（1）．知道什么叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（2）．知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別Φ、ΔΦ、E?n???t

二、預(yù)習(xí)內(nèi)容

1、什么是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和反電動(dòng)勢(shì)

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，當(dāng)_________________，必產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

2、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么

電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟______________________成正比，這個(gè)規(guī)律就叫做法拉第電磁感應(yīng)定律，其表達(dá)式為_________________。

3．穿過一個(gè)電阻為R=1?的單匝閉合線圈的磁通量始終每秒鐘均勻的減少2Wb，則：（A）線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘減少2V(B)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是2V(C)線圈中的感應(yīng)電流每秒鐘減少2A

（D）線圈中的電流是2A 4．下列幾種說法中正確的是：

(B)線圈中的磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大(C)穿過線圈的磁通量越大，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大(D)線圈放在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大(E)線圈中的磁通量變化越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大

5．有一個(gè)n匝線圈面積為S，在?t時(shí)間內(nèi)垂直線圈平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化了?B，則這段時(shí)間內(nèi)穿過n匝線圈的磁通量的變化量為，磁通量的變化率為

，穿過一匝線圈的磁通量的變化量為

，磁通量的變化率為。

6．如圖1所示，前后兩次將磁鐵插入閉合線圈的相同位置，第一次用時(shí)0.2S，第二次用時(shí)1S；則前后兩次線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比

7．如圖2所示，用外力將單匝矩形線框從勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊緣勻速拉出．設(shè)線框的面積為S，磁感強(qiáng)度為B，線框電阻為R，那么在拉出過程中，通過導(dǎo)線截面的電量是______． 自主學(xué)習(xí)答案： 3.BD 4.D 5.S?B

三、提出疑惑

S?B?t S?B

S?B?t 6.5:1 7.SBR

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁通量發(fā)生變化的方式有哪些情況？

恒定電流中學(xué)過，電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個(gè)電路中就一定有電動(dòng)勢(shì)。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。下面我們就來探討感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小決定因素。

課內(nèi)探究學(xué)案

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

（1）．理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式，知道E=BLvsinθ如何推得。（2）．會(huì)用E?n???t和E=BLvsinθ解決問題。

學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：

重點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律的建立和理解 難點(diǎn)：

（1）.磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率三者的區(qū)別。

（2）.理解E=nΔφ/Δt是普遍意義的公式，計(jì)算結(jié)果是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于Δt時(shí)間內(nèi)的平均值，而E=BLv是特殊情況下的計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果一般是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于速度v的瞬時(shí)值。

二、學(xué)習(xí)過程

探究一：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

在圖a與圖b中，若電路是斷開的，有無電流？有無電動(dòng)勢(shì)？ 電路斷開，肯定無電流，但有電動(dòng)勢(shì)。

電動(dòng)勢(shì)大，電流一定大嗎？電流的大小由電動(dòng)勢(shì)和電阻共同決定。圖b中，哪部分相當(dāng)于a中的電源？螺線管相當(dāng)于電源。圖b中，哪部分相當(dāng)于a中電源內(nèi)阻？線圈自身的電阻。

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。

探究二：電磁感應(yīng)定律

問題1：在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么? 問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系? 問題3：第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同?

探究三：導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如何計(jì)算呢？用CAI課件展示如圖所示電路，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長度為L，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？

三.反思總結(jié)

教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。

-讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。

四 當(dāng)堂檢測(cè)

展示如圖所示電路，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長度為L，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？（課件展示）

解析：設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1，這時(shí)線框面積的變化量為

ΔS=LvΔt 穿過閉合電路磁通量的變化量為

ΔΦ=BΔS=BLvΔt 據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得

??E=?t=BLv 這是導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算更簡(jiǎn)捷公式，需要理解（1）B,L,V兩兩垂直

（2）導(dǎo)線的長度L應(yīng)為有效長度

（3）導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí)，E=0（4）速度V為平均值（瞬時(shí)值），E就為平均值（瞬時(shí)值）問題：當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向跟磁感線方向有一個(gè)夾角θ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用上面的公式計(jì)算嗎？ 教師：讓我們進(jìn)行下面的推導(dǎo)。用CAI課件展示如圖所示電路，閉合電路的一部分導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

