物理选修3-2课本电子版
本课本介绍了物理选修3-2的一些重要内容，主要分为三
大部分：热力学、统计力学、和热输运。
首先是热力学，它是研究物质内部结构及状态变化的一门学科，是物理学的一个重要分支。它研究的内容包括：物质的能量和热力学性质，温度，热能，热力学过程，以及物质在热力学过程中的性质变化等。热力学还涉及到物质的状态变化，包括可逆热力学过程和不可逆热力学过程。
其次是统计力学，它是一门研究物质的性质的学科，以及物质的机械性质的学科。它研究的内容包括：统计力学的基本概念，统计力学的基本方程，热动力学，分子动力学，热力学，热输运，热稳定性，热激发性等物理概念。
第三节楞次定律 教学目标: （一）知识与技能 1．掌握楞次定律的内容,能运用楞次定律判断感应电流方向。 2．培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。 3．能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向 4．掌握右手定则,并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。 （二）过程与方法 1．通过实践活动,观察得到的实验现象,再通过分析论证,归纳总结得出结论。 2．通过应用楞次定律判断感应电流的方向,培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 在本节课的学习中,同学们直接参与物理规律的发现过程,体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受,并在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。 教学重点:楞次定律的理解和应用 教学难点:楞次定律的理解和应用 教学方法:教师启发讲授,学生讨论 教学用具:干电池、灵敏电流表、外标有明确绕向的大线圈、条形磁铁、导线。教学过程: （一）引入新课 ［演示］按下图将磁铁从线圈中插入和拔出,引导学生观察现象,提出:
①为什么在线圈内有电流？ ②插入和拔出磁铁时,电流方向一样吗？为什么？ ③怎样才能判断感应电流的方向呢？ 本节我们就来学习感应电流方向的判断方法。 （二）新课教学 演示实验 ［实验目的］研究感应电流方向的判定规律。 ［实验步骤］ （1）按右图连接电路,闭合开关,记录下G中流入电流 方向与电流表G中指针偏转方向的关系。（如电流从左接线 柱流入,指针向右偏还是向左偏?） （2）记下线圈绕向,将线圈和灵敏电流计构成通路。 （3）把条形磁铁N极（或S极）向下插入线圈中,并从线圈中拔出,每次记下电流表中指针偏转方向,然后根据步骤（1）结论,判定出感应电流方向,从而可确定感应电流的磁场方向。 学生活动内容 根据实验结果,填表: 磁铁运动情况N极下插N极上拔S极下插S极上拔磁铁产生磁场方向 线圈磁通量变化 感应电流磁场方向 通过上面的实验,同学们发现了什么? 学生活动内容 当磁铁移近或插入线圈时,线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当磁铁离开线圈或从线圈中拔出时,线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。 当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同。
1传感器及其工作原理 课堂合作探究 问题导学 一、传感器的工作原理 活动与探究1 1．试分析传感器在控制电路中的作用。 2．在日常生活中，哪些用具可通过手动或其他方法实现？ 迁移与应用1 下列说法正确的是（） A．传感器担负着信息采集的任务 B．干簧管是一种能够感知磁场的传感器 C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件 D．传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具 对传感器的理解 1．传感器能够感受到的外界信息分为：力、磁、温度、光、声、化学成分等非电学量。 2．认识一些制作传感器的元器件 （1）光敏电阻：光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小。 作用：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 （2）热敏电阻：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，且阻值随温度变化非常明显。 作用：半导体热敏电阻也可以用作温度传感器。 （3）霍尔元件：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。 二、敏感元件的分类及异同点 活动与探究2 1．半导体电阻与金属电阻的电阻率有何区别？热敏电阻的伏安特性曲线与金属电阻的伏安特性曲线有何区别？ 2．光敏电阻受到光的照射时电阻如何变化？试分析电阻变化的原因。 迁移与应用2 如图为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是（） A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的 B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的 C．图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高
课前·预习导学 【预习导引】 1．（1）非电学 电学量 通断 （2）敏感元件 2．软磁性材料 开关 感知磁场 3．（1）越小 （2）不好 增多 变好 （3）光照强弱 电阻 4．减小 增大 金属 温度 电阻 预习交流：答案：利用热敏电阻的有：冰箱启动器、电饭锅等；利用光敏电阻的有：照相机、光控开关、报警器、验钞机等。 5．（2）k IB d （3）磁感应强度 电压 课堂·合作探究 【问题导学】 活动与探究1：1．答案：传感器的作用就是将不便于测量和控制的非电学量转化为便于测量和控制的电学量。 2．答案：话筒可以将声音转化成为变化的电流；在超市买东西后，将东西放在电子秤上，可将压力转化为电压；电熨斗加热到一定温度后，自动停止工作，可将温度转化为电路的通断。 迁移与应用1：ABD 解析：传感器的任务就是采集信息，A 正确；干簧管的主要构造是由平时不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的，它们靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触，B 正确；由传感器的定义知，D 正确。 