高中物理電磁感應(yīng)教案
發(fā)表時間:2021-12-11高三物理教案:《電磁感應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)。
作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者,在教學(xué)時能夠胸有成竹,作為高中教師就需要提前準(zhǔn)備好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生能夠聽懂教師所講的內(nèi)容,幫助高中教師能夠井然有序的進(jìn)行教學(xué)。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的高中教案呢?下面是由小編為大家整理的“高三物理教案:《電磁感應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)”,僅供參考,希望能為您提供參考!
本文題目:高三物理教案:電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)學(xué)案
1、電磁感應(yīng)屬于每年重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一,試題綜合程度高,難度較大。
2、本章的重點(diǎn)是:電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件、磁通量、應(yīng)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向、感生、動生電動勢的計(jì)算。公式E=Blv的應(yīng)用,平動切割、轉(zhuǎn)動切割、單桿切割和雙桿切割,常與力、電綜合考查,要求能力較高。圖象問題是本章的一大熱點(diǎn),主要涉及ф-t圖、B-t圖、和I-t圖的相互轉(zhuǎn)換,考查楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的靈活應(yīng)用。
3、近幾年高考對本單元的考查,命題頻率較高的是感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件和方向的判定,導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計(jì)算,電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路、力學(xué)等知識的綜合題,以及電磁感應(yīng)與實(shí)際相結(jié)合的問題,如錄音機(jī)、話筒、繼電器、日光燈的工作原理等.
第一課時 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律
【教學(xué)要求】
1、通過探究得出感應(yīng)電流與磁通量變化的關(guān)系,并會敘述楞次定律的內(nèi)容。
2、通過實(shí)驗(yàn)過程的回放分析,體會楞次定律內(nèi)容中“阻礙”二字的含義,感受“磁通量變化”的方式和途徑,并用來分析一些實(shí)際問題。
【知識再現(xiàn)】
一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象—感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件
1、內(nèi)容:只要通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.
2、條件: ①____________; ②____________.
二、感應(yīng)電流方向——楞次定律
1、感應(yīng)電流方向的判定:方法一:右手定則 ; 方法二:楞次定律。
2、楞次定律的內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
3、掌握楞次定律,具體從下面四個層次去理解:
①誰阻礙誰——感應(yīng)電流的磁通量阻礙原磁場的磁通量.
②阻礙什么——阻礙的是穿過回路的磁通量的變化,而不是磁通量本身.
③如何阻礙——原磁通量增加時,感應(yīng)電流磁場方向與原磁場方向相反;當(dāng)原磁通量減少時,感應(yīng)電流磁場方向與原磁場方向相同,即“增反減同”.
④阻礙的結(jié)果——阻礙并不是阻止,結(jié)果是增加的還增加,減少的還減少.
知識點(diǎn)一磁通量及磁通量的變化
磁通量變化△ф=ф2-ф1,一般存在以下幾種情形:
①投影面積不變,磁感強(qiáng)度變化,即△ф=△B?S;
②磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,投影面積發(fā)生變化,即△ф=B?△S。其中投影面積的變化又有兩種形式:
A.處在磁場的閉合回路面積發(fā)生變化,引起磁通量變化;
B.閉合回路面積不變,但與磁場方向的夾角發(fā)生變化,從而引起投影面積變化.
③磁感應(yīng)強(qiáng)度和投影面積均發(fā)生變化,這種情況少見。此時,△ф=B2S2-B1S1;注意不能簡單認(rèn)為△ф=△B?△S。
【應(yīng)用1】如圖所示,平面M的面積為S,垂直于勻強(qiáng)磁場B,求水平面M由此位置出發(fā)繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)過60°和轉(zhuǎn)過180°時磁通量的變化量。
導(dǎo)示:初位置時穿過M的磁通量為:ф1=B?S;
當(dāng)平面M轉(zhuǎn)過60°后,磁感線仍由下向上穿過平面,且θ=60°所以ф2=B?S cos 60°=BS/2。
當(dāng)平面轉(zhuǎn)過180°時,原平面的“上面”變?yōu)椤跋旅妗?,而“下面”則成了“上面”,所以對平面M來說,磁感線穿進(jìn)、穿出的順序剛好顛倒,為了區(qū)別起見,我們規(guī)定M位于起始位置時其磁通量為正值,則此時其磁通量為負(fù)值,即:ф3=-BS
由上述得,平面M轉(zhuǎn)過60°時其磁通量變化為:
△ф1=│ф2-ф1│=BS/2
平面M轉(zhuǎn)過180°時其磁通量變化為:
△ф2=│ф3-ф1│=2BS。
1、必須明確S的物理意義。
2、必須明確初始狀態(tài)的磁通量及其正負(fù)(一定要注意在轉(zhuǎn)動過程中,磁感線相對于面的穿入方向是否發(fā)生變化)。
3、注意磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān)。
知識點(diǎn)二安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的比較
(1)應(yīng)用現(xiàn)象
(2)應(yīng)用區(qū)別:關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系
①因電而生磁(I→B) →安培定則
②因動而生電(v、B→I安)→右手定則
③因電而受力(I、B→F安)→左手定則
【應(yīng)用2】兩個線圈套在同一個鐵芯上,線圈的繞向在圖中已經(jīng)表示.左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N,導(dǎo)軌電阻不計(jì),在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab,金屬棒處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中,下列說法中正確的是 ( )
A.當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時,a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn),c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)
B.當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時,b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn),c點(diǎn)與d點(diǎn)為等電勢
C.當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時,b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn),c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)
D.當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時,b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn),d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)
導(dǎo)示:選擇BD。在圖中ab棒和右線圈相當(dāng)于電源。當(dāng)導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動時,根據(jù)右手定則,可以判斷b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn),此時通過右線圈在磁通量沒有變化,所以,右線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,c點(diǎn)與d點(diǎn)為等電勢。
當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時,b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn),此時通過右線圈在磁通量逐漸增大,根據(jù)楞次定律可以判定d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)。
類型一探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件
【例1在通電直導(dǎo)線A、B周圍有一個矩形線圈abcd,要使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,你認(rèn)為有哪些方法?
