电磁感应规律的应用教学设计.pdf

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1、专题三电磁感应规律的应用 教 学 设 计 【教材分析】 本专题复习内容是在专题一“电磁感应现象、楞次定律”和专题二“法拉第电磁感应定律”的 基础上，进一步深入的将电磁感应规律的应用与电路知识、动力学知识、能量知识等内容综合起来。 本专题题目牵涉面广，综合性强，问题类型较多，1 个课时只能够涉及基本重难点知识内容， 更深一步的训练则还需要更多的时间。 【学情分析】 本次讲课比赛时，高三一轮复习一般都还只进行到电路、磁场部分，学生对本部分内容可能还 较生疏，因此，教学过程中宜适度复习专题一、二的基本知识内容，另外本专题复习课的容量大， 对学生综合分析能力、推理能力要求较高，教学难度大，需要在教学过

2、程中注重循序渐进的引导。 【教学目标】 1、知识与技能 ：熟悉电磁感应综合问题类型及其解决思路和注意事项，能够较好地解决近几年高考 在电磁感应综合部分的热点问题。 2、过程与方法 ：通过一个典型例题的逐层深入地剖析，使学生掌握电磁感应综合问题类型和解决思 路，并养成画等效电路图的习惯。 3、情感、态度与价值观：通过循序渐进的引导，使学生克服畏难情绪，树立解决高考难点的信心， 同时养成严谨细致的思维习惯。 【教学重点】 电流电压电量的计算、平衡与动态问题分析、安培力的功和焦耳热的计算 【教学难点】 电流电压电量的计算、动态问题分析、焦耳热的计算 【教学媒体】 多媒体系统、PPT 课件、直尺、导学

3、案 【教学活动】 教学环节教师活动学生活动 、课前预习展示本节课课题，下发导学案， 安排预习任务： 完成导 学案“基础知识回顾”部分 完成“基本知识回顾”部 分 一、课堂引入 板书：专题三 电 磁 感 应 规 律的应用 1、高考分析：展示考题，分析类型 电磁感应规律的应用是高考的必考点，并且所占 分值还不少， 2012 年湖北卷就有22 分，2013 年达到近 几年之最， 25 分， 2014 年减为 12 分，而 2015 年又增 加到 18 分！ 下面我们就看看2015 年全国各地的高考对 本专题的内容做了些什么考察。 【展示】“ 2015 年全国高考物理试题分类汇编 电磁感应” 1、听讲

4、，看ppt 课件的 高考题展示，跟随思考。 板书： 一、电路问题 二、动力学问 题 三、能量问题 【点评】本专题我们也将从这三个方面展开复习。 2、和学生一起完成“基本知识回顾” （ 1）穿过闭合回路的磁通量发生变化，就可以在闭 合回路产生 感应电动势 ，进而形成感应电流； （ 2）感应电流的方向由楞次 定律来判定，导体棒垂 直切割磁感线产生的感应电流的方向还可由右手 定则 来判定。 （ 3）感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律来计 算，计算式为E=n t ； 感应电动势因产生方式不同而分为两类情况： B 不变而 S 变化，从而产生的电动势叫做动生 电动势 ，可用E= t S nB 计算，导体

5、棒垂直切割磁感 线产生的感应电动势的还可用公式E=BLv 来计算； S 不变而 B 变化，从而产生的电动势叫做感生 电动势 ，可用 EnS B t 计算； 3、介绍专题三复习思路，板书本节课主体框架。 感应电动势感应电流电路问题 磁场 安培力动力学问题 做功 动能、电能变化能量问题 高考就是按这个逻辑来考察电磁感应规律，我们也 就按照这个逻辑思路来展开本专题的复习。 2、一起回答，并订正错 误。 3、 记笔记 二、经典例题 剖析 1、题目展示 ：下面我们以2015 年北京卷第22 题为载 体来展开本专题核心知识点的复习。 【例题】 如图所示， 光滑 金属导轨ab、cd 水平平行 放置，处在方向

6、竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁 场中，导轨左侧接有阻值为R=2r 的定值电阻，导轨间 距为 L，导轨电阻不计。一质量为m、电阻为 r、长度 也为 L 的金属导体棒MN 垂直导轨放置在导轨上，在 水平向右的拉力作用下向右匀速运动 ，速度为v。 （1）R 中电流的大小是多少？方向如何？ （2）M、N 两点哪点电势高？M、N 两点间电势差 是多少？ （3）水平拉力为多大？ （4）若某时刻撤去水平拉力，则此后的过程中，导 体棒将做什么运动？最终速度是多少？ 2012 年天津卷、四川卷、 山东卷， 2013 年北京卷 、 安徽卷、 上海卷， 2014 年 北京卷 、山东卷、天津卷， 2015 年北京