活动与探究2：1．答案：半导体材料的导电机理与金属不同，其电阻率受多种因素的影响，如光照、压力、温度等，且电阻率对这些环境因素特别敏感。金属电阻的电阻率对这些因素不敏感。热敏电阻对温度敏感，随温度升高其电阻率明显变化，所以热敏电阻的伏安特性曲线是一条弯曲程度较大的曲线，而金属电阻的伏安特性曲线接近直线。 2．答案：光敏电阻在光的照射下，其电阻变小，原因是在光的照射下，电子获得足够的能量变为自由电子，同时也形成更多的空穴，使光敏电阻的导电性能明显增强，电阻减小。 迁移与应用2：BD 解析：热敏电阻是由半导体材料制成的，其稳定性差，测温范围小，但灵敏度高，其电阻随着温度的升高而减小。金属电阻阻值随温度的升高而增大，图线1是金属电阻，图线2是热敏电阻。 当堂检测 1．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（ ） ①温度传感器 ②光传感器 ③声音传感器 ④热传感器 A ．①② B ．②③ C ．③④ D ．②④ 答案：B 解析：能感知声音和光照情况，说明电路中接入了光传感器和声音传感器，故B 正确。 2．有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为（ ） A ．改变湿度 B ．改变温度 C ．改变磁场 D ．改变电容 答案：D 解析：根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机电热器工作，手撤离后电热器停止工作。人体是导体，可以与其他导体构成电容器。手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D 正确。 3．关于干簧管，下列说法正确的是（ ） A ．干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B ．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C ．干簧管接入电路中相当于开关的作用
电能的输送 【核心素养】 通过《电能的输送》的学习过程，培养学生主动探究、发现问题、解决问题；教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯。 【教学目标】 1.知道为什么要远距离输电、“便于远距离输送”是电能的优点之一，掌握高压输电的过程。 2.掌握降低输电损耗的两个途径。 3.了解电网供电的优点和意义。 【教学重点难点】 1.输电线上电压损失与功率损失产生的原因及如何减少两种损耗。 2.高压输电电路图画法及电路图中三个回路的电压、电流、功率的关系。 【教学方法】 讲授法、演示实验法、分组讨论法、PPT 展示。 【教学过程】 一．复习第四节重要知识点（采用提问全班学生的形式来复习，同时在PPT 上展示复习的知识点） 1.变压器的工作原理：利用电磁感应把原线圈的电能传输给副线圈，副线圈把电能传递给负载。 2.理想变压器的基本规律： 电压关系： 电流关系： 功率关系： 3.变压器的结构示意图和电路中的画法。 2 121n n U U =1221n n I I =2 1P P =
二．为什么要远距离输电？ 通过PPT展示核心城市“北京”、“上海”、“广州”、“香港”四幅美丽的夜景图。（一）师生互动环节 教师：如此美丽的夜景，如果没有电，还能看到这些美景吗？ 学生回答：不能 教师：电从哪里来？ 学生回答：发电厂 教师：怎么样把电能送过来？ 学生回答：用两根导线连接发电厂和用户即可把电能输送过来 教师：我们国家著名的发电厂有哪些？” （二）教师通过PPT讲授 用PPT展示“秦山核电站”、“内蒙古准格尔热电厂”、“三峡水电站”、“达板城风力发电站”，用PPT把发电厂和核心城市的位置标在国家地图上，学生会发现两个位置相距甚远，故需要远距离输电。 三．输送电能有哪些基本要求？（采用边提问学生边解释、总结的方式来完成）可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。 保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。 经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。 四．降低输电损耗的两个途径。
一、降低输电损耗的两个途径┄┄┄┄┄┄┄┄① 1．输送电能的基本要求 (1)可靠：指保证供电线路可靠地工作，少有故障。 (2)保质：保证电能的质量——电压和频率稳定。 (3)经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。 2．降低输电损耗的两个途径 要减少输电线路上的功率损失，由公式P损＝I2R线知，必须减小输电线电阻或减小输电电流。 (1)要减小电阻，从R＝ρl S看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面积， 但过粗的导线会耗费太多的金属材料，同时也给铺设线路带来困难；还可以选用电阻率较小的金属材料。 (2)从公式P＝IU来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提高输电电压。 前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。 [注意] (1)现代远距离输电都采用高压输电。目前我国远距离送电采用的电压有110 kV, 220 kV, 330 kV，输电干线已采用550 kV，西北电网甚至达到750 kV。 (2)输电电压并不是越高越好。电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多。 (3)实际输送电能时，要综合考虑输送功率、距离、技术和经济要求等选择合适的电压。 ①[判一判] 1．仅仅从减少能量损失的角度看，输送功率一定的情况下，输电电压越高，损失的能量越少(√) 2．在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越粗的导线损失的电压越小(√) 3．输电线电阻为R，输电电压为U，则功率损失ΔP＝U2 R(×)