導(dǎo)示: 當(dāng)AB中電流大小、方向發(fā)生變化、abcd線圈左右、上下平移、或者繞其中某一邊轉(zhuǎn)動等都可以使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。
類型二感應(yīng)電流方向的判定
判定感應(yīng)電流方向的步驟:
①首先明確引起感應(yīng)電流的原磁場方向.
②確定原磁場的磁通量是如何變化的.
③根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向——“增反減同”.
④利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向.
【例2導(dǎo)線框abcd與導(dǎo)線在同一平面內(nèi),直導(dǎo)線通有恒定電流I,當(dāng)線圈由左向右勻速通過直導(dǎo)線時,線圈中感應(yīng)電流的方向是( )
A.先abcd后dcba,再abcd
B.先abcd,后dcba
C.始終dcba
D.先dcba,后abcd,再dcbajaB88.cOm
導(dǎo)示:選擇D。當(dāng)線圈由左向右勻速通過直導(dǎo)線時,穿過線圈的磁通量先向外增大,當(dāng)導(dǎo)線位于線圈中間時磁通量減小為O;然后磁通量先向里增大,最后又減小到O。
類型三楞次定律推論的應(yīng)用
楞次定律的“阻礙”含義,可以推廣為下列三種表達(dá)方式:
①阻礙原磁通量(原電流)變化.(線圈的擴(kuò)大或縮小的趨勢)—“增反減同”
②阻礙(磁體的)相對運(yùn)動,(由磁體的相對運(yùn)動而引起感應(yīng)電流).—“來推去拉”
③從能量守恒角度分析:能量的轉(zhuǎn)化是通過做功來量度的,這一點(diǎn)正是楞次定律的根據(jù)所在,楞次定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。
【例3光滑固定導(dǎo)體M、N水平放置,兩根導(dǎo)體捧P、Q平行放于導(dǎo)軌上,形成一個閉合回路.當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時( )
A、P、Q將互相靠攏
B、P、Q將互相遠(yuǎn)離
C、磁鐵的加速度仍為g
D、磁鐵的加速度小于g
導(dǎo)示: 方法一:設(shè)磁鐵下端為N極,如圖所示,根據(jù)楞次定律可判斷P、Q中的感應(yīng)電流方向。根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向??梢奝、Q將互相靠攏。由于回路所受安培力的合力向下,由牛頓第三定律,磁鐵將受到反作用力,從而加速度小于g。當(dāng)磁鐵下端為S極時,根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)果。所以,本題應(yīng)選A、D。
方法二:根據(jù)楞次定律知:“感應(yīng)電流的磁場總要阻礙原磁通量的變化”,為阻礙原磁通量的增加,P、Q只有互相靠攏來縮小回路面積,故A正確,B錯。楞次定律可以理解為感應(yīng)電流的磁場總要阻礙導(dǎo)體間的相對運(yùn)動,可把PQMN回路等看為一個柱形磁鐵,為了阻礙磁鐵向下運(yùn)動,等效磁鐵的上面必產(chǎn)生一個同名磁極來阻礙磁鐵的下落,故磁鐵的加速度必小于g,故C錯D正確。
1、如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的用來測量風(fēng)速的裝置。請解釋這個裝置是怎樣工作的。
2、已知一靈敏電流計(jì),當(dāng)電流從正接線柱流入時,指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn),現(xiàn)把它與線圈串聯(lián)接成圖示電路,當(dāng)條形磁鐵按如圖所示情況運(yùn)動時,以下判斷正確的是( )
A.甲圖中電流表偏轉(zhuǎn)方向向右
B.乙圖中磁鐵下方的極性是N極
C.丙圖中磁鐵的運(yùn)動方向向下
D.丁圖中線圈的繞制方向與前面三個相反
3、(贛榆縣教研室2008年期末調(diào)研)如甲圖所示,
光滑的水平桌面上固定著一根絕緣的長直導(dǎo)線,可以自由移動的矩形導(dǎo)線框abcd靠近長直導(dǎo)線放在桌面上。當(dāng)長直導(dǎo)線中的電流按乙圖所示的規(guī)律變化時(甲圖中電流所示的方向?yàn)檎较?,則()
A.在t2時刻,線框內(nèi)沒有電流,線框不受力
B.t1到t2時間內(nèi),線框內(nèi)電流的方向?yàn)閍bcda
C.t1到t2時間內(nèi),線框向右做勻減速直線運(yùn)動
D.t1到t2時間內(nèi),線框受到磁場力對其做負(fù)功
高三物理教案:電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)學(xué)案答案:1.略 2.ABD 3.BD
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本文題目:高三物理教案:電磁感應(yīng)綜合與拓展
一、知識地圖
根據(jù)考綱的要求,本章內(nèi)容可以分成這樣幾部分,即:電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律;法拉第電磁感應(yīng)定律、自感;電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用;電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用。其中楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁感應(yīng)這一章中最重要、最基本的定律,電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用、電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用,也是復(fù)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。另外,電磁感應(yīng)知識在實(shí)際中的應(yīng)用廣泛如:自感、日光燈原理、磁懸浮原理、電磁阻尼、超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用等。
二、應(yīng)考指南
