《電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì) 1、教材分析 本章涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，主要有電磁感應(yīng)現(xiàn)象、磁通量、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、自感和渦流等，不僅與前面的穩(wěn)恒電流、磁場(chǎng)有關(guān)，還要結(jié)合后面的交流電進(jìn)行考試，在整個(gè)高中物理教材中占有舉足輕重的地位。高考對(duì)本章的要求比較高，五個(gè)考點(diǎn)中有兩個(gè)達(dá)到二級(jí)要求，分別是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。近五年來，國家新課標(biāo)卷考了16次，近三年考了10道題，考試的頻繁足以說明本章在高考中的重要地位。 二、教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能：在一輪復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)近三年高考試題的分析，找到高考本章節(jié)的考試特點(diǎn)和命題特點(diǎn)。 2、過程與方法：對(duì)近三年國家新課標(biāo)高考試題進(jìn)行逐一分析，結(jié)合試題中考查的知識(shí)點(diǎn)，構(gòu)建本章節(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，以思維導(dǎo)圖的形式呈現(xiàn)，形成解題的基本思路。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：體驗(yàn)高考試題制定過程，結(jié)合高考試題特點(diǎn)，嘗試自己制定一道高考試題。 三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：電磁感應(yīng)定律。 難點(diǎn)：電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用。 四、學(xué)習(xí)情況分析 經(jīng)過第一輪復(fù)習(xí)，學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握比較熟練，但綜合能力還存在欠缺，知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建還有一定難度，前后知識(shí)之間的聯(lián)系有待進(jìn)一步加強(qiáng)。 另外，他們對(duì)高考了解不多，不具備解答高考題目的能力。
五、教學(xué)方式 1.小組討論討論，講練結(jié)合 2.學(xué)習(xí)案例引導(dǎo)：參見如下學(xué)習(xí)案例。 3.基礎(chǔ)教學(xué)環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑→總結(jié)規(guī)律、講解詳盡→反思總結(jié)、課后測(cè)試→評(píng)價(jià)反饋 六、課前準(zhǔn)備 1.學(xué)生學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：結(jié)合學(xué)習(xí)案例預(yù)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容。 2.教師教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件制作、課前預(yù)習(xí)、課內(nèi)探究、課后練習(xí)。 附錄：電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用。 【預(yù)習(xí)】——感受高考探究的奧秘。 14.（2014·新課標(biāo)國家上冊(cè)·單選題）法拉第時(shí)代，在下列驗(yàn)證“磁產(chǎn)生電”思想的實(shí)驗(yàn)中，可以在（）中觀察到感應(yīng)電流。A.繞在磁鐵上的線圈與電流表組成閉合回路，再觀察電流表的變化。B.把一個(gè)接有電流表的閉合線圈放在一個(gè)通電線圈旁邊，再觀察電流表的變化。C.把一個(gè)房間內(nèi)的一個(gè)線圈的兩端接到隔壁房間的電流表上，在線圈中塞入一塊條形磁鐵，然后到隔壁房間觀察電流表的變化。D.繞在同一個(gè)鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈分別接電源和電流表。 在線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化 18.（2014·新課標(biāo)國家上冊(cè)·單選題）如圖A所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，在線圈ab中通過可變電流，用示波器測(cè)得線圈cd之間的電壓如圖B所示。已知線圈內(nèi)磁場(chǎng)與流過線圈的電流成正比。下列描述線圈ab中電流與時(shí)間關(guān)系的圖中，正確的可能是（） 19.（2015·新課標(biāo)國家上冊(cè)·多選題）1824年，法國科學(xué)家阿拉戈完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”。
實(shí)驗(yàn)中，將一個(gè)銅盤橫放，在其中心正上方用柔軟的細(xì)導(dǎo)線懸掛一根可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁針，如圖所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)銅盤在磁針的磁場(chǎng)中繞著銅盤中心的垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁針也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，但略有滯后。 下列說法正確的是（ ） A.圓盤上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B.圓盤中的渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使磁針旋轉(zhuǎn) C.圓盤旋轉(zhuǎn)過程中，磁針磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生變化 D.