《電磁感應定律及其應用》教學設計 1、教材分析 本章涉及的知識點較多，主要有電磁感應現象、磁通量、法拉第電磁感應定律、楞次定律、自感和渦流等，不僅與前面的穩恒電流、磁場有關，還要結合后面的交流電進行考試，在整個高中物理教材中占有舉足輕重的地位。高考對本章的要求比較高，五個考點中有兩個達到二級要求，分別是法拉第電磁感應定律和楞次定律。近五年來，國家新課標卷考了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、教學目標 1、知識與技能：在一輪復習的基礎上，通過對近三年高考試題的分析，找到高考本章節的考試特點和命題特點。 2、過程與方法：對近三年國家新課標高考試題進行逐一分析，結合試題中考查的知識點，構建本章節知識網絡，以思維導圖的形式呈現，形成解題的基本思路。 3、情感態度與價值觀：體驗高考試題制定過程，結合高考試題特點，嘗試自己制定一道高考試題。 三、教學重點與難點 重點：電磁感應定律。 難點：電磁感應定律的應用。 四、學習情況分析 經過第一輪復習，學生對基礎知識掌握比較熟練，但綜合能力還存在欠缺，知識網絡構建還有一定難度，前后知識之間的聯系有待進一步加強。 另外，他們對高考了解不多，不具備解答高考題目的能力。
五、教學方式 1.小組討論討論，講練結合 2.學習案例引導：參見如下學習案例。 3.基礎教學環節：預習檢查、總結疑惑→總結規律、講解詳盡→反思總結、課后測試→評價反饋 六、課前準備 1.學生學習準備：結合學習案例預習本節課內容。 2.教師教學準備：多媒體課件制作、課前預習、課內探究、課后練習。 附錄：電磁感應定律及其應用。 【預習】——感受高考探究的奧秘。 14.（2014·新課標國家上冊·單選題）法拉第時代，在下列驗證“磁產生電”思想的實驗中，可以在（）中觀察到感應電流。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.把一個接有電流表的閉合線圈放在一個通電線圈旁邊，再觀察電流表的變化。C.把一個房間內的一個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.繞在同一個鐵環上的兩個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·新課標國家上冊·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，用示波器測得線圈cd之間的電壓如圖B所示。已知線圈內磁場與流過線圈的電流成正比。下列描述線圈ab中電流與時間關系的圖中，正確的可能是（） 19.（2015·新課標國家上冊·多選題）1824年，法國科學家阿拉戈完成了著名的“圓盤實驗”。
實驗中，將一個銅盤橫放，在其中心正上方用柔軟的細導線懸掛一根可以自由轉動的磁針，如圖所示。實驗中發現，當銅盤在磁針的磁場中繞著銅盤中心的垂直軸線轉動時，磁針也隨之轉動，但略有滯后。 下列說法正確的是（ ） A.圓盤上產生感應電動勢 B.圓盤中的渦流產生的磁場使磁針旋轉 C.圓盤旋轉過程中，磁針磁場穿過整個圓盤的磁通量發生變化 D.圓盤中的自由電子隨圓盤運動形成電流，這個電流產生的磁場使磁針旋轉 15.（2015·新課標國家下冊·單選題）如圖所示，直角三角形金屬架abc置于均勻磁場中，磁感應強度為B，方向平行于ab邊且向上。當金屬架繞ab邊以角速度ω作逆時針旋轉時，a、b、c點電勢分別為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·新課標國家下冊·多選題）如圖所示是法拉第圓盤發電機的示意圖。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B中。
圓盤轉動時，下列關于電流流過電阻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針方向旋轉，則電流從a流向b。 C.若圓盤旋轉的方向相同，但角速度發生變化，電流方向可能會改變。 D.如果圓盤的角速度變為原來的兩倍，則電流在R上的熱功率也變為原來的兩倍。 21.（2016·新課標全國卷=3*ROMAN III·多選題）如圖所示，M為以OM為中心的半圓形絲框；N為以直角為中心，以ON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，磁場方向垂直于紙面。 現讓線框M、N從t=0時圖示位置出發，分別繞垂直于紙面并過OM、ON的軸線以恒定速度逆時針旋轉，周期為T。則（ ） A.兩個線框中都會產生正弦交流電 B.兩線框中感應電流的周期等于TC。當 時高中物理知識點：電磁感應，兩線框中產生的感應電動勢相等 D.當兩線框的電阻相等時，兩線框中感應電流的有效值也相等 25.（2014·新課標國家下冊） 半徑為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平面上。在圓形導軌上放置一根長度為r、質量為m、質量均勻分布的直導體桿AB，BA的延長線過圓形導軌的中心O。如圖所示，為該裝置的俯視圖。