電磁感應(yīng)是高中物理中的主干和核心知識之一,本章從研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象入手,通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件和判定感應(yīng)電流方向的一般方法——楞次定律,給出了確定感應(yīng)電動勢大小的一般規(guī)律——法拉第電磁感應(yīng)定律.楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律是解決電磁感應(yīng)問題的重要依據(jù),復(fù)習(xí)中必須深入理解和熟練掌握;同時由于電磁感應(yīng)的題型大多與實(shí)際問題相聯(lián)系,往往綜合性較強(qiáng),與前面的知識聯(lián)系較多,涉及到力和運(yùn)動、動量、能量、直流電路、安培力等多方面的知識,解題時一般要從以下兩個方面分析:(1)受力情況、運(yùn)動情況的動態(tài)分析。(2)功能分析,電磁感應(yīng)過程往往涉及多種能量形式的轉(zhuǎn)化。力學(xué)與本章內(nèi)容結(jié)合的題目以及電學(xué)與本章結(jié)合的題目是復(fù)習(xí)中應(yīng)強(qiáng)化訓(xùn)練的重要內(nèi)容.本章重在考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識、分析解決實(shí)際問題的能力,綜合性強(qiáng),能力要求高,在高考中常以壓軸題出現(xiàn)。電磁感應(yīng)的圖像問題也是高考中常見的題型之一。
全章蘊(yùn)含了豐富的科學(xué)思維方法,如:歸納與演繹、抽象與概括、能的觀點(diǎn)、等效的方法、數(shù)學(xué)方法等。
三、好題精析
例1、近期《科學(xué)》中文版的文章介紹了一種新技術(shù)——航天飛纜,航天飛纜是用柔性
纜索將兩個物體連接起來在太空飛行的系統(tǒng)。飛纜系統(tǒng)在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力,它還能清理“太空垃圾”等。從1967年至1999年的17次試驗(yàn)中,飛纜系統(tǒng)試驗(yàn)已獲得部分成功。該系統(tǒng)的工作原理可用物理學(xué)的基本定律來解釋。
下圖為飛纜系統(tǒng)的簡化模型示意圖,圖中兩個物體P,Q的質(zhì)量分別為mp,mQ,柔性金屬纜索長為Z,外有絕緣層,系統(tǒng)在近地軌道作圓周運(yùn)動,運(yùn)動過程中Q距地面高為h。設(shè)纜索總保持指向地心,P的速度為υp。已知地球半徑為R,地面的重力加速度為g。
(1)飛纜系統(tǒng)在地磁場中運(yùn)動,地磁場在纜索所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直
于紙面向外。設(shè)纜索中無電流,問纜索P、Q哪端電勢高?此問中可認(rèn)為纜索各處的速度均近似等于υp,求P、Q兩端的電勢差;
(2)設(shè)纜索的電阻為R1,如果纜索兩端物體P、Q通過周圍的電離層放電形成電流,相應(yīng)的電阻為R2,求纜索所受的安培力多大;
(3)求纜索對Q的拉力FQ。
例2、如圖所示,固定于水平桌面上的金屬框架cdef,處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬棒ab擱在框架上,可無摩擦滑動。此時,adeb構(gòu)成一個邊長為l的正方形。棒的電阻為r,其余部分電阻不計(jì)。開始時磁感強(qiáng)度為B0。
⑴若從t=0時刻起,磁感強(qiáng)度均勻增加,每秒增量為k,同時保持棒靜止。求棒中的感應(yīng)電流。在圖上標(biāo)出感應(yīng)電流的方向。
⑵在上述⑴情況中。始終保持棒靜止,當(dāng)t=t1s末時需加的垂直于棒的水平拉力為多大?
⑶若從t=0時刻起,磁感強(qiáng)度逐漸減小,當(dāng)棒以恒定速度v。向右做勻速運(yùn)動時,可使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則磁感強(qiáng)度應(yīng)怎樣隨時間變化(寫出B與t的關(guān)系式)。
例3、圖中a1b1c1d1和a2b2c2d2為在同一豎直平面內(nèi)的金屬導(dǎo)軌,處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(紙面)向里。導(dǎo)軌的a1b1段與a2b2段是豎直的,距離為l1;c1d1段與c2d2段也是豎直的,距離為l2。x1 y1與x2 y2為兩根用不可伸長的絕緣輕線相連的金屬細(xì)桿,質(zhì)量分別為和m1和m2,它們都垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持光滑接觸。兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的總電阻為R。F為作用于金屬桿x1y1上的豎直向上的恒力。已知兩桿運(yùn)動到圖示位置時,已勻速向上運(yùn)動,求此時作用于兩桿的重力的功率的大小和回路電阻上的熱功率。
例4、如圖所示,兩根豎直放置在絕緣地面上的金屬導(dǎo)軌的上端,接有一個電容為C的電容器,框架上有一質(zhì)量為m、長為l的金屬棒,平行于地面放置,與框架接觸良好且無摩擦,棒離地面的高度為h,磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與框架平面垂直.開始時,電容器不帶電.將金屬棒由靜止釋放,問:棒落地時的速度為多大?(整個電路電阻不計(jì))
例5、在有線電話網(wǎng)中,電話機(jī)是通過兩條導(dǎo)線和電信局的交換機(jī)傳送和接收電信號。如果不采取措施,發(fā)話者的音頻信號必會傳到自己的受話器中,使自己聽到自己的講話聲音,這就是“側(cè)音”。較大的側(cè)音會影響接聽對方的講話,故必須減小或消除。如圖所示是一電話機(jī)的消“側(cè)音”電路與交換機(jī)的連接示意圖。圖中的兩個變壓器是完全相同的,a、b、c、d、e、f六個線圈的匝數(shù)相同。打電話時,對著話筒發(fā)話,把放大后的音頻電壓加到變壓器的線圈a,從線圈c和b輸出大小相等但隨聲頻變化的電壓,c兩端的電壓產(chǎn)生的電流IL通過線圈e和兩導(dǎo)線L、電信局的交換機(jī)構(gòu)成回路,再通過交換機(jī)傳到對方電話機(jī),對方就聽到發(fā)話者的聲音。同時由于線圈e中有電流通過,在線圈f中也會有電壓輸出,放大后在自己的電話機(jī)的受話器上發(fā)出自己的講話聲,這就是上面講的“側(cè)音”。為了消除這個側(cè)音,可以把線圈b的電壓加在線圈d上,并通過R調(diào)節(jié)d中的電流Id。那么為達(dá)到消側(cè)音的目的,1應(yīng)與( )相接;4應(yīng)與( )相接,并使Id ( )IL(填“小于”、“大于”、或“等于”)。對方講話時,音頻電壓通過交換機(jī)和兩條導(dǎo)線L加到本機(jī),那么通過R的電流為多少?