圓盤中的自由電子隨圓盤運(yùn)動(dòng)形成電流，這個(gè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使磁針旋轉(zhuǎn) 15.（2015·新課標(biāo)國家下冊(cè)·單選題）如圖所示，直角三角形金屬架abc置于均勻磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向平行于ab邊且向上。當(dāng)金屬架繞ab邊以角速度ω作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，a、b、c點(diǎn)電勢(shì)分別為Ua、Ub、Uc。已知bc邊長為l。 下列判斷正確的是（ ） A.UaUc，金屬框架中無電流 B.UbUc，金屬框架中的電流方向沿abc-a C.Ubc=-Bl2ω，金屬框架中無電流 D.Ubc=Bl2ω，金屬框架中的電流方向沿acb-a20.（2016·新課標(biāo)國家下冊(cè)·多選題）如圖所示是法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖。銅盤安裝在垂直銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤邊緣和銅軸接觸。圓盤處于垂直向上的均勻磁場(chǎng)B中。
圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列關(guān)于電流流過電阻R的說法中，哪些是正確的？（ ） A.若圓盤的角速度不變，則電流不變。 B.若從上方看圓盤按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，則電流從a流向b。 C.若圓盤旋轉(zhuǎn)的方向相同，但角速度發(fā)生變化，電流方向可能會(huì)改變。 D.如果圓盤的角速度變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒t電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼膬杀丁?21.（2016·新課標(biāo)全國卷=3*ROMAN III·多選題）如圖所示，M為以O(shè)M為中心的半圓形絲框；N為以直角為中心，以O(shè)N為中心的扇形絲框；兩絲框在同一垂直平面（紙面）；兩圓弧的半徑相等；在過直線OMON的水平面上方有均勻磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面。 現(xiàn)讓線框M、N從t=0時(shí)圖示位置出發(fā)，分別繞垂直于紙面并過OM、ON的軸線以恒定速度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，周期為T。則（ ） A.兩個(gè)線框中都會(huì)產(chǎn)生正弦交流電 B.兩線框中感應(yīng)電流的周期等于TC。當(dāng) 時(shí)高中物理知識(shí)點(diǎn)：電磁感應(yīng)，兩線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等 D.當(dāng)兩線框的電阻相等時(shí)，兩線框中感應(yīng)電流的有效值也相等 25.（2014·新課標(biāo)國家下冊(cè)） 半徑為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面上。在圓形導(dǎo)軌上放置一根長度為r、質(zhì)量為m、質(zhì)量均勻分布的直導(dǎo)體桿AB，BA的延長線過圓形導(dǎo)軌的中心O。如圖所示，為該裝置的俯視圖。
整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直向下的均勻磁場(chǎng)中，內(nèi)圓導(dǎo)軌C點(diǎn)與外圓導(dǎo)軌D點(diǎn)之間串接一個(gè)阻值為R的電阻器（圖中未示出）。直導(dǎo)體桿在水平外力作用下，繞O點(diǎn)以角速度ω作勻速逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中始終與導(dǎo)軌保持良好的接觸。設(shè)導(dǎo)體桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ，導(dǎo)體桿與導(dǎo)軌之間的阻力可忽略。重力加速度的大小為g。求：（1）通過電阻器R感應(yīng)電流的方向和大小；（2）外力的功率。24.（2016·新課標(biāo)國家上冊(cè)）如圖所示，兩固定絕緣斜面的傾斜角為θ，上邊緣相連。 兩根細(xì)金屬棒ab（只標(biāo)出a端）和cd（只標(biāo)出c端）的長度均為L，質(zhì)量分別為2m和m；用兩根不可伸縮的軟輕導(dǎo)線連成閉合環(huán)abdca，用固定在斜面上緣的兩個(gè)光滑絕緣小定滑輪跨在斜面上，使兩金屬棒呈水平放置。斜面上有均勻磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于斜面向上。已知兩導(dǎo)線剛好不在磁場(chǎng)中，電路電阻為R，兩金屬棒與斜面之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ，重力加速度為g。已知金屬棒ab作勻速下滑，求（1）作用在金屬棒ab上的安培力的大小。（2）金屬棒的速度的大小。 25.（2016·新課標(biāo)國家卷=3*ROMAN III）如圖所示，兩根間距為l的光滑平行金屬軌道位于同一水平面（紙面），軌道左端接有一個(gè)阻值為R的電阻；兩軌道上放置一根垂直于軌道的金屬棒；電阻、軌道與金屬棒之間有一塊面積為S的面積，該區(qū)域內(nèi)有一個(gè)垂直于紙面的均勻磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小與時(shí)間t的關(guān)系為B1=kt，式中k為常數(shù)；金屬棒右側(cè)也有一塊均勻磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域的左邊界MN（虛線）垂直于軌道，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，方向也是垂直于紙面向內(nèi)。