4．一般情况下高压输电的导线是铜铝合金而不是银，原因是同种情况下，使用银材料，输电线损失的功率大(×) 二、电网供电┄┄┄┄┄┄┄┄② 1．远距离输电基本原理 在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压。 2．电网 通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络。 3．电网输电的优点 (1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益。 (2)减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量。 (3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。 [说明] (1)电能输送的三个回路 电源回路、输送回路、用户回路(如图所示)。 (2) 发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1(升压变压器的原线圈)，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为：P1＝P损＋P用户。 ②[判一判] 1．从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电(×) 2．使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压(√) 3．高压交流输电不存在感抗和容抗引起的损耗(×) 4．采用高压输电的优点是可加快输电的速度(×)
学案2 描述交流电的物理量 [学习目标定位] 1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系.2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值只是简单意义的平均.3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算． 1．线圈在某一段时间内从一个位置转动到另一个位置的过程中产生的平均电动势为E ＝N ΔΦΔt . 2．恒定电流产生电热的计算遵循焦耳定律，Q ＝I 2Rt . 一、周期和频率 1．周期：交变电流作一次周期性变化所需的时间，叫做它的周期，通常用T 表示，单位 是s. 2．频率：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，叫做它的频率，通常用f 表示，单位是Hz. 3．周期和频率互为倒数，即T ＝1f 或f ＝1 T . 4．线圈转动的角速度ω等于频率的2π倍，即ω＝2πf . 二、峰值有效值 1．峰值：U m 和I m 分别表示了在一个周期内电压和电流所能达到的最大值． 2．交变电压的峰值不能超过(选填“超过”或“低于”)电容器、二极管等元器件所能承受的电压，否则就有被击穿而损坏的危险． 3．有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的，如果交流电与某一直流电通过同一电阻，在相同的时间内所产生的热量相等，则这个直流电的电流和电压值，就分别称为相应交流电的电流和电压的有效值． 4．正弦式交变电流的有效值I 、U 与峰值I m 、U m 的关系：I ＝ 22I m ，U ＝2 2 U m . 5．人们通常说的家庭电路的电压是220 V ，指的是有效值．使用交流电表测出的数值是正弦交流电的有效值． 一、周期和频率 [问题设计] 如图1所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？
第一章 电磁感应 1． 磁通量 穿过某一面积的磁感线条数；标量，但有正负； Φ=BS ·sin θ；单位Wb ，1Wb=1T ·m 2 。 2． 电磁感应现象 利用磁场产生电流的现象；产生的电流叫感应电流，产生的电动势叫感应电动势；产生的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。 3． 感生电场 变化的磁场在周围激发的电场。 4． 感应电动势 分为感生电动势和动生电动势；由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势，由于导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势；产生感应电动势的导体相当于电源。 5． 楞次定律 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化；判定感应电流和感应电动势方向的一般方法；适用于各种情况的电磁感应现象。 6． 右手定则 让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导体做切割磁感线运动的方向，四指的指向就是导体内部产生的感应电流或感应电动势的方向；仅适用导体切割磁感线的情况。 7． 法拉第电磁感应定律 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；E=n t ??Φ 。 8． 动生电动势的计算 法拉第电磁感应定律特殊情况；E=Blv ·sin θ。 9． 互感 两个相互靠近的线圈中，有一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感生电动势，这种现象叫做互感，这种电动势叫做互感电动势；变压器的原理。 10．自感 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。 11．自感电动势 由于自感而产生的感应电动势；自感电动势阻碍导体自身电流的变化；大小正比于电流的变化率；E=L t I ??；日光灯的应用。 12．自感系数 上式中的比例系数L 叫做自感系数；简称自感或电感；正比于线圈的长度、横截面积、匝数；有铁芯比没有时要大得多。 13．涡流 线圈中的电流变化时，在附近导体中产生的感应电流，这种电流在导体内自成闭合回路，很像水的漩涡，因此称作涡电流，简称涡流。 第二章 直流电路 1． 电流 电荷的定向移动；单位是安，符号A ；规定正电荷定向移动的方向为正方向；宏观定义I= t q ； 微观解释I=neSv ，n 为单位体积的电荷数，e 是每个自由电荷的电量，S 为横截面积，v 是定向移动的速率。 2． 电阻 导体两端电压与电流的比值；R=I U 。 3． 电阻率 导体材料自身的性质。电阻率与温度有关，一般金属的电阻率随温度升高而增大，绝缘体和半导体随温度升高而减小，电阻率为零是称做超导。 4． 电阻定律 R=ρ S l ，S 为导体横截面积，l 为电阻丝长度， ρ为电阻率。 5． 电阻的连接 串联和并联。 6． 电功 导体内静电力对自由电荷做的功；W=UIt ；单位是焦。 7． 电功率 单位时间内电流做的功；P=t W =UI ；单位是 瓦。 8． 电热 电流流过导体产生的热量；由焦耳定律计算，Q=I 2 Rt 。 9． 电功与电热的关系 在纯电阻电路中，W=Q ；在非纯电阻电路中，W>Q 。