四、變式遷移
1、兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi),兩導(dǎo)軌間的距離為L。導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd,構(gòu)成矩形回路,如圖所示.兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m,電阻皆為R,回路中其余部分的電阻可不計(jì).在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行.開始時,棒cd靜止,棒ab有指向棒cd的初速度v0.若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動中始終不接觸,求:
(1)在運(yùn)動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少.
(2)當(dāng)ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?/4時,cd棒的加速度是多少?
2、如下圖所示,固定在豎直平面內(nèi)的兩根平行金屬導(dǎo)軌的間距為L,上端連一電容為C的電容器,其耐壓足夠大??臻g有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場,其磁感強(qiáng)度為B。一根質(zhì)量為m的金屬桿PP′水平地卡在導(dǎo)軌上,釋放后,此桿沿導(dǎo)軌無摩擦地下滑。經(jīng)過一段時間,到圖示時刻其下落速度為v1。假定導(dǎo)軌足夠長,導(dǎo)軌、金屬桿和連接導(dǎo)線的電阻均可忽略。
試求:金屬板PP′的速度從v1變化到v2的過程中,電容器吸收的能量△ E。
高三物理教案:電磁感應(yīng)綜合與拓展參考答案
三、好題精析
例1、〖解析〗(1)纜索的電動勢 E=Blv0 , P、Q兩點(diǎn)電勢差UPQ=BlvP,,P點(diǎn)電勢高
纜索電流 安培力
(2)Q的速度設(shè)為vQ,Q受地球引力和纜索拉力FQ作用
①
P、Q角速度相等 ②
又 ③
聯(lián)立①、②、③解得
〖點(diǎn)評〗本題綜合性較強(qiáng),是電磁感應(yīng)、萬有引力、向心力等知識的綜合,同時考察考生理解能力、推理能力、分析綜合能力和考查考生信息攝取、提煉、加工能力及構(gòu)建物理模型的抽象概括能力.具有一定的難度。
例2、〖解析〗⑴磁感強(qiáng)度均勻增加時,感應(yīng)電動勢 ,感應(yīng)電流 ,由楞次定律,判定感應(yīng)電流逆時針方向。
⑵t=t1s 末棒靜止,水平方向受拉力F外和安培力F安,F(xiàn)外=F安=BIl,又B=B0+kt1,故F外= (B0+kt1) 。
⑶棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,由法拉第電磁感應(yīng)定律 ,知
,也就是回路內(nèi)總磁通量保持不變。而在t時刻的磁通量φ=BS=Bl(l+vt),由φ0=φ可得:B0l2=B (l+vt)l , .
〖點(diǎn)評〗考查法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、閉合電路歐姆定律、安培力和磁通量等電磁學(xué)的重要概念和規(guī)律,在能力上考查綜合分析問題能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力。
本題第⑶問中回路面積和磁場都變化,以往考題要么回路面積不變,磁場均勻變化,要么磁場不變,回路面積發(fā)生變化。在第⑶問中,其實(shí)有兩個電動勢,一是ab棒切割磁感線產(chǎn)生的向上的感應(yīng)電動勢,二是由磁場變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,這兩個電動勢方向相反,從而回路本身無電流。
在第⑶問中,若磁場仍以k均勻增加,且ab棒向右勻速運(yùn)動,則t時刻回路的總電動勢E等于ba棒切割磁感線產(chǎn)生的Eba與磁場增強(qiáng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E法之和。
, ,
故
例3、〖解析〗解法1:設(shè)桿向上的速度為v,因桿的運(yùn)動,兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積減少,從而磁通量也減少。由法拉第電磁感應(yīng)定律,回路中的感應(yīng)電動勢的大小
①
回路中的電流 ②
電流沿順時針方向。兩金屬桿都要受到安培力作用,作用于桿x1y1的安培力為
③
方向向上,作用于桿x2y2的安培力為 ④
方向向下,當(dāng)桿作勻速運(yùn)動時,根據(jù)牛頓第二定律有
⑤
解以上各式得 ⑥ ⑦
作用于兩桿的重力的功率的大小 ⑧
電阻上的熱功率 ⑨
由⑥⑦⑧⑨式,可得
解法2:回路中電阻上的熱功率等于運(yùn)動過程中克服安培力做功功率,當(dāng)桿作勻速運(yùn)動時,根據(jù)牛頓第二定律有
電路中克服安培力做功功率為:
將 代入可得
〖點(diǎn)評〗本題是雙桿的平衡問題,難點(diǎn)在于金屬棒不等長即導(dǎo)軌不等間距。當(dāng)桿作勻速運(yùn)動時,安培力合力向下,對整體受力分析,處于平衡狀態(tài),列出方程就能順利求解I與v值。
例4、〖解析〗本題要抓幾個要點(diǎn):①電路中有無電流?②金屬棒受不受安培力作用?若有電流,受安培力作用,它們怎樣計(jì)算?③金屬棒做什么運(yùn)動?