解析：可以把速度v分解為兩個(gè)分量：垂直于磁感線的分量v1=vsinθ和平行于磁感線的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

E=BLv1=BLvsinθ

［強(qiáng)調(diào)］在國際單位制中，上式中B、L、v的單位分別是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v與B的夾角。

例題2：下列說法正確的是（）

? A.線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 ? B.線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大

? C.線圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 ? D.線圈中磁通量變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大

例題3：一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場(chǎng)放置，在0.5s內(nèi)穿過它的磁場(chǎng)從1T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

解：由電磁感應(yīng)定律可得E=nΔΦ/Δt① ΔΦ＝ ΔＢ×Ｓ②

由① ②聯(lián)立可得E=n ΔＢ×Ｓ/Δt 代如數(shù)值可得Ｅ＝１６Ｖ

課后練習(xí)與提高

1.法拉第電磁感應(yīng)定律可以這樣表述：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。ǎ〢.跟穿過這一閉合電路的磁通量成正比 B.跟穿過這一閉合電路的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比 C.跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化率成正比 D.跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化量成正比 點(diǎn)評(píng)：熟記法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容

2.將一磁鐵緩慢地或迅速地插到閉合線圈中同樣位置處，不發(fā)生變化的物理量有（）

A.磁通量的變化率 B.感應(yīng)電流的大小 C.消耗的機(jī)械功率 D.磁通量的變化量 E.流過導(dǎo)體橫截面的電荷量

點(diǎn)評(píng)：插到同樣位置，磁通量變化量相同，但用時(shí)不同

3.恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一圓形閉合導(dǎo)線圈，線圈平面垂直于磁場(chǎng)方向，當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流（）A.線圈沿自身所在平面運(yùn)動(dòng) B.沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)

C.線圈繞任意一直徑做勻速轉(zhuǎn)動(dòng) D.線圈繞任意一直徑做變速轉(zhuǎn)動(dòng) 點(diǎn)評(píng)：判斷磁通量是否變化

4.一個(gè)矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞一個(gè)固定軸做勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線圈處于如圖所示位置時(shí)，此線圈（）

A.磁通量最大，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小 B.磁通量最大，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 C.磁通量最小，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 D.磁通量最小，磁通量變化率最小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小

解析：這時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，磁通量為零，磁通量的變化率最大.5．一個(gè)N匝的圓線圈，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成30°角，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化，線圈導(dǎo)線規(guī)格不變.下列方法中可使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是（）

A.將線圈匝數(shù)增加一倍 B.將線圈面積增加一倍 C.將線圈半徑增加一倍 D.適當(dāng)改變線圈的取向 解析：A、B中的E雖變大一倍，但線圈電阻也相應(yīng)發(fā)生變化.6．如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將一個(gè)水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出，設(shè)運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中棒的取向不變且不計(jì)空氣阻力，則金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小將（）

A.越來越大

C.保持不變

B.越來越小 D.無法確定

點(diǎn)評(píng)：理解E=BLv中v是有效切割速度

7．如圖所示，C是一只電容器，先用外力使金屬桿ab貼著水平平行金屬導(dǎo)軌在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，到有一定速度時(shí)突然撤銷外力.不計(jì)摩擦，則ab以后的運(yùn)動(dòng)情況可能是

A.減速運(yùn)動(dòng)到停止 B.來回往復(fù)運(yùn)動(dòng) C.勻速運(yùn)動(dòng) D.加速運(yùn)動(dòng) 點(diǎn)評(píng)：電容器兩端電壓不變化則棒中無電流 8．橫截面積S=0.2 m2、n=100匝的圓形線圈A處在如圖所示的磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為0.02 T/s.開始時(shí)S未閉合，R1=4 Ω，R2=6Ω，C=30 μF，線圈內(nèi)阻不計(jì)，求：