交流电 1. 理解描述交变电流的物理量的含义、电感和电容对交变电流的影响和了解三相交变电流 2. 学会分析交流的产牛及变化规律、交流电的图象、感抗与容抗。 -、交变电流产生 交变电流： ______ 都随吋间作 _______ 变化的电流叫做交变电流，简称交流。如图所示(b)、 (c)、(e)所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫 ___________ o 如图(b)所示。而(a)、(d)为直流其中(a)为恒定电流。 二、正弦交流的产生及变化规律 (1) ＞产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时 间按正弦规律变化的。即正弦交流。 (2) 、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性血。这一位置穿过线圈的磁 通0 (a) i' 乍d
量最大，但切割边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。 ⑶、规律：从中性面开始计时，则* __________ o用.”表示峰值________ 则* ________ 在纯电阻
三、表征交变电流大小物理量 (1) 瞬时值：对应某一时刻的交流的值，用小写字母X表示，e i u (2) 峰值：即最大的瞬时值。大写字母表示，Um I m e m £ m= n S B3 I m= £ m/ R 注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为£讯二NBS3,即仅由匝数N,线圈面积S,磁感强度B和角速度3四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 ⑶有效值： a、 _____________________________ 意义：描述交流电的物理量 b、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值。 c、_____________________________________________ 正弦交流的有效值与峰值Z间的关系是£= 1= U= ________________________________________ , e、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。 f、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 (4) 峰值、有效值、平均值在应用上的区别。 峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。若对含电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值。 交流的有效值是按热效应來定义的，对于一个确定的交流來说，其有效值是一定的。而平均值一AO 是由公式£ = n—确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相A/ 同的。如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小 为？= 竺竺二却竺冬，而一周期内的平均电动势却为零。在计算交流通过电阻产生的热功171 2 率吋，只能用有效值，而不能用平均值。在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用有效值。 在实际应用屮，交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效 值，交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是有效值，解题屮，若题 示不加特别说明，提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。 (5) 表征交变电流变化快慢的物理量 a、周期T：电流完成一次周期性变化所用的时间。单位：s. b、频率f：一秒内完成周期性变化的次数。单位：H乙 c、角频率3：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度。单位：rad/s. d、角速度、频率、周期，的关系w=2^f= — T (6) 疑难辨析 交流电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正比。当线圈在匀强磁场屮匀速转
学习目标知识脉络 1.知道交变电流的周期、频率以及它们 之间的关系. 2.知道正弦式交变电流最大值和有效值 之间的关系. 3.掌握正弦式交变电流的有效值和计算 方法并会应用．(重点、难点) 4.掌握交变电流的平均值，并会区分有 效值和平均值．(难点) 描述交变电流的物理量 [先填空] 1．交变电流的周期和频率 (1)周期：交变电流完成一次周期性变化所需要的时间，用T表示，国际单位：秒(s)． (2)频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，用f表示，国际单位：赫兹(Hz)． (3)周期、频率的关系：T＝或f＝. (4)正弦式交变电流：电流的大小和方向随时间按正弦规律变化． (5)我国交流电的周期和频率：家用交变电流的周期为0.02_s，频率为50_Hz，电流方向在1 s内改变100次． 2．交变电流的最大值和有效值
【提示】不是，有效值是一种等效替代，把恒定电流与交变电流通入相同的电阻，经过相同的时间，产生相同的电热，我们就把这一恒定电流的值叫做交变电流的有效值．有效值是用来计算电功率、导体产生的热量．这里的相同时间是指较长时间或者是周期的整数倍．有效值不是平均值，这是两个完全不同的物理量． [合作探讨] 交变电流的最大值和有效值是描述交变电流的重要物理量． 探讨1：交变电流的有效值是根据什么定义的？ 【提示】根据电流的热效应来定义的． 探讨2：交变电流的有效值定义中的三个“相同”具体指的是什么？ 【提示】相同电阻、相同时间、相同热量． [核心点击] 1．对交变电流有效值的理解 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应(电流通过电阻发热)进行定义的，所以进行有效值计算时，要紧扣电流通过电阻发热(或热功率)进行计算，计算时“相同时间”应取周期的整数倍，一般取一个周期． (2)非正弦式交变电流的有效值，应按有效值的定义计算． (3)在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值，如电功率的计算式P＝UI 中，U、I均为有效值；若计算通过电路某一横截面的电量，必须用交变电流的平均值．