金屬棒向下加速,因而電路中有給電容器充電形成的電流,金屬棒除了重力外,還受安培力作用。在很短一段時間△t內(nèi),電容極板上增加了電量ΔQ時,電路中瞬間電流為I= ,
而Q=CUc,△Q=C△Uc,又因電路無電阻,故電源路端電壓U= E=Blv,而U=Uc,有
△Uc=BL△v.∴I= = CBla①
根據(jù)牛頓第二定律:mg-B?I?l=ma②由①②得a= ,a=恒量,所以金屬棒做勻加速運(yùn)動.落地瞬時速度v=
〖點(diǎn)評〗本題中電流強(qiáng)度的確定是關(guān)鍵,是本題的難點(diǎn),突破了這一難點(diǎn),以后的問題即可迎刃而解.金屬棒下落過程中克服安培力做功,使金屬棒的機(jī)械能減少,轉(zhuǎn)化為電能,儲存在電容器里,故機(jī)械能不守恒.金屬棒下落中減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化的電能,還有一部分轉(zhuǎn)化為動能.
例5、解析:發(fā)話時,假定某一時刻通過線圈a的電流是從上端流入,而且增大,則在線圈c和b上感應(yīng)的電壓都是上正下負(fù),e中形成的電流在變壓器鐵芯中產(chǎn)生的磁場的磁感線是逆時針方向的;1和3,2和4相接時,b的感應(yīng)電壓在d中形成的電流在鐵芯中產(chǎn)生的磁感線是順時針的,由于e和d的匝數(shù)相同,只要調(diào)節(jié)R使e、d中的電流強(qiáng)度相等,則e和d產(chǎn)生的磁場就完全抵消,通過線圈f的磁通量始終為零,f中沒有感應(yīng)電動勢,受話器中沒有發(fā)話者的聲音,從而消除側(cè)音。對方發(fā)話時,從交換機(jī)傳來的音頻電壓加到電話機(jī)上,假設(shè)某一時刻在線圈e和c中形成的電流是從c的下端流入且增大,則b線圈的1端為負(fù),d線圈的3端為負(fù),感應(yīng)電壓值相同,在bdR回路中沒有電流,d中不會產(chǎn)生磁場抵消e的磁場,f中有e產(chǎn)生的磁場的磁感線通過,磁通量會發(fā)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,放大后在受話器中發(fā)出對方的聲音。
高三物理教案:《電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題》教學(xué)設(shè)計(jì)
一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)方面無論做什么事都有計(jì)劃和準(zhǔn)備,教師要準(zhǔn)備好教案,這是每個教師都不可缺少的。教案可以讓學(xué)生們能夠在上課時充分理解所教內(nèi)容,幫助教師掌握上課時的教學(xué)節(jié)奏。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的教案呢?下面是小編精心為您整理的“高三物理教案:《電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題》教學(xué)設(shè)計(jì)”,但愿對您的學(xué)習(xí)工作帶來幫助。
本文題目:高三物理教案:電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題
【知識要點(diǎn)回顧】
1.基本思路
①用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向;
②求回路電流;
③分析導(dǎo)體受力情況(包含安培力,用左手定則確定其方向);
④列出動力學(xué)方程或平衡方程并求解.
2. 動態(tài)問題分析
(1)由于安培力和導(dǎo)體中的電流、運(yùn)動速度均有關(guān),所以對磁場中運(yùn)動導(dǎo)體進(jìn)行動態(tài)分析十分必要,當(dāng)磁場中導(dǎo)體受安培力發(fā)生變化時,導(dǎo)致導(dǎo)體受到的合外力發(fā)生變化,進(jìn)而導(dǎo)致加速度、速度等發(fā)生變化;反之,由于運(yùn)動狀態(tài)的變化又引起感應(yīng)電流、安培力、合外力的變化,這樣可能使導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài).
(2)思考路線:導(dǎo)體受力運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→最終明確導(dǎo)體達(dá)到何種穩(wěn)定運(yùn)動狀態(tài).分析時,要畫好受力圖,注意抓住a=0時速度v達(dá)到最值的特點(diǎn).
【要點(diǎn)講練】
[例1]如圖所示,在一均勻磁場中有一U形導(dǎo)線框abcd,線框處于水平面內(nèi),磁場與線框平面垂直,R為一電阻,ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿,它可在ab、cd上無摩擦地滑動.桿ef及線框中導(dǎo)線的電阻都可不計(jì).開始時,給ef一個向右的初速度,則( )
A.ef將減速向右運(yùn)動,但不是勻減速
B.ef將勻減速向右運(yùn)動,最后停止
C.ef將勻速向右運(yùn)動
D.ef將往返運(yùn)動
[例2]如圖甲所示,兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為??的絕緣斜面上,兩導(dǎo)軌間距為L.M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻.一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直.整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直斜面向下.導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略.讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑,導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好,不計(jì)它們之間的摩擦.
(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示,請?jiān)诖藞D中畫出ab桿下滑過程中某時刻的受力示意圖.
(2)在加速下滑過程中,當(dāng)ab桿的速度大小為v時,求此時ab桿中的電流及其加速度的大小;
(3)求在下滑過程中,ab桿可以達(dá)到的速度最大值.