（1）閉合S后，通過R2的電流的大?。?/p>

（2）閉合S后一段時(shí)間又?jǐn)嚅_，問S斷開后通過R2的電荷量是多少? 所以Q=CU2=30×10-6×0.04 C=7.2×10-6 C.答案：1.C,2.DE, 3.CD, 4.C, 5.CD, 6.C, 7.C

?B8:解：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率的大小為?t=0.02 T/s，B逐漸減弱，S?B所以E=n?t=100×0.02×0.2 V=0.4 V E?0.44?6I=R1?R2 A=0.04 A，方向從上向下流過R2.R2E?64?6（2）R2兩端的電壓為U2=

R1?R2×0.4 V=0.24 V

第四篇：高二物理內(nèi)能教案

教案示例 ——物體的內(nèi)能

一、教學(xué)目標(biāo)

1．知道分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能跟溫度有關(guān)，知道溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志．

2．知道什么是分子的勢(shì)能；知道改變分子間的距離必須克服分子力做功，因而分子勢(shì)能發(fā)生變化；知道分子勢(shì)能跟物體體積有關(guān)．

二、重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：物體的內(nèi)能和決定物體內(nèi)能的因素．

難點(diǎn)：分子間做功跟分子勢(shì)能變化的關(guān)系．

三、教與學(xué)

教學(xué)過程：

在自然界中能量的存在形式是多種多樣的，每種的運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的能．在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，由于物體的運(yùn)動(dòng)而使物體具有動(dòng)能，由于物體與地球之間存在相對(duì)作用，并由它們的相對(duì)位置決定了重力勢(shì)能，那么我們會(huì)自然地想到由于組成物體的大量分子都在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子間存在相互作用力，（分子力只與相對(duì)位置有關(guān)）也應(yīng)存在與此相對(duì)應(yīng)的能量．

（一）分子的動(dòng)能

溫度

1．分子動(dòng)能：組成物體的分子由于熱運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做分子動(dòng)能．

（1）大量分子的運(yùn)動(dòng)速率不盡相同，以中等速率者占多數(shù)．

在研究熱現(xiàn)象時(shí)，有意義的不是一個(gè)分子的動(dòng)能，而是大量分子動(dòng)能的平均值．

（2）平均動(dòng)能：物體里所有分子動(dòng)能的平均值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能．

2．溫度

（1）宏觀含義：溫度是表示物體的冷熱程度．

（2）微觀含義（即從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來看）：溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大．

【注意】

（1）同一溫度下，不同物質(zhì)分子的平均動(dòng)能都相同．但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不一定相同．所以分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率也不一定相同．

（2）溫度反映的是大量分子平均動(dòng)能的大小，不能反映個(gè)別分子的動(dòng)能大小，同一溫度下，各個(gè)分子的動(dòng)能不盡相同．

（二）分子勢(shì)能

1．分子勢(shì)能：由于分子間存在相互作用力，并由它們的相對(duì)位置決定的能叫做分子勢(shì)能．

2．分子力做功跟分子勢(shì)能變化的關(guān)系（類同于重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系）

分子力做正功時(shí)，分子勢(shì)能減少，分子力做負(fù)功時(shí)，分子勢(shì)能增加．

3．決定分子勢(shì)能的因素

（1）從宏觀上看：分子勢(shì)能跟物體的體積有關(guān)．

（2）從微觀上看：分子勢(shì)能跟分子間距離r有關(guān)．

①一般選取兩分子間距離很大（）時(shí)，分子勢(shì)能為零．

②在 的條件下，分子力為引力，當(dāng)兩分子逐漸靠近至 過程中，分子力做正功，分子勢(shì)能減?。?/p>

在 的條件下，分子力為斥力，當(dāng)兩分子間距離增大至 過程中，分子力也做正功，分子勢(shì)能也減?。?/p>

結(jié)論：當(dāng)兩分子間距離

（三）物體的內(nèi)能

1．物體的內(nèi)能：物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能．也叫做物體的熱力學(xué)能．