整個裝置處于磁感應強度為B、方向垂直向下的均勻磁場中，內圓導軌C點與外圓導軌D點之間串接一個阻值為R的電阻器（圖中未示出）。直導體桿在水平外力作用下，繞O點以角速度ω作勻速逆時針旋轉，在旋轉過程中始終與導軌保持良好的接觸。設導體桿與導軌之間的動摩擦系數為μ，導體桿與導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感應電流的方向和大小；（2）外力的功率。24.（2016·新課標國家上冊）如圖所示，兩固定絕緣斜面的傾斜角為θ，上邊緣相連。 兩根細金屬棒ab（只標出a端）和cd（只標出c端）的長度均為L，質量分別為2m和m；用兩根不可伸縮的軟輕導線連成閉合環abdca，用固定在斜面上緣的兩個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，磁感應強度為B，方向垂直于斜面向上。已知兩導線剛好不在磁場中，電路電阻為R，兩金屬棒與斜面之間的動摩擦系數為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，該區域內有一個垂直于紙面的均勻磁場，磁感應強度B1的大小與時間t的關系為B1=kt，式中k為常數；金屬棒右側也有一塊均勻磁場區域，該區域的左邊界MN（虛線）垂直于軌道，該磁場的磁感應強度為B0，方向也是垂直于紙面向內。
某一時刻，金屬棒在外加水平恒定力的作用下，由靜止開始向右運動，在t0時刻剛好以速度v0越過MN，然后以勻速向右運動。金屬棒與導軌始終相互垂直，且接觸良好，它們的電阻可以忽略不計。求 (1)在t=0至t=t0的時間間隔內，流過電阻的電荷的絕對值。 (2)在t（tt0）時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。 電磁感應定律及其應用 學術案例【探索案例】——總結規律思維創新 1.結合預習案例，畫出電磁感應定律及其應用思維導圖 2.高考題 我會想出兩根平行光滑的金屬導軌，水平放置。 導軌足夠長，間距為L。導軌左端接如圖所示的電路，其中電阻為R，兩根導體棒a、b與導軌接觸良好，每根導體棒的電阻為r，質量為m。整個裝置處于指向下方的均勻磁場中，磁感應強度為B。現給導體棒b一個初速度v0，a由靜止狀態釋放。則：（1）若關閉開關，a、b兩根導體棒的最終速度分別為多少？（2）若關閉開關，a最多能產生多少焦耳熱？（3）若關閉開關，a固定，b在拉力F作用下由靜止狀態開始運動。試分析b的運動情況，計算b的最終速度。自問：電磁感應定律及其應用。 學術案例【訓練案例】——訓練鞏固形成模型1、垂直放置一個線圈，線圈上接有一定阻值的電阻，線圈內有一個垂直向上、大小變化的磁場，線圈的電阻為常數，規定線圈中感應電流的正方向如圖A所示，當磁場的磁感應強度B隨時間t的變化如圖B所示時，正確表示線圈中感應電流i隨時間t的變化規律的圖形是（）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。
整個裝置處于垂直向上磁感應強度為B的均勻磁場中。現讓金屬棒以初速度v0沿導軌向右運動。設整個運動過程中金屬棒所通電荷量為q。下列說法正確的是）A.金屬棒在導軌上以勻速減速度運動B.整個過程在電阻R上產生的焦耳熱為QUOTE mv22 mC。整個過程金屬棒在導軌上的位移為QUOTE qRBL qRBLD。整個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）有兩個均勻磁場區域Ⅰ、Ⅲ，它們的磁感應強度相同，均為B，方向如圖所示。兩個區域中間為無磁場區域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放置在區域Ⅰ中，ab邊平行于磁場邊界。現拉著金屬線框以速度v向右勻速運動，則（）A.當ab邊剛進入中心無磁場區域Ⅱ時，ab兩點間電壓為QUOTE 3BLv4.當ab邊剛進入磁場區域Ⅲ時，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域I拉入區域III的過程中，拉力所作的功為QUOTE.當cd邊剛離開區域I，剛進入區域III時，電路中產生的焦耳熱為QUOTE（Ls）2 如圖所示，足夠長的光滑U型導體框架的寬度為L=0.40m，電阻可忽略不計，其平面與水平面形成的夾角α為37°，磁感應強度B=1.0T的均勻磁場方向垂直于框架平面。
