第3节电磁感应定律的应用.doc

构建基于主体体验的朴实课堂

电磁感应

——单棒模型

恩施高中 张祖坤

2018.12.12
法拉第电磁感应定律的应用
——单棒模型
恩施高中 张祖坤
【教学目标】
1.掌握电磁感应中电学问题的分析方法，弄清整个电路结构
2.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法，掌握单棒模型各类“收尾”状态
3.理解电磁感应过程中能量的转化情况
4.运用能量的观点分析和解决电磁感应问题
【教学重点】
1.分析计算电磁感应中有安培力参与的导体的运动及平衡问题
2.分析计算电磁感应中能量的转化与转移
【教学难点】
1.运用牛顿运动定律和运动学规律解答电磁感应问题
2.运用能量的观点分析和解决电磁感应问题
【教学过程】

考点类容
高考命题实况
常考
题型
2014
2015
2016
2017
2018
电磁感应
现象
卷Ⅰ：T14
T18
卷Ⅱ：T25
卷Ⅰ：T19
卷Ⅰ：T15
卷Ⅰ：T24
卷Ⅱ：T20
T24
卷Ⅲ：T25
卷Ⅰ：T18
卷Ⅱ：T20
卷Ⅲ：T15
卷Ⅰ：T19
卷Ⅱ：T18
卷Ⅲ：T20
选择题
计算题

一、知识回顾

二、合作探究
情景创设：光滑水平放置的金属导轨间距为L，