物理选修3-2第五章交变电流 第一节交变电流 肥城市第六高级中学汪顺安 ●教学目标 一、知识目标 1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面. 2.掌握交变电流的变化规律及表示方法. 3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义. 二、技能目标 1.掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）. 2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力. 3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力. 三、情感态度目标 培养学生理论联系实际的思想. ●教学重点 交变电流产生的物理过程的分析. ●教学难点 交变电流的变化规律及应用. ●教学方法 演示法、分析法、归纳法. ●教学用具 手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表. ●课时安排 1课时 ●教学过程 一、引入新课 ［师］出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造. ［演示］将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路.当线框 快速转动时，观察到什么现象? ［生］小灯泡一闪一闪的. ［师］再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么? ［生］电流表指针左右摆动. ［师］线圈里产生的是什么样的电流？请同学们阅读教材后回答. ［生］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流. ［师］现代生产和生活中大都使用交流电.交流电有许多优点，今天我们学习交流电的产生和变化规律. 二、新课教学 1.交变电流的产生 ［师］为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？
［生］对这个问题有浓厚的兴趣,讨论热烈. ［师］多媒体课件打出下图.当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线? ［生］ab与cd. ［师］当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何? ［生］感应电流是沿着a→b→c→d→a方向流动的. ［师］当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何? ［生］感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的. ［师］正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流.当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大? ［生］线圈平面与磁感线平行时,ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线,此时产生感应电动势最大. ［师］线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小? ［生］当线圈平面跟磁感线垂直时,ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零. ［师］利用多媒体课件,屏幕上打出中性面概念: (1)中性面——线框平面与磁感线垂直位置. (2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但=0. (3)线圈越过中性面,线圈中I感方向要改变.线圈转一周,感应电流方向改变两次. 2.交变电流的变化规律 设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω.经过时间t,线圈转过的角度是ωt,ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt,如右图所示.设ab边长为L1,bc边长L2,磁感应强度为B,这时ab边产生的感应电动势多大? ［生］e ab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt ［师］cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时整个线框中感应电动势多大? ［生］e=e ab+e cd=BL1L2ωsinωt ［师］若线圈有N匝时,相当于N个完全相同的电源串联,e=NBL1L2ωsinωt,令E m=NBL1L2ω,叫做感应电动势的最大值,e叫做感应电动势的瞬时值.请同学们阅读教材,了解感应电流的最大值和瞬时值. ［生］根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值I m=,感应电流的瞬时值i=I m s i nωt. ［师］电路的某一段上电压的瞬时值与最大值等于什么? ［生］根据部分电路欧姆定律,电压的最大值U m=I m R,电压的瞬时值U=U m sinωt. ［师］电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示: 3.几种常见的交变电波形
高中物理选修3-2全册知识点总结 第四章电磁感应 4.1划时代的发现 一、奥斯特的“电生磁” 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应它揭示了电现象与磁现象之间存在 着某种联系。 二、法拉第的“磁生电” （1）、“磁生电”的发现 英国物理学家法拉第经过10年的不懈努力，在1831年8月29日发现由磁场得到电流的现象，叫做电磁感应。 [ （2）、产生电流的原因 在电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。法拉第把产生这种电流的原因概括为五类：变化的电流，变化的磁场，运动的恒定的电流，运动的磁铁，在磁场中运动的导体。 4.2探究电磁感应的产生条件 一、相关实验及分析论证
