感生电动势和动生电动势

感生电动势和动生电动势

‎ ‎ 第五节　感生电动势和动生电动势 ‎（一）知识与技能 ‎1．知道感生电场。‎ ‎2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。‎ ‎（二）过程与方法 通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。‎ ‎（三）情感、态度与价值观 通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。‎ 教学重点 感生电动势与动生电动势的概念。‎ 教学难点 对感生电动势与动生电动势实质的理解。‎ 教学方法 讨论法，讲练结合法 教学用具：‎ 计算机，投影仪。‎ 教学过程 ‎（一）引入新课 教师：我们在恒定电流以章中学过电源和电动势。大家回顾一下，什么是电源？什么是电动势？‎ 学生甲：电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。‎ 为您服务教育网，全心全意为中国的教育服务　　　6‎ ‎ ‎ 学生乙：如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值，叫做电源的电动势。用E表示电动势，则：‎ 教师：同学们回答得很好。‎ 教师：电源有好多种，比如干电池、手摇发电机等。请分别说出这些电源中的非静电力作用和能量转化情况。‎ 学生：干电池中的非静电力是化学作用，把化学能转化为电能；手摇发电机的非静电力是电磁作用，把机械能转化为电能。‎ 教师：不同的电源，非静电力可能不同，但从能量转化的角度看，他们所起的作用是相同的，都是把其他形式能转化为电能。从这个角度看，电源的电动势所描述的物理意义是什么？请举例说明。‎ 学生：电动势描述了电源把其他形式能转化为电能的本领，即表征非静电力对自由电荷做功的本领。不如，干电池的电动势是1.5V，表示把1C正电荷从电源负极搬到正极，非静电力做功1.5 J，而蓄电池电动势是2.0V，表示把1C正电荷从电源负极搬到正极，非静电力做功2.0 J，我们说蓄电池把化学能转化为电能的本领比干电池大。‎ 教师：同学们说得很好。‎ 教师：在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来学习相关的知识。‎ ‎（二）进行新课 ‎1、感应电场与感生电动势 为您服务教育网，全心全意为中国的教育服务　　　6‎ ‎ ‎ 教师：投影教材图4.5-1，穿过闭会回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。‎ 教师：感生电场的方向应如何判断？‎ 提示：大家回想一下，感应电流的方向如何判断？电流的方向与电荷移动的方向有何关系？‎ 学生：感应电流的方向用楞次定律判定。电流的方向与正电荷移动的方向相同。感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向也可以用楞次定律判定。‎ 教师：若导体中的自由电荷是负电荷，能否用楞次定律判定？‎ 学生：能。因为负电荷的运动可以等效为正电荷在反方向上的运动。‎ 教师：下面通过例题看一下这方面的应用。‎ ‎（投影）‎ 教师：被加速的电子带什么电？‎ 学生：负电 教师：电子逆时针运动，等效电流方向如何？‎ 学生：顺时针。‎ 教师：加速电场的方向如何？‎ 学生：顺时针。‎ 为您服务教育网，全心全意为中国的教育服务　　　6‎ ‎ ‎ 教师：使电子加速的电场是什么电场？‎ 学生：感生电场。‎ 教师：电磁铁的磁场怎样变化才能产生顺时针方向的感生电场？为什么？‎ 学生：增强。因为感应电流的磁场方向与电磁铁的磁场方向相反。感应电流的磁场阻碍磁通量的变化。感生电场是磁场变强引起的。因此，电磁铁的电流变大才能使电子加速。‎ 教师：如果电流的方向与图示方向相反，请自己判断一下，为使电子加速，电流又应怎样变化？‎ 学生：按照上面的判断步骤独立分析。学生代表发言。‎ 教师：倾听学生的发言，进行点评。‎ ‎2、洛伦兹力与动生电动势 教师：（投影）思考与讨论。‎ 教师：引导学生分组讨论，选出代表发表见解。‎ 学生：思考、讨论，发表见解。‎ 学生甲：1．导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向上的。‎ 为您服务教育网，全心全意为中国的教育服务　　　6‎ ‎ ‎ 学生乙：2．自由电荷不会一直运动下去。因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。‎ 学生丙：3．C端电势高。‎ 学生丁：4．导体棒中电流是由D指向C的。‎ 教师：一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。‎ 教师：如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。‎ 学生：导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能。‎ ‎（三）课堂总结、点评 教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。‎ 学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。‎ 点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。‎ 教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。‎ ‎（四）实例探究 ‎☆感生电场与感生电动势 ‎【例1】 磁场变强 如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（ ）‎ A．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场 B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 为您服务教育网，全心全意为中国的教育服务　　　6‎ ‎ ‎ C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力 D．以上说法都不对 解析：根据麦克斯韦理论，变化的磁场产生电场，处在其中的导体，其内部的自由电荷在电场力作用下定向移动形成电流。‎ 答案：AC ‎☆洛仑兹力与动生电动势 ‎【例2】如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（ ）‎ A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B．动生电动势的产生与洛仑兹力有关 C．动生电动势的产生与电场力有关 D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 解析：如图所示，当导体向右运动时，其内部的自由电子因受向下的洛仑兹力作用向下运动，于是在棒的B端出现负电荷，而在棒的 A端显示出正电荷，所以A端电势比 B端高．棒 AB就相当于一个电源，正极在A端。‎ 答案：AB ‎ 作业：作业纸 教后记：本节课所学知识难度不大，学生掌握的很轻松。但也提出了一些问题，如 电场线是不闭合的，而这里闭合了，只能跟他们解释以后学习电磁波的时候在讲。‎ 为您服务教育网，全心全意为中国的教育服务　　　6‎