2．任何物體都具有內(nèi)能．因?yàn)橐磺形矬w都是由不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)并且相互作用著的分子所組成．

3．決定物體內(nèi)能的因素

時(shí)，分子勢(shì)能最?。ㄇ覟樨?fù)值）．

（1）從宏觀上看：物體內(nèi)能的大小由物體的摩爾數(shù)、溫度和體積三個(gè)因素決定．

（2）從微觀上看：物體內(nèi)能的大小由組成物體的分子總數(shù)，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的距離三個(gè)因素決定．

（四）物體的內(nèi)能跟機(jī)械能的區(qū)別

1．能量的形式不同．物體的內(nèi)能和物體的機(jī)械能分別跟兩種不同的運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)，內(nèi)能是由于組成物體的大量分子的熱運(yùn)動(dòng)及分子間的相對(duì)位置而使物體具有的能．而機(jī)械能是由于整個(gè)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)及其與它物體間相對(duì)位置而使物體具有的能．

2．決定能量的因素不同．內(nèi)能只與（給定）物體的溫度和體積有關(guān)，而與整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度路物體的相對(duì)位置無關(guān)．機(jī)械能只與物體的運(yùn)動(dòng)速度和跟其他物體的相對(duì)位置有關(guān)，與物體的溫度體積無關(guān)．

3．一個(gè)具有機(jī)械能的物體，同時(shí)也具有內(nèi)能；一個(gè)具有內(nèi)能的物體不一定具有機(jī)械能．

［例1］有兩個(gè)分子，用r表示它們之間的距離，當(dāng)力和引力相等，使兩分子從相距很遠(yuǎn)處（（時(shí)，兩分子間的斥）逐漸靠近，直至不能靠近為止）．在整個(gè)過程中兩分子間相互作用的勢(shì)能（）

A．一直增加

B．一直減小

C．先增加后減小

D．先減小后增加

【解析】根據(jù)動(dòng)和能的關(guān)系，分子勢(shì)能的變化是和分子力和功相聯(lián)系的．分子力對(duì)分子做正功，分子勢(shì)能減??；分子克服分子力做功，分子勢(shì)能增加．當(dāng)時(shí)，分子間引力和斥力相等，表現(xiàn)分子力等于零；當(dāng)表現(xiàn)出的分子力為引力；當(dāng)兩分子從 處靠近，直至

時(shí)，分子引力大于斥力，時(shí)分子引力小于斥力，表現(xiàn)出分子力為斥力，在 為止的整個(gè)過程中，當(dāng)

時(shí)分子力做正功，使分子勢(shì)能減少，當(dāng)當(dāng)

時(shí)，則分子克服分子力做功，分子勢(shì)能增加，不難看出，時(shí)分子勢(shì)能最小。

正確選項(xiàng)為D．

［例2］若已知分子勢(shì)能增大，則在這個(gè)過程中（）

A．一定克服分子力做功

B．分子力一定減小

C．分子間距離的變化情況無法確定

D．以上說法都不正確

【解析】分子勢(shì)能增大，說明分子力一定做負(fù)功，或者說一定克服分子力做功，所以選項(xiàng)A正確．我們知道，當(dāng)減??；當(dāng)

時(shí)，分子勢(shì)能增大說明r增大，分子力 時(shí)，分子勢(shì)能增大說明r減小，分子力增大，因題目未說明初始狀態(tài)分子間的距離r是大于、小于或等于，所以對(duì)分子力和分子距離的變化情況無法確定，選項(xiàng)C正確，B和D錯(cuò)誤．

［例3］有甲、乙兩種氣體，如果甲氣體內(nèi)分子平均速率比乙氣體內(nèi)平均速率大，則（）

A．甲氣體溫度，一定高于乙氣體的溫度

B．甲氣體溫度，一定低于乙氣體的溫度

C．甲氣體的溫度可能高于也可能低于乙氣體的溫度

D．甲氣體的每個(gè)分子運(yùn)動(dòng)都比乙氣體每個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的快