某一時(shí)刻，金屬棒在外加水平恒定力的作用下，由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，在t0時(shí)刻剛好以速度v0越過MN，然后以勻速向右運(yùn)動(dòng)。金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直，且接觸良好，它們的電阻可以忽略不計(jì)。求 (1)在t=0至t=t0的時(shí)間間隔內(nèi)，流過電阻的電荷的絕對(duì)值。 (2)在t（tt0）時(shí)刻通過回路的總磁通量與金屬棒所受外加水平恒定力的大小。 電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用 學(xué)術(shù)案例【探索案例】——總結(jié)規(guī)律思維創(chuàng)新 1.結(jié)合預(yù)習(xí)案例，畫出電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用思維導(dǎo)圖 2.高考題 我會(huì)想出兩根平行光滑的金屬導(dǎo)軌，水平放置。 導(dǎo)軌足夠長，間距為L。導(dǎo)軌左端接如圖所示的電路，其中電阻為R，兩根導(dǎo)體棒a、b與導(dǎo)軌接觸良好，每根導(dǎo)體棒的電阻為r，質(zhì)量為m。整個(gè)裝置處于指向下方的均勻磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。現(xiàn)給導(dǎo)體棒b一個(gè)初速度v0，a由靜止?fàn)顟B(tài)釋放。則：（1）若關(guān)閉開關(guān)，a、b兩根導(dǎo)體棒的最終速度分別為多少？（2）若關(guān)閉開關(guān)，a最多能產(chǎn)生多少焦耳熱？（3）若關(guān)閉開關(guān)，a固定，b在拉力F作用下由靜止?fàn)顟B(tài)開始運(yùn)動(dòng)。試分析b的運(yùn)動(dòng)情況，計(jì)算b的最終速度。自問：電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用。 學(xué)術(shù)案例【訓(xùn)練案例】——訓(xùn)練鞏固形成模型1、垂直放置一個(gè)線圈，線圈上接有一定阻值的電阻，線圈內(nèi)有一個(gè)垂直向上、大小變化的磁場(chǎng)，線圈的電阻為常數(shù)，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖A所示，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖B所示時(shí)，正確表示線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律的圖形是（）2、如圖所示，水平放置足夠長度、間距為L、電阻可忽略的平行光滑金屬軌道，軌道左端接有阻值為R的電阻，一根質(zhì)量為m、阻值為R的金屬棒橫跨在軌道上，金屬棒與軌道接觸良好。
整個(gè)裝置處于垂直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中。現(xiàn)讓金屬棒以初速度v0沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)。設(shè)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中金屬棒所通電荷量為q。下列說法正確的是）A.金屬棒在導(dǎo)軌上以勻速減速度運(yùn)動(dòng)B.整個(gè)過程在電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為QUOTE mv22 mC。整個(gè)過程金屬棒在導(dǎo)軌上的位移為QUOTE qRBL qRBLD。整個(gè)過程中金屬棒克服安培力所作的功為QUOTE mv22 m3。（多選） （2016鷹潭模型1）有兩個(gè)均勻磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ、Ⅲ，它們的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，均為B，方向如圖所示。兩個(gè)區(qū)域中間為無磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ，寬度為s。 有一均勻方形金屬線框abcd，邊長為L（Ls），電阻為R放置在區(qū)域Ⅰ中，ab邊平行于磁場(chǎng)邊界。現(xiàn)拉著金屬線框以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，則（）A.當(dāng)ab邊剛進(jìn)入中心無磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ時(shí)，ab兩點(diǎn)間電壓為QUOTE 3BLv4.當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域Ⅲ時(shí)，流過ab邊的電流為QUOTE 2BLvR 2BLvR，方向a→bC.在把金屬線框完全從區(qū)域I拉入?yún)^(qū)域III的過程中，拉力所作的功為QUOTE.當(dāng)cd邊剛離開區(qū)域I，剛進(jìn)入?yún)^(qū)域III時(shí)，電路中產(chǎn)生的焦耳熱為QUOTE（Ls）2 如圖所示，足夠長的光滑U型導(dǎo)體框架的寬度為L=0.40m，電阻可忽略不計(jì)，其平面與水平面形成的夾角α為37°，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T的均勻磁場(chǎng)方向垂直于框架平面。
一根質(zhì)量為m=0.20kg、有效電阻為R=1.0Ω的導(dǎo)體棒MN，垂直跨放在U型框架上。當(dāng)導(dǎo)體棒從靜止沿框架開始下滑到開始勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過導(dǎo)體棒橫截面積的總電量為Q=2.0C。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g為10m/s2）求：（1）導(dǎo)體棒最大加速度與最大電流強(qiáng)度的大小及方向。（2）導(dǎo)體棒在0.2s內(nèi)可能掃過的最大面積。（3）導(dǎo)體棒從開始下滑到開始勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，有效電阻所消耗的電功。學(xué)習(xí)情況分析經(jīng)過第一輪的復(fù)習(xí)，學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握比較熟練，但綜合能力還存在欠缺，知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建還有一定的難度，前后知識(shí)之間的聯(lián)系有待進(jìn)一步加強(qiáng)。 另外對(duì)高考知識(shí)了解不多，解高考題能力不強(qiáng)。學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度積極，積極性高，大部分問題學(xué)生自己可以解決，教師可以重點(diǎn)指導(dǎo)。效果分析：在教師的指導(dǎo)和幫助下，本班全體學(xué)生的潛能得到了極大程度的挖掘，教師給予學(xué)生充分的思維空間，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，一步步達(dá)成立體的教學(xué)目標(biāo)，人人都有所收獲。課堂教學(xué)充分體現(xiàn)了師生平等、民主教學(xué)的思想，師生信息交流順暢、情感交流融洽、合作融洽、配合默契，優(yōu)化了教與學(xué)的氛圍，最大化地發(fā)揮了課堂教學(xué)效果。