7、卷 、上海卷、 海南卷、安徽卷、福建卷 1、读导学案上的题目， 圈点关键词 R 板画：作图 板画：图上标 正负，画电流 流向，并画等 效电源。 副板书： IrEU 板书： 1、哪部分是 电源？ =?r=？ 2、理清电路 结构画 等效电路图 3、依据欧姆 定律计算：注 意 U=E? 副板书： r vLB F 3 22 安 0 安 FF 板书： 1、平衡问题 （念题） （5）若撤去水平拉力后，导体棒向右运动的最远距 离为 x，则此过程中通过导体棒的电荷量是多大？ （6）若某时刻撤去水平拉力，则此后的过程中，R 中产生的焦耳热是多少？ 2、分析处理（1）（ 2）问，解决电路问题前三点。 （1）要求学

8、生迅速完成（1）（ 2）（ 3）问。 （2）问答全体学生 问题1感应电流大小是多少？R 中电流的方向 呢？怎么判断的？ 问题 2 M、N 两点哪点电势高？ 问题 3到底是哪点电势高？依据什么判断的？ （补充：在电源外部，电流从正极流向负极。） 【点评】电磁感应现象的本质是产生感应电动势， 楞次定律（右手定则）判断的是感应电源 内部电流的 方向（由负极流向正极），实际就是感应电动势E 的 方向，电路中I 的方向由E 的方向决定。 问题 4M、N 两点间电势差是多少？ 问题5到底是BLvUab？BLvUab 3 1 ？还 是BLvU ab 3 2 ？ 【点评】大家觉得呢？非常正确！大家知道，路 端

9、电压IrEU，只有在r=0 或者外电路断路I=0 时， U=E ；一般情况下，UE. 在这里要提醒大家，为了避免电路计算中的低级 错误，我们一定要养成画等效电路图的习惯！ 首先搞清楚哪部分相当于电源，然后理清电路结 构，画好等效电路图， 再依据电路的基本规律欧姆 定律来计算； 画好等效电路图，就能一目了然： 电源两 端的电压不是电动势，而是外电阻分得的电压，也就是 路端电压！ 3、分析处理第（3）问 ，解决平衡问题。 问题 1水平拉力为多大？ 问题 2依据的什么力学规律？ 问题 3F 安的方向向哪边？是依据什么判断的？ 还可以怎样判断？ 【 点 评 】 非 常 正 确 ！ 安 培 力 向 左

10、， 大 小 为 r vLB F 3 22 安 ， 由 平 衡 条 件 ， 0 安 FF， 可 得 r vLB F 3 22 。这就是平衡问题。 4、合作探究：下面请看第（4）问，请大家先自己思 考计算， 然后小组讨论， 最后每组都推荐一个同学代表 2、迅速完成（1）（ 2） （ 3）问。 答问： 问题 1 ， ab， 右手定则， MN 中电流 N M ，则 R 中电流 ab 问题 2回答 1： M 点， 回答 2：N 点 问题 3M 点， MN 是电源， 电源中的电流由负极流 向正极， MN 中电流N M，所以 M 是正极，所以 M 点电势高。 问题 4回答 1： BLv， 回答 2：2BLv

11、/3 争论 问题 52BLv/3 因为 MN 是电源，电源两 端的电压是路端电压，也 就是外电阻分得的电压。 记笔记。 3、答问： 问题 1 r vLB F 3 22 问题 2平衡条件 问题 3左手定则，楞次定 律感应电流产生这 样的效果，它总要阻碍引 起感应电流的原因，本问 题中是导体棒向右运动 引起的，因此感应电流所 受安培力向左，阻碍导体 棒向右运动。 3 BLv I r 作图： v- t 图象 板书： 2、动态问题： v 变 F 变 a 变，v0，a0，动 力学方程， v- t 图象 （念题） 板书： 4、感应电量： t Iq， rR E I， t nE 总 R nq 本小组宣布本小组