［解析］正確答案是C．A認(rèn)為氣體分子平均速率大，溫度就高，這是對(duì)氣體溫度的微觀本質(zhì)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，氣體溫度是氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，而分子的平均動(dòng)能不僅與分子的平均速率有關(guān)，還與分子的質(zhì)量有關(guān)．本題涉及兩種不同氣體（即分子質(zhì)量不同），它們的分子質(zhì)量無法比較．因而無法比較兩種氣體溫度的高低．故A、B錯(cuò)，C正確，速率的平均值大，并不一定每個(gè)分子速率都大，故D錯(cuò)．

［例4］用力拉著鐵塊在水平面上運(yùn)動(dòng)，鐵塊內(nèi)能和機(jī)械能有沒有變化？

【解析】當(dāng)?shù)孛婀饣瑫r(shí)，鐵塊由受到外力后將做加速運(yùn)動(dòng)，速度越來越大，但勢(shì)能保持不變，所以鐵塊的機(jī)械能增加，增加的機(jī)械能等于外力對(duì)它所做的功．由于運(yùn)動(dòng)過程中，鐵塊所含的分子數(shù)，分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子勢(shì)能都不變化，因而鐵塊內(nèi)能不變．

當(dāng)?shù)孛娌还饣瑫r(shí)，鐵塊運(yùn)動(dòng)中時(shí)刻受摩擦力的作用，若所受外力等于地面摩擦力，鐵塊將勻速運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能不變．若所受外力大于地面的摩擦力，鐵塊做加速運(yùn)動(dòng)，克服摩擦做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，其中一部分使鐵塊溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，鐵塊的機(jī)械能和內(nèi)能都增加．

【小結(jié)】物體的內(nèi)能是組成物體的所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和．溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志．

教案點(diǎn)評(píng)：

本節(jié)重點(diǎn)物體的內(nèi)能和決定物體內(nèi)能的因素．教案圍繞這些重點(diǎn)，對(duì)分子的動(dòng)能、溫度、平均動(dòng)能、分子勢(shì)能及其關(guān)系等知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，同時(shí)結(jié)合例題分析，由淺入深，思路明確，合理使用此教案可以達(dá)到較好的教學(xué)效果．

第五篇：高二物理萬有引力定律教案

高二物理萬有引力定律教案

【摘要】查字典物理網(wǎng)小編編輯整理了高二物理教案：萬有引力定律，供廣大同學(xué)們?cè)谑罴倨陂g，復(fù)習(xí)本門課程，希望能幫助同學(xué)們加深記憶，鞏固學(xué)過的知識(shí)!

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能

1.了解萬有引力定律得出的思路和過程，知道地球上的重物下落與天體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。

2.知道萬有引力是一種存在于所有物體之間的吸引力，知道萬有引力定律的適用范圍。

3.會(huì)用萬有引力定律解決簡(jiǎn)單的引力計(jì)算問題，知道萬有引力定律公式中r的物理意義，了解引力常量G的測(cè)定在科學(xué)歷史上的重大意義。

4.了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義。

過程與方法

1.通過演繹牛頓當(dāng)年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程，體會(huì)在科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜想與求證 的重要性。

2.體會(huì)推導(dǎo)過程中的數(shù)量關(guān)系.情感、態(tài)度與價(jià)值觀

1.感受自然界任何物體間引力的關(guān)系，從而體會(huì)大自然的奧秘.2.通過演繹牛頓當(dāng)年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程和卡文迪許測(cè)定萬有引力常量的實(shí)驗(yàn)，讓

學(xué)生體會(huì)科學(xué)家們勇于探索、永不知足的精神和發(fā)現(xiàn)真理的曲折與艱辛。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

1.萬有引力定律的推導(dǎo)過程，既是本節(jié)課的重點(diǎn)，又是學(xué)生理解的難點(diǎn)。

2.由于一般物體間的萬有引力極小，學(xué)生對(duì)此缺乏感性認(rèn)識(shí)。

教學(xué)方法

探究、講授、討論、練習(xí)

教 學(xué) 活 動(dòng)