实验装置 运动方式 部分导体切割磁感 线，闭合电路所围面积发 生变化（磁场不变化） ： 磁体相对线圈运动，线 圈内磁场发生变化，变强或 者变弱（线圈面积不变） 线圈A中电流变 化，导致线圈B内磁 场发生变化，变强或 者变弱（线圈面积不 变） 磁通量是否 发生变化 磁通量发生变化 实验结论有感应电流产生 只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。 ； 4.3楞次定律 一.相关实验 相关实验规律总结： （1）、原磁通变大，则感应电流磁场与原磁场相反，有阻碍变大作用 （2）、原磁通变小，则感应电流磁场与原磁场相同，有阻碍变小作用 ！
即：（增反减同） 二、楞次定律——感应电流的方向 （1）、内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 （2）、理解： ①、阻碍既不是阻止也不等于反向（增反减同） “阻碍”又称作“反抗”，注意不是阻碍原磁场而阻碍原磁场的变化 ．． ②、注意两个磁场：原磁场和感应电流磁场 强调： a、从磁通量变化的角度看：感应电流总要阻碍磁通量的变化。 ] b、从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍相对运动。 ③、阻碍的过程中，即一种能向另一种转化的过程 例：若条形磁铁是自由落体，则磁铁下落过程中受到向上的阻力，即机械能→电能→内能 （3）、应用楞次定律步骤： ①、确定原磁场的方向； ②、搞清穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少； ③、根据楞次定律判定感应电流的磁场方向； ④、利用感应电流的磁场方向判定感应电流的方向。 ; 三、楞次定律的特例（闭合回路中部分导体切割磁感线） （1）、右手定则的内容： 伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从掌心进入，拇指指向导体运动方向，其余四指指向的就是导体中感应电流方向 （2）、适用条件：切割磁感线的情况
完整版)高中物理选修3-2知识点详细汇 总 电磁感应现象和法拉第-楞次定律 电磁感应是指当磁通量穿过闭合回路发生变化时，会在回路中产生电流的现象。这个产生的电流被称为感应电流。 产生感应电流的条件是闭合回路中的磁通量发生变化。磁通量变化的常见情况包括线圈所围面积发生变化，线圈在磁场中转动导致Φ变化，以及磁感应强度随时间或位置变化。 磁通量改变的最直接结果是产生感应电动势。如果线圈或线框是闭合的，那么就会在其中产生感应电流。产生感应电动势的条件是穿过线圈的磁通量发生变化。 感应电流的方向可以通过右手定则来判定。这个定则要求伸开右手，让磁感线垂直穿过手心，然后让大拇指指向导线运动的方向。四指所指的方向即为感应电流方向。需要注意的是，
右手定则仅适用于导体切割磁感线时，而且应用时要注意磁场方向、运动方向和感应电流方向三者互相垂直。 总之，电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，就会有感应电流，否则只会出现感应电动势。通过右手定则可以判定感应电流的方向。 导体在磁场中切割磁感线会引起感应电流，这是磁通量发生变化引起感应电流的特例。因此，判定电流方向的右手定则也是楞次定律的一个特例。虽然可以用右手定则判断导体在磁场中切割磁感线而产生感应电流的方向，但使用楞次定律判定更为方便。 楞次定律是用来判断感应电流方向的，其规定感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。这里的“阻碍”并不是指完全阻止，而是指阻止磁通量变化的速率。当磁通量增加时，感应电流的磁场和原磁场方向相反，起到抵消作用；当磁通量减少时，感应电流的磁场和原磁场方向一致，起到补偿作用，简称“增反减同”。因此，楞次定律也可以表述为感应电流的效果总是要阻碍或反抗产生感应电流的原因。
人教版新课标高中物理选修3－2 教案 第四章电磁感应 1. 基本知识(1) 磁通量 ①概念：穿过某个面的磁通量等于闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积． ②公式：①二BS.③产生感应电流的条件：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体 回路中就有感应电流． 2、匀强磁场中磁通量的计算利用公式：①二BS(其中B为匀强磁场的磁感应强度，S为线圈 的有效面积) ． 注意以下三种特殊情况： (1) 如果磁感线与平面不垂直，如图4－1－1( 甲) 所示，有效面积应理解为原平面在垂直磁场 方向上的投影面积，如果平面与垂直磁场方向的夹角为9，则有效面积为Seos 9，穿过该 平面的磁通量为①二BSeos 9 . ( 甲) ( 乙) 图4－1－1 (2) S 指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图(乙)所示，闭合回路abed 和闭合回路 ABCE S然面积不同，但穿过它们的磁通量却相同：①二BS. (3) 某面积内有不同方向的磁场时，分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的 磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和． 图4－1－2 例1如图4—1—2所示的线框，面积为S,处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成9 角，当线框转过90°到如图所示的虚线位置时，试求： (1) 初、末位置穿过线框的磁通量的大小①i和①2; (2)磁通量的变化量△①• 【解析】(1) 如题图所示，在初始位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S±= Ssin 9，所以①i = BSsin 9 .在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S±= Seos 9 .由于磁感线从反面穿入，所以①2=—BSeos 9 . ⑵开始时B与线框平面成9角，穿过线框的磁通量①1= BSsin 9 ;当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转到9 时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90°时，磁通量从另一面穿过，变为“负”值，①2=—BSeos 9 .所以，此过程中磁通量的变化量为△①二① 2 —①