12、讨论结果，并接受提问。 问题 1哪个小组的代表发言？ 问题 2导体棒将做什么运动？ 问题 3加速度减小，依据是什么？ 问题 4最终速度是多少？ 问题 5为什么一定会减为0？ 问题 6v-t 图象是怎样的？ 【点评】感应电流所受的安培力随速度变化而变 化，安培力变化进而会影响加速度，加速度反过来有影 响速度这就是力学里面的“动态问题 ”。处理这 类问题，一是要思路要清晰最初速度、加速度如 何？二是要列动力学方程，由方程看出此后速度怎样变 化进而引起加速度变化？三是借助v-t 图象可以直观反 映速度、加速的的变化细节，过程一目了然。 5、合作探究 ：下面我们进一步思考第（5）问。 （1）提示：首先

13、请思考 问题 1怎样计算通过导体棒横截面的电荷量呢？ 问题 2Itq？I 取多少？ t 呢？ 问题 3本问题中， I 恒定吗？ t 方便求解吗？ 问题 4那又应从什么思路入手？ 问题 5时间 t 较长时，由电流定义式 t q I计算的 是 什么 ？这 个电 流能 够依 据什 么算 出来 ？可 以用 2 0I I计算吗？ 问题6I 是由什么产生的？每时每刻的是由该时 刻的瞬时电动势计算，则平均电流由什么电动势来计 算？ 问题 7平均电动势又怎么计算呢？平均速度如何 计算？方便吗？ 引 导可设导体棒向右运动的时间为t，然后再分 析，或许t 可以消掉？ （2）发言讨论：下面请分小组讨论，最后每组都

14、推荐一个同学代表本小组宣布本小组讨论结果，并接受 提问。 问题 1感应电量是多少？ 问题 2分析的思路是怎样的？ （3）小结点评 ： 在本问题中，导体棒中的电流一直在随时间变化， 而且不是均匀变化， 因此计算感应电量必须用平均电流 来计算；平均电流要用平均电动势来算 rR E I，而 由 t nE算出的实际上就是平均感应电动势。 三个表达式联立，可以得到一个重要的结论式： 4、自主探究，合作交流， 代表发言 问题 1举手发言 问题2导体棒将做加速 度减小的减速运动 问题 3随着速度的减小， 安培力也就减小，由牛顿 第二定律可知，加速度减 小。 问题4最终速度会减为 0. 问题5只要速度没有减

15、为零，就有安培力，就会 阻碍相对运动，直到速度 减为零为止。 问题 6v-t 图象的斜率越 来越小。 5、自主探究，合作交流， 代表发言 （1）答问： 问题 1 问题 2 问题 3I 不恒定， t 不方 便计算 问题 4 问题 5平均电流， 不能，因为电流随时间不 是均匀变化的。 问题 6电动势，平均电动 势 问题 7 答案一：vBLE 答案二： t nE （ 2）代表发言： 问题 1 r BLx q 3 问题 2由 t nE算出 平 均 感 应 电 动 势 ， 由 rR E I算 出 平 均 电 流，进而由t Iq算出感 应电量。 （ 3）记笔记 （念题） 副板书： RtIQ 2 ？ 副板书

16、： 2 2 1 mvQ QQR 3 2 板书： 1、 电安 EW- 2、方法： 能量守恒，或 动能定理 3、注意： 支总 QQ 副板书： 2 2 1 -0mvW安 QW- 安 QQR 3 2 总 R nq，这个表达式可直接用来计算感应电量。 6、合作探究 ：下面我们再思考一个更有难度的问题： 第（ 6）问。 （1）提示：首先请思考 问题 1R 中产生的焦耳热怎样计算呢？ 问题 2用公式RtIQ 2 方便计算吗？I 取多少？ t 呢？ 问题 3那又应从什么思路入手？ 问题 4电路中焦耳热增加的同时，导体棒的速度 在怎么变化？由此你想到了什么？ （2）发言讨论： 下面请分小组讨论，最后每组都 推荐

17、一个同学代表本小组宣布本小组讨论结果。 问题 1R 中产生的焦耳热是多少？ 问题 2你们的分析思路是怎样的？ 问题 3 2 2 1 mv还是 2 3 1 mv？为什么是 2 3 1 mv？ 问题 4其他小组的结果是一样的吗？还有别的思 路吗？ （3）小结点评： 因为本问题中电流不是恒定电流，用RtIQ 2 计算焦耳热不方便；因而，我们得换思路本题涉及 到机械能和电能的相互转化问题，故可用能量守恒来处 理。 问题：是什么原因导致导体棒动能减少的？ 安培力做负功，动能减少， 电能增加， 因此， 本 题涉及的一个重要的功能关系安培力做功与电能 的关系：这个关系不仅在电磁感应现象（发电机） 中成立，