教師教得輕松，學(xué)生學(xué)得開心。教材分析：本章涉及的知識(shí)點(diǎn)很多，主要有電磁感應(yīng)現(xiàn)象、磁通量、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、自感和渦流等，不僅和前面的穩(wěn)恒電流、磁場(chǎng)有關(guān)聯(lián)，還要結(jié)合后面的交流電進(jìn)行考試，在整本高中物理教材中占有舉足輕重的地位。高考對(duì)本章的要求比較高，五個(gè)考點(diǎn)中有兩個(gè)達(dá)到二級(jí)要求，分別是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。近五年來國家新課標(biāo)卷考了16次，近三年也考了10次，考試的頻繁足以見得本章在高考中的重要性。 PAGE 8 第四章 指數(shù)函數(shù)與對(duì)數(shù)函數(shù) PAGE 2 電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用 學(xué)術(shù)案例 【訓(xùn)練案例】——訓(xùn)練鞏固形成模型 1、一線圈垂直放置，接有一定阻值的電阻，線圈內(nèi)有一個(gè)垂直向上、大小變化的磁場(chǎng)，線圈的電阻為常數(shù)高中物理知識(shí)點(diǎn)：電磁感應(yīng)，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖A所示，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖B所示時(shí)，正確表示線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律的圖形是（） 2、如圖所示，水平放置一條間距為L、電阻可忽略的平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻，一根質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒跨在導(dǎo)軌上，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好。 整個(gè)裝置處于均勻磁場(chǎng)中，垂直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。
現(xiàn)讓金屬棒以初速度v0沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，設(shè)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中通過金屬棒的電荷量為q，下列說法正確的是）A.金屬棒在導(dǎo)軌上以勻速減速度運(yùn)動(dòng)B.整個(gè)過程電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為QUOTE mv22 mC。整個(gè)過程金屬棒在導(dǎo)軌上的位移為QUOTE qRBL qRBLD。整個(gè)過程中金屬棒克服安培力所作的功為QUOTE mv22 m3。（多選） （2016鷹潭模型1） 有兩個(gè)均勻磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ、Ⅲ，它們的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，方向如圖所示，兩個(gè)區(qū)域的中間為寬度為s的非磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ。在區(qū)域Ⅰ內(nèi)放置一個(gè)邊長為L（Ls）的均勻方形金屬線框abcd，電阻為R。 ab邊平行于磁場(chǎng)邊界。現(xiàn)拉著金屬線框以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)。則（）A.當(dāng)ab邊剛進(jìn)入中心無磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ時(shí)，ab兩點(diǎn)間電壓為QUOTE 3BLv4.當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域Ⅲ時(shí)，流過ab邊的電流為QUOTE 2BLvR 2BLvR，方向a→b C.在把金屬線框完全從I區(qū)拉入III區(qū)的過程中，拉力所作的功為QUOTE.當(dāng)cd邊剛離開I區(qū)，剛進(jìn)入III區(qū)時(shí)，電路中產(chǎn)生的焦耳熱為QUOTE (Ls)2. 如圖所示，足夠長的光滑U型導(dǎo)體框架的寬度為L=0.40m，電阻可忽略不計(jì)，其平面與水平面形成的夾角α為37°，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T的均勻磁場(chǎng)方向垂直于框架平面。
一根質(zhì)量為m=0.20kg、有效電阻為R=1.0Ω的導(dǎo)體棒MN物理資源網(wǎng)，垂直跨放在U型框架上。當(dāng)導(dǎo)體棒由靜止開始沿框架下滑到開始做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過導(dǎo)體棒橫截面積的總電荷為Q=2.0C。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g為10m/s2）求：（1）導(dǎo)體棒最大加速度與最大電流強(qiáng)度的大小及方向。（2）導(dǎo)體棒在0.2s內(nèi)能掃過的最大面積。（3）被框架夾緊的導(dǎo)體棒的最大面積。