[例3]如圖所示,兩條互相平行的光滑導(dǎo)軌位于水平面內(nèi),距離為l=0.2m,在導(dǎo)軌的一端接有阻值為R=0.5Ω的電阻,在x≥0處有一水平面垂直的均勻磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T.一質(zhì)量為m=0.1kg的金屬直桿垂直放置在導(dǎo)軌上,并以v0=2m/s的初速度進(jìn)入磁場,在安培力和一垂直于直桿的水平外力F的共同作用下做勻變速直線運(yùn)動,加速度大小為a=2m/s2、方向與初速度方向相反.設(shè)導(dǎo)軌和金屬桿的電阻都可以忽略,且連接良好.求:
(1)電流為零時金屬桿所處的位置;
(2)電流為最大值的一半時施加在金屬桿上外力F的大小和方向;
(3)保持其他條件不變,而初速度v0取不同值,求開始時F的方向與初速度v0取得的關(guān)系.
[例4]如圖所示,水平面上有兩電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距d 為0.5米,左端通過導(dǎo)線與阻值為2歐姆的電阻R連接,右端通過導(dǎo)線與阻值為4歐姆的小燈泡L連接;在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上均勻磁場,CE長為2米,CDEF區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B如圖所示隨時間t變化;在t=0s時,一阻值為2歐姆的金屬棒在恒力F作用下由靜止從AB位置沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動,當(dāng)金屬棒從AB位置運(yùn)動到EF位置過程中,小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化.求:
(1)通過的小燈泡的電流強(qiáng)度;
(2)恒力F的大小;
(3)金屬棒的質(zhì)量.
例5.如圖所示,有兩根和水平方向成.角的光滑平行的金屬軌道,上端接有可變電阻R,下端足夠長,空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場,磁感強(qiáng)度為及一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下.經(jīng)過足夠長的時間后,金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm,則 ( )
A.如果B增大,vm將變大
B.如果α變大,vm將變大
C.如果R變大,vm將變大
D.如果m變小,vm將變大
例6.如圖所示,A線圈接一靈敏電流計(jì),B線框放在勻強(qiáng)磁場中,B線框的電阻不計(jì),具有一定電阻的導(dǎo)體棒可沿線框無摩擦滑動,今用一恒力F向右拉CD由靜止開始運(yùn)動,B線框足夠長,則通過電流計(jì)中的電流方向和大小變化是( )
A.G中電流向上,強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)
B.G中電流向下,強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)
C.G中電流向上,強(qiáng)度逐漸減弱,最后為零
D.G中電流向下,強(qiáng)度逐漸減弱,最后為零
例7.如圖所示,一邊長為L的正方形閉合導(dǎo)線框,下落中穿過一寬度為d(d>L)的勻強(qiáng)磁場區(qū),設(shè)導(dǎo)線框在穿過磁場區(qū)的過程中,不計(jì)空氣阻力,它的上下兩邊保持水平,線框平面始終與磁場方向垂直做加速運(yùn)動,若線框在位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時,其加速度a1,a2,a3的方向均豎直向下,則( )
A.a1=a3
B.a1=a3
C.a1
D.a3
例8.如圖所示,處于勻強(qiáng)磁場中的兩根足夠長、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37o角,下端連接阻值為R的電阻,勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直,質(zhì)量為0.2kg,電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25.
(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時的加速度大小;
(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時,電阻R消耗的功率為8W,求該速度的大小;
(3)在上問中,若R=2Ω,金屬棒中的電流方向由a到b,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向.(g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8)
高二物理教案:電磁感應(yīng)現(xiàn)象
高二物理教案:電磁感應(yīng)現(xiàn)象
教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
1、知道磁通量的定義,公式的適用條件,會用這一公式進(jìn)行簡單的計(jì)算.
2、知道什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象.
3、理解“不論用什么方法,只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就有電流產(chǎn)生”.
4、知道能量守恒定律依然適用于電磁感應(yīng)現(xiàn)象.
能力目標(biāo)
1、通過實(shí)驗(yàn)的觀察和分析,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識,分析問題的能力.
情感目標(biāo)
1、學(xué)生認(rèn)識“從個性中發(fā)現(xiàn)共性,再從共性中理解個性,從現(xiàn)象認(rèn)識本質(zhì)以及事物有普遍聯(lián)系的辨證唯物主義觀點(diǎn).
教學(xué)建議
關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的教學(xué)分析
1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象
利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。
2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
①當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場里做切割磁感線的運(yùn)動時,電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。
②當(dāng)磁體相對靜止的閉合電路運(yùn)動時,電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流.
③當(dāng)磁體和閉合電路都保持靜止,而使穿過閉合電路的磁通量發(fā)生改變時,電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流.
其實(shí)上述①、②兩種情況均可歸結(jié)為穿過閉合電路的磁通量發(fā)生改變,所以,不論用什么方法,只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就有電流產(chǎn)生.
3.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量守恒
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電能不是憑空產(chǎn)生的,它們或者是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,或者是電能在不同電路中的轉(zhuǎn)移,電磁感應(yīng)現(xiàn)象遵循能量守恒定律.
教法建議
1、課本中得出結(jié)論后的思考與討論,是一個進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生手腦并用、獨(dú)立思考,全面認(rèn)識電磁感應(yīng)現(xiàn)象的題目,教師可根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況引導(dǎo)學(xué)生思考和討論.