(一)引入新課

復(fù)習(xí)回顧上節(jié)課的內(nèi)容

如果行星的運(yùn)動(dòng)軌道是圓，則行星將作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件可知，行星必然要受到一個(gè)引力。牛頓認(rèn)為這是太陽對(duì)行星的引力，那么，太陽對(duì)行星的引力F提供行星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。

學(xué)生活動(dòng)： 推導(dǎo)得

將V=2r/T代入上式得

利用開普勒第三定律 代入上式

得到：

師生總結(jié)：由上式可得出結(jié)論：太陽對(duì)行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽的距離的二次方成反比。即：F

教師：牛頓根據(jù)其第三定律：太陽吸引行星的力與行星吸引太陽的力是同性質(zhì)的作用力，且大小相等。于是提出大膽的設(shè)想：既然這個(gè)引力與行星的質(zhì)量成正比，也應(yīng)跟太陽的質(zhì)量M成正比。即：F

寫成等式就是F=G(其中G為比例常數(shù))

(二)進(jìn)行新課

教師：牛頓得到這個(gè)規(guī)律以后是不是就停止思考了呢?假如你是牛頓，你又會(huì)想到什么呢? 學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想一：既然行星與太陽之間的力遵從這個(gè)規(guī)律，那么其他天體之間的力是否也遵從這個(gè)規(guī)律呢?(比如說月球與地球之間)

師生： 因?yàn)槠渌祗w的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與之類似,根據(jù)前面的推導(dǎo)所以月球與地球之間的力，其他行星的衛(wèi)星和該行星之間的力，都滿足上面的規(guī)律,而且都是同一種性質(zhì)的力。

教師：但是牛頓的思考還是沒有停止。假如你是牛頓，你又會(huì)想到什么呢?

學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想二：地球與月球之間的力，和地球與其周圍物體之間的力是否遵從相同的規(guī)律?

教師：地球?qū)υ虑虻囊μ峁┫蛐牧?，即F= =ma

地球?qū)ζ渲車矬w的力，就是物體受到的重力，即F=mg 從以上推導(dǎo)可知：地球?qū)υ虑虻囊ψ駨囊陨弦?guī)律，即F=G

那么，地球?qū)ζ渲車矬w的力是否也滿足以上規(guī)律呢?即F=G

此等式是否成立呢?

已知：地球半徑R=6.37106m , 月球繞地球的軌道半徑r=3.8108 m ，月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期T=27.3天, 重力加速度g=9.8

(以上數(shù)據(jù)在當(dāng)時(shí)都已經(jīng)能夠精確測(cè)量)

提問：同學(xué)們能否通過提供的數(shù)據(jù)驗(yàn)證關(guān)系式F=G 是否成立?

學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

假設(shè)此關(guān)系式成立，即F=G

可得： =ma=G F=mg=G

兩式相比得： a/g=R2 / r2

但此等式是在以上假設(shè)成立的基礎(chǔ)上得到的，反過來若能通過其他途徑證明此等式成立，也就證明了前面的假設(shè)是成立的。代人數(shù)據(jù)計(jì)算：

a/g1/3600

R2 / r21/3600

即a/g=R2 / r2 成立，從而證明以上假設(shè)是成立的，說明地球與其周圍物體之間的力也遵從相同的規(guī)律，即F=G

這就是牛頓當(dāng)年所做的著名的月-地檢驗(yàn)，結(jié)果證明他的猜想是正確的。從而驗(yàn)證了地面上的重力與地球吸引月球、太陽吸引行星的力是同一性質(zhì)的力，遵守同樣的規(guī)律。

教師：不過牛頓的思考還是沒有停止，假如你是牛頓，此時(shí)你又會(huì)想到什么呢? 學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想三：自然界中任何兩個(gè)物體間的作用力是否都遵從相同的規(guī)律?