高中物理选修3-2知识点总结 第四章 电磁感应 1.两个人物：a.法拉第：磁生电 b.奥斯特：电生磁 2.感应电流的产生条件:a.闭合电路 b.磁通量发生变化 注意：①产生感应电动势的条件是只具备b ②产生感应电动势的那部分导体相当于电源 ③电源内部的电流从负极流向正极 3.感应电流方向的判定： （1）方法一：右手定则 （2）方法二：楞次定律：（理解四种阻碍） ①阻碍原磁通量的变化（增反减同） ②阻碍导体间的相对运动（来拒去留） ③阻碍原电流的变化（增反减同） ④面积有扩大与缩小的趋势（增缩减扩） 4.感应电动势大小的计算： （1）法拉第电磁感应定律： A 、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。 B 、表达式：t n E ∆∆=φ （2）磁通量发生变化情况 ①B 不变，S 变，S B ∆=∆φ ②S 不变，B 变，BS ∆=∆φ ③B 和S 同时变，12φφφ-=∆ （3）计算感应电动势的公式 ①求平均值：t n E ∆∆=φ ②求瞬时值：BLv E =(导线切割类） ③导体棒绕某端点旋转：ω22 1BL E = 5.感应电流的计算： 瞬时电流：总 总R BLv R E I = = （瞬时切割） 6.安培力的计算： 瞬时值：r R v L B BIL F +==22 7.通过截面的电荷量：r R n t I q +∆= ∆=φ 注意：求电荷量只能用平均值，而不能用瞬时值 8.自感： （1）定义：是指由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。 （2）决定因素：线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，它的自感系数就越大。另外，有铁芯的线圈自感系数比没有铁芯时大得多。 （3）类型：通电自感和断电自感 （4）单位：亨利（H ）、毫亨（mH)、微亨（H μ） （5）涡流及其应用 ①定义：变压器在工作时，除了在原副线圈中产生感应电动势外，变化的磁通量也会在哎铁芯中产生感应电流。一般来说，只要空间里有变化的磁通量，其中的导体中就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流 ②应用：a.电磁炉b.金属探测器，飞机场火车站安全检查、扫雷、探矿 接通电源的瞬间，灯泡A 1较慢地亮起来。 断开开关的瞬间，灯 泡A 逐渐变暗。
第一章电磁感应知识点总结 一、电磁感应现象 1、电磁感应现象与感应电流 . （1）利用磁场产生电流的现象，叫做电磁感应现象。 （2）由电磁感应现象产生的电流，叫做感应电流。 二、产生感应电流的条件 1、产生感应电流的条件：闭合电路 ．．．．．．．。 ．．．．中磁通量发生变化 2、产生感应电流的方法 . （1）磁铁运动。 （2）闭合电路一部分运动。 （3）磁场强度B变化或有效面积S变化。 注：第（1）（2）种方法产生的电流叫“动生电流”，第（3）种方法产生的电流叫“感生电流”。不管是动生电流还是感生电流，我们都统称为“感应电流”。 3、对“磁通量变化”需注意的两点 . （1）磁通量有正负之分，求磁通量时要按代数和（标量计算法则）的方法求总的磁通量（穿过平面的磁感线的净条数）。 （2）“运动不一定切割，切割不一定生电”。导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。 4、分析是否产生感应电流的思路方法 . （1）判断是否产生感应电流，关键是抓住两个条件： ①回路是闭合导体回路。 ②穿过闭合回路的磁通量发生变化。 注意：第②点强调的是磁通量“变化”，如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化，那么不论低通量有多大，也不会产生感应电流。 （2）分析磁通量是否变化时，既要弄清楚磁场的磁感线分布，又要注意引起磁通量变化的三种情况： ①穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生变化。②闭合回路的面积S发生变化。 ③磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。 三、感应电流的方向 1、楞次定律. （1）内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 ①凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加。 ②凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少。 （2）楞次定律的因果关系： 闭合导体电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的出现是感应电流存在的结果，简要地说，只有当闭合电路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现。 （3）“阻碍”的含义 . ①“阻碍”可能是“反抗”，也可能是“补偿”. 当引起感应电流的磁通量（原磁通量）增加时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相反，感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加；当原磁通量减少时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相同，感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少。（“增反减同”） ②“阻碍”不等于“阻止”，而是“延缓”. 感应电流的磁场不能阻止原磁通量的变化，只是延缓了原磁通量的变化。当由于原磁通量的增加引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了，但磁通