2、本節(jié)課文的最后分析了兩種情況下電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化,這不但能從能量的觀點(diǎn)讓學(xué)生對電磁感應(yīng)有明確的認(rèn)識,而且進(jìn)一步強(qiáng)化了能量守恒定律的普遍意義.有條件的,可以由教師引導(dǎo)學(xué)生自行分析,以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立分析問題的能力.
教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件是本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn),而正確理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件是本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn).由于學(xué)生在初中時已經(jīng)接觸過相關(guān)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,因此在講解電流的產(chǎn)生時可以讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)加深對現(xiàn)象的認(rèn)識,如果條件允許可以讓學(xué)生自己動手實(shí)驗(yàn),并在教師引導(dǎo)下進(jìn)行分組討論,教師可以通過問題的設(shè)計(jì)來引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,例如:對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格的設(shè)計(jì)以及相關(guān)問題的探討,讓學(xué)生明白感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件.正確理解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件.
電磁感應(yīng)現(xiàn)象教學(xué)設(shè)計(jì)方案
教學(xué)目的:
1、知道磁通量的定義,知道磁通量的國際單位,知道公式的適用條件,會用公式計(jì)算.
2、啟發(fā)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,從中分析歸納通過磁場產(chǎn)生電流的條件.
3、通過實(shí)驗(yàn)的觀察和分析,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識,分析問題的能力.
教學(xué)重點(diǎn):感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件
教學(xué)難點(diǎn):正確理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件.
教學(xué)儀器:電池組,電鍵,導(dǎo)線,大磁針,矩形線圈,碲形磁鐵,條形磁鐵,原副線圈,演示用電流表等.
教學(xué)過程:
一、教學(xué)引入:
在磁可否生電這個問題上,英國物理學(xué)家法拉第堅(jiān)信,電與磁決不孤立,有著密切的聯(lián)系.為此,他做了許多實(shí)驗(yàn),把導(dǎo)線放在各種磁場中想得到電流需要一定的條件,他以堅(jiān)韌不拔的意志歷時10年,終于找到了這個條件,從而開辟了物理學(xué)又一嶄新天地.
電磁感應(yīng)現(xiàn)象:
二、教學(xué)內(nèi)容
1、磁通量()
復(fù)習(xí):磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念
引入:教師:我們知道,磁場的強(qiáng)弱(即磁感應(yīng)強(qiáng)度)可以用磁感線的疏密來表示.如果一個面積為的面垂直一個磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場放置,則穿過這個面的磁感線的條數(shù)就是確定的.我們把與的乘積叫做穿過這個面的磁通量.
(1)定義:面積為,垂直勻強(qiáng)磁場放置,則與乘積,叫做穿過這個面的磁通量,用Φ表示.
(2)公式:
(3)單位:韋伯(Wb)1Wb=1T·m2
磁通量就是表示穿過這個面的磁感線條數(shù).
注意強(qiáng)調(diào):
①只要知道勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度和所討論面的面積,在面與磁場方向垂直的條件下(不垂直可將面積做垂直磁場方向上的投影.)磁通量是表示穿過討論面的磁感線條數(shù)的多少.在今后的應(yīng)用中往往根據(jù)穿過面的凈磁感線條數(shù)的多少定性判斷穿過該面的磁通量的大?。绻霉絹碛?jì)算磁通量,但是只適合于勻強(qiáng)磁場.
②磁通量是標(biāo)量,但是有正負(fù)之分,磁感線穿過某一個平面,要注意是從哪一面穿入,哪一面穿出.
2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象:
內(nèi)容引入:奧斯特實(shí)驗(yàn)架起了一座連通電和磁的橋梁,此后人們對電能生磁已深信不疑,但磁能否生電呢?
在磁可否生電這個問題上,英國物理學(xué)家法拉第堅(jiān)信,電與磁決不孤立,有著密切的聯(lián)系.為此,他做了許多實(shí)驗(yàn),把導(dǎo)線放在各種磁場中想得到電流需要一定的條件,他以堅(jiān)韌不拔的意志歷時10年,終于找到了這個條件,從而開辟了物理學(xué)又一嶄新天地.
3、實(shí)驗(yàn)演示
實(shí)驗(yàn)1:學(xué)生實(shí)驗(yàn)——導(dǎo)體在磁場中切割磁力線的運(yùn)動
觀察現(xiàn)象:AB做切割磁感線運(yùn)動,可見電流表指針偏轉(zhuǎn).
學(xué)生得到初步結(jié)論:當(dāng)閉合回路中的部分導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動時,電路中有了電流.
現(xiàn)象分析:如圖1導(dǎo)體不切割磁力線時,電路中沒有電流;而切割磁力線時閉合電路中有電流.回憶磁通量定義(師生討論)對閉合回路而言,所處磁場未變,僅因?yàn)锳B的運(yùn)動使回路在磁場中部分面積變了,使穿過回路的磁通變化,故回路中產(chǎn)生了電流.
設(shè)問:那么在其它情況下磁通變化是否也會產(chǎn)生感應(yīng)電流呢?
實(shí)驗(yàn)2:演示實(shí)驗(yàn)——條形磁鐵插入線圈
觀察提問:
A、條形磁鐵插入或取出時,可見電流表的指針偏轉(zhuǎn).
B、磁鐵與線圈相對靜止時,可見電流表指針不偏轉(zhuǎn).
現(xiàn)象分析:(師生討論)對線圈回路,當(dāng)線圈與磁鐵有沿軸線的相對運(yùn)動時,所處磁場因磁鐵的遠(yuǎn)離和靠近而變化,而未變,故穿過線圈的磁通變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,而當(dāng)磁鐵不動時,線圈處,不變,故無感應(yīng)電流.