牛頓在研究了這許多不同物體間的作用力都遵循上述引力規(guī)律之后。于是他大膽地把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個(gè)物體間，于1687年正式發(fā)表了具有劃時(shí)代意義的萬有引力定律。

萬有引力定律

①內(nèi)容

自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。

②公式

如果用m1和m2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，用r表示它們的距離，那么萬有引力定律可以用下面的公式來表示(其中G為引力常量)

說明：1.G為引力常量，在SI制中，G=6.6710-11Nm2/kg2.2.萬有引力定律中的物體是指質(zhì)點(diǎn)而言，不能隨意應(yīng)用于一般物體。

a.對(duì)于相距很遠(yuǎn)因而可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體，公式中的r 就是指兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離;

b.對(duì)均勻的球體，可以看成是質(zhì)量集中于球心上的質(zhì)點(diǎn)，這是一種等效的簡(jiǎn)化處理方法。

教師：牛頓雖然得到了萬有引力定律，但并沒有很大的實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)時(shí)他沒有辦法測(cè)定引力常量G的數(shù)值。直到一百多年后英國的另一位物理學(xué)家卡文迪許才用實(shí)驗(yàn)測(cè)定了G的數(shù)值。

利用多媒體演示說明卡文迪許的扭秤裝置及其原理。

扭秤的主要部分是這樣一個(gè)T字形輕而結(jié)實(shí)的框架，把這個(gè)T形架倒掛在一根石英絲下。若在T形架的兩端施加兩個(gè)大小相等、方向相反的力，石英絲就會(huì)扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度。力越大，扭轉(zhuǎn)的角度也越大。反過來，如果測(cè)出T形架轉(zhuǎn)過的角度，也就可以測(cè)出T形架兩端所受力的大小?，F(xiàn)在在T形架的兩端各固定一個(gè)小球，再在每個(gè)小球的附近各放一個(gè)大球，大小兩個(gè)球間的距離是可以較容易測(cè)定的。根據(jù)萬有引力定律，大球會(huì)對(duì)小球產(chǎn)生引力，T形架會(huì)隨之扭轉(zhuǎn)，只要測(cè)出其扭轉(zhuǎn)的角度，就可以測(cè)出引力的大小。當(dāng)然由于引力很小，這個(gè)扭轉(zhuǎn)的角度會(huì)很小。怎樣才能把這個(gè)角度測(cè)出來呢?卡文迪許在T形架上裝了一面小鏡子，用一束光射向鏡子，經(jīng)鏡子反射后的光射向遠(yuǎn)處的刻度尺，當(dāng)鏡子與T形架一起發(fā)生一個(gè)很小的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刻度尺上的光斑會(huì)發(fā)生較大的移動(dòng)。這樣，就起到一個(gè)化小為大的效果，通過測(cè)定光斑的移動(dòng)，測(cè)定了T形架在放置大球前后扭轉(zhuǎn)的角度，從而測(cè)定了此時(shí)大球?qū)π∏虻囊??？ㄎ牡显S用此扭秤驗(yàn)證了牛頓萬有引力定律，并測(cè)定出萬有引力恒量G的數(shù)值。這個(gè)數(shù)值與近代用更加科學(xué)的方法測(cè)定的數(shù)值是非常接近的。

卡文迪許測(cè)定的G值為6.75410-11 Nm2/kg2，現(xiàn)在公認(rèn)的G值為6.6710-11 Nm2/kg2。由于萬有引力恒量的數(shù)值非常小，所以一般質(zhì)量的物體之間的萬有引力是很小的，我們可以估算一下，兩個(gè)質(zhì)量50kg的同學(xué)相距0.5m時(shí)之間的萬有引力有多大(可由學(xué)生回答：約6.6710-7N)，這么小的力我們是根本感覺不到的。只有質(zhì)量很大的物體對(duì)一般物體的引力我們才能感覺到，如地球?qū)ξ覀兊囊Υ笾戮褪俏覀兊闹亓Γ虑驅(qū)Ｑ蟮囊?dǎo)致了潮汐現(xiàn)象。而天體之間的引力由于星球的質(zhì)量很大，又是非常驚人的：如太陽對(duì)地球的引力達(dá)3.561022N。

教師：萬有引力定律建立的重要意義