18、而且在电力驱动 （电动机） 问题中也成立 安培力做正功，消耗电能，电能减少。 有了这个功能关系， 本题就还可以用动能定理解 题。 计算感应电路中的焦耳热时，一定要注意题目问 的是整个电路中的焦耳热还是部分电路中的焦耳热。 7、小结板书 6、自主探究，合作交流， 代表发言 （ 1）答问 问题 1 答案一：RtIQ 2 答案二：能量守恒 问题 2不方便 问题 3 问题 4能量守恒 （ 2）代表发言 问题 1 2 3 1 mvQR 问题 2导体棒动能减少， 转化为电能，由能量守恒 定律， 有： 2 2 1 mvQ 问题 3R=2r，通过R 和 导体棒的电流时刻相等， 所以焦耳热也就是2:1 分 配。

19、 问题 4 （ 3）听讲，思考，笔记 问题：安培力做负功！ 7、记笔记 三、课堂反馈1、自主探究1 （1）展示题目，组织自主探究 【练 1】粗细均匀 的电阻丝围成的正方形框置于有 界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与 正方形线框的某条边重合，如下图所示现使线框以 同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，则在移 出过程中() 1、自主探究1 （ 1）读导学案上题目， 独立探究 ？ A四种情况下流过ab 边的电流的方向都相同 B四种情况下ab 两端的电势差都相等 C四种情况下流过线框横截面的电量都相等 D四种情况下线框中产生的焦耳热都不相同 【提示】注意关键词，画等效电路图。 （2）点人

20、答问，引导讨论 问题 1本题答案是哪个？ 问题 2D 答案应该是怎样的？ 问题 3B 为什么不正确？设磁感应强度为B，线 框边长为L，则 4 中情况下 ab U分别是多少？ 2、自主探究2 （1）展示题目，组织自主探究 【练 2】如图所示，电阻不计的光滑金属导轨ac、 bd 水平平行放置， 处在方向竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁场中， 导轨左侧接有阻值为R=2r 的定值电阻， 导轨间距为L. 一质量为m、电阻为r、长度也为L 的 金属导体棒MN 静止垂直放置在导轨上。 某时刻开始，方向水平向右的恒力F 作用在导体 棒上，则 （1）导体棒此后做什么运动？最终速度表达式是 怎样的？ （2）若此

21、过程R 中产生的焦耳热为Q，则导体棒 向右运动了多远？ （2）第（ 1）问分析 问题 1导体棒此后做什么运动？ 问题 2最终速度表达式是怎样的？怎样得出这个 结论的？ 问题 3v-t 图象是怎样的？ （3）第（2）问有一定难度，大家下课后继续思考，相 信大家通过本节课的学习，已经有能力解决这个问题。 你们说，有没有？！ （ 2）答问，争论 问题 1AC 问题2四种情况下线框 中产生的焦耳热相同 问题 3BLvUab 4 1 BLvU ab 4 3 BLvU ab 4 1 BLvU ab 4 1 2、自主探究2 （ 1）读导学案上题目， 独立探究 （ 2）举手答问 问题1导体棒将做加速 度减小的

22、加速运动，最终 作匀速直线运动 问题 2 22 3Fr v B L 展示答题过程 问题 3展示 v-t 图象 有！ 四、笔记与课 外思考 1、安排记笔记 2、课外思考（见导学案） R F 【板书设计】 专题三电磁感应规律的应用 一、电路问题 1、弄清电源：哪部分是电源？电动势E=？有无内阻，r=？ 2、弄清电路结构：画好等效电路图。 3、用欧姆定律解决问题注意区分路端电压与电动势。 4、感应电量用平均电流计算t Iq，平均电流用平均电动势计算 rR E I，平均电动势由 t nE算。一个有用的结论： 总 R nq。 二、动力学问题 1、平衡问题 2、动态问题：v0，a0， v 变 F 变 a 变，用 v-t 图象分析 三、能量问题 1、安培力做功与电能： 电安 EW- 2、方法：能量守恒，或者动能定理 3、注意：题目问的是整个电路中的焦耳热 总 Q还是部分电路中的焦耳热 支 Q。 【教学后记】