高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作 第二章交变电流 第一节认识交变电流 第二节交变电流的描述 1．强弱和方向都不随时间改变的电流叫做________电流，简称________；强弱和方向都随时间作周期性变化的电流叫做________电流，简称交流． 2．交变电流是由________发电机产生的．当线圈在________磁场中绕________________的轴匀速转动时，产生交变电流．线圈平面跟磁感线________时，线圈所处的这个位置叫做中性面，线圈平面每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就____________．3．交流发电机的线圈在磁场中匀速转动，感应电动势e的变化规律为____________．若把线圈和电阻R′连成闭合电路，设总电阻为R，则电路中电流的瞬时值 i＝________________，电阻R′上的电压瞬时值u＝________________. 4．家庭电路中的交变电流是________电流，它是一种最________、最________的交变电流． 5．(双选)下图所示的4种电流随时间变化的图中，属于交变电流的有() 6．下列各图中，哪些情况线圈中不能产生交流电()
7．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是() A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大 B．在中性面时，感应电动势最大 C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零 D．穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零 【概念规律练】 知识点一交变电流的产生 1．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时() A．线圈平面与磁感线方向平行 B．通过线圈的磁通量达到最大值 C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值 D．线圈中的电动势达到最大值 2．如图1所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是() 图1 A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次 B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C．图示位置ab边的感应电流方向为a→b D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零 知识点二用函数表达式描述交变电流 3．闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝________ V，电动势的峰值为________ V，从中性面起经1 48s，交流电动势的大小为________ V. 4．有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图2所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．问： 图2
第四章电磁感应 4.1 划时代的发现 教学目标 （一）知识与技能 1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。 2．知道电磁感应、感应电流的定义。 （二）过程与方法 领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。 （三）情感、态度与价值观 1．领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。 2．以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。 教学重点 知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。 教学难点 领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。教学方法 教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 教学手段 计算机、投影仪、录像片 教学过程 一、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应 引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。提出以下问题，引导学
生思考并回答： （1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？ （2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？ （3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？ （4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。 学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象 教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答： （1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？ （2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？ （3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？ （4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他 发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的 实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？ （5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈 谈自己的体会。 学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。 三、科学的足迹 1、科学家的启迪教材P3 2、伟大的科学家法拉第教材P4 四、实例探究 【例1】发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（C）