一根質量為m=0.20kg、有效電阻為R=1.0Ω的導體棒MN，垂直跨放在U型框架上。當導體棒從靜止沿框架開始下滑到開始勻速運動時，通過導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）導體棒最大加速度與最大電流強度的大小及方向。（2）導體棒在0.2s內可能掃過的最大面積。（3）導體棒從開始下滑到開始勻速運動的過程中，有效電阻所消耗的電功。學習情況分析經過第一輪的復習，學生對基礎知識掌握比較熟練，但綜合能力還存在欠缺，知識網絡的構建還有一定的難度，前后知識之間的聯系有待進一步加強。 另外對高考知識了解不多，解高考題能力不強。學生學習態度積極，積極性高，大部分問題學生自己可以解決，教師可以重點指導。效果分析：在教師的指導和幫助下，本班全體學生的潛能得到了極大程度的挖掘，教師給予學生充分的思維空間，學生在教師的引導下，一步步達成立體的教學目標，人人都有所收獲。課堂教學充分體現了師生平等、民主教學的思想，師生信息交流順暢、情感交流融洽、合作融洽、配合默契，優化了教與學的氛圍，最大化地發揮了課堂教學效果。
教師教得輕松，學生學得開心。教材分析：本章涉及的知識點很多，主要有電磁感應現象、磁通量、法拉第電磁感應定律、楞次定律、自感和渦流等，不僅和前面的穩恒電流、磁場有關聯，還要結合后面的交流電進行考試，在整本高中物理教材中占有舉足輕重的地位。高考對本章的要求比較高，五個考點中有兩個達到二級要求，分別是法拉第電磁感應定律和楞次定律。近五年來國家新課標卷考了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 指數函數與對數函數 PAGE 2 電磁感應定律及其應用 學術案例 【訓練案例】——訓練鞏固形成模型 1、一線圈垂直放置，接有一定阻值的電阻，線圈內有一個垂直向上、大小變化的磁場，線圈的電阻為常數高中物理知識點：電磁感應，規定線圈中感應電流的正方向如圖A所示，當磁場的磁感應強度B隨時間t的變化如圖B所示時，正確表示線圈中感應電流i隨時間t的變化規律的圖形是（） 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軌，導軌左端接有阻值為R的電阻，一根質量為m、電阻為R的金屬棒跨在導軌上，金屬棒與導軌接觸良好。 整個裝置處于均勻磁場中，垂直向上的磁感應強度為B。
現讓金屬棒以初速度v0沿導軌向右運動，設整個運動過程中通過金屬棒的電荷量為q，下列說法正確的是）A.金屬棒在導軌上以勻速減速度運動B.整個過程電阻R上產生的焦耳熱為QUOTE mv22 mC。整個過程金屬棒在導軌上的位移為QUOTE qRBL qRBLD。整個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） 有兩個均勻磁場區域Ⅰ、Ⅲ，它們的磁感應強度均為B，方向如圖所示，兩個區域的中間為寬度為s的非磁場區域Ⅱ。在區域Ⅰ內放置一個邊長為L（Ls）的均勻方形金屬線框abcd，電阻為R。 ab邊平行于磁場邊界。現拉著金屬線框以速度v向右勻速運動。則（）A.當ab邊剛進入中心無磁場區域Ⅱ時，ab兩點間電壓為QUOTE 3BLv4.當ab邊剛進入磁場區域Ⅲ時，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區拉入III區的過程中，拉力所作的功為QUOTE.當cd邊剛離開I區，剛進入III區時，電路中產生的焦耳熱為QUOTE (Ls)2. 如圖所示，足夠長的光滑U型導體框架的寬度為L=0.40m，電阻可忽略不計，其平面與水平面形成的夾角α為37°，磁感應強度B=1.0T的均勻磁場方向垂直于框架平面。
一根質量為m=0.20kg、有效電阻為R=1.0Ω的導體棒MN物理資源網，垂直跨放在U型框架上。當導體棒由靜止開始沿框架下滑到開始做勻速運動時，通過導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）導體棒最大加速度與最大電流強度的大小及方向。（2）導體棒在0.2s內能掃過的最大面積。（3）被框架夾緊的導體棒的最大面積。