實(shí)驗(yàn)3:演示實(shí)驗(yàn)——關(guān)于原副線圈的實(shí)驗(yàn)演示
實(shí)驗(yàn)觀察:移動變阻器滑片(或通斷開關(guān)),電流表指針偏轉(zhuǎn).當(dāng)A中電流穩(wěn)定時,電流表指針不偏轉(zhuǎn).
現(xiàn)象分析:對線圈,滑片移動或開關(guān)通斷,引起A中電流變,則磁場變,穿過B的磁通變,故B中產(chǎn)生感應(yīng)電流.當(dāng)A中電流穩(wěn)定時,磁場不變,磁通不變,則B中無感應(yīng)電流.
教師總結(jié):不同的實(shí)驗(yàn),其共同處在于:只要穿過閉合回路的磁通量的變化,不管引起磁通量變化的原因是什么,閉合電路中都有感應(yīng)電流產(chǎn)生.
結(jié)論:
無論用什么方法,只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路就有電流產(chǎn)生,這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng),產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流.
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化:
引導(dǎo)學(xué)生討論分析上述三個實(shí)驗(yàn)中能量的轉(zhuǎn)化情況.
3、例題講解
4、教師總結(jié):
能量守恒定律是一個普遍定律,同樣適合于電磁感應(yīng)現(xiàn)象.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電能不是憑空產(chǎn)生的,它們或者是其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能,或者是電能在不同電路中的轉(zhuǎn)移.
5、布置作業(yè)
《電磁感應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)
《電磁感應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教學(xué)目標(biāo)
1、知識與技能
⑴知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件。
⑵知道感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)。
2、過程與方法
⑴經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探研過程,體驗(yàn)磁生電的過程
⑵通過探究磁生電的條件,進(jìn)一步體會電和磁之間的聯(lián)系
3、情感態(tài)度和價值觀
⑴認(rèn)識到自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系的
⑵培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的能力和從實(shí)驗(yàn)事實(shí)中歸納、概括物理概念與規(guī)律的能力
三、重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn):電磁感應(yīng)現(xiàn)象,感應(yīng)電流的方向跟哪些因素有關(guān),電磁感應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化
難點(diǎn):電磁感應(yīng)現(xiàn)象
四、教學(xué)過程
㈠引入新課
前面我們學(xué)習(xí)過了電流的磁場,我們知道奧斯特實(shí)驗(yàn)揭示了電和磁之間的聯(lián)系,說明電可以生磁。那么,我們可不可以反過來進(jìn)行逆向思索:磁場能否產(chǎn)生電流呢?怎樣才能使磁生電呢?下面我們來共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。
㈡新課教學(xué)
1.通過實(shí)驗(yàn)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象
向?qū)W生交待實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想,明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑤熒餐懻撘_(dá)到此目的需要選擇哪些實(shí)驗(yàn)器材?為什么?如何組裝成實(shí)驗(yàn)電路?
2.教師展示以上實(shí)驗(yàn)器材,注意讓學(xué)生連接電路,嘗試如何能產(chǎn)生電流長
教師啟發(fā)學(xué)生:電流能產(chǎn)生磁場,把導(dǎo)體放在磁場中會不會產(chǎn)生電流?磁場的強(qiáng)弱對實(shí)驗(yàn)是否有影響?導(dǎo)體在磁場中是靜止的還是運(yùn)動的,請學(xué)生將觀察結(jié)果填寫在上面表格里。
次序
實(shí)驗(yàn)條件
電流表的偏轉(zhuǎn)情況
1
2
3
4
5
實(shí)驗(yàn)完畢,提出問題讓學(xué)生思考:
上述實(shí)驗(yàn)說明磁能生電嗎?(能)
在什么條件下才能產(chǎn)生這種現(xiàn)象?是否導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動就夠了?該怎樣運(yùn)動呢?
師生共同討論分析上述問題,最后由學(xué)生歸納,概括得出結(jié)論,并由教師板書:
實(shí)驗(yàn)表明:閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時,導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng),產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。
講述:電磁感應(yīng)現(xiàn)象是英國的物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)的。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步揭示了電和磁之間的聯(lián)系,導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)的發(fā)明,開辟了電的時代。
4.探究感應(yīng)電流的方向
提問:我們知道,電流是有方向的,那么感應(yīng)電流的方向是怎樣的呢?它的方向與哪些因素有關(guān)?請同學(xué)們觀察下面的實(shí)驗(yàn)。
演示實(shí)驗(yàn):保持上述實(shí)驗(yàn)裝置不變,反復(fù)改變磁場方向或改變導(dǎo)體在磁場中的運(yùn)動方向,請同學(xué)們仔細(xì)觀察電流表的偏轉(zhuǎn)方向。
師:在上述實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)導(dǎo)體在磁場中左右運(yùn)動時,你們發(fā)現(xiàn)電流表的指針方向偏轉(zhuǎn)有什么變化?這個現(xiàn)象說明了什么?
生:感應(yīng)電流有方向
師:那感應(yīng)電流方向跟哪些因素有關(guān)呢?
讓學(xué)生猜想感應(yīng)電流方向可能跟什么有關(guān):是跟導(dǎo)體運(yùn)動方向有關(guān)還是跟磁場方向有關(guān)?
學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究,讓學(xué)生討論、思考、歸納、概括。
教師板書:導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向,跟導(dǎo)體運(yùn)動方向和磁感線方向有關(guān)。
5.探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能的轉(zhuǎn)化
師:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時是什么力做功?它消耗了什么能?(機(jī)械能)得到了什么能?(電能)
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中實(shí)現(xiàn)了什么能與什么能之間的轉(zhuǎn)化?(機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)化)
五、小結(jié):學(xué)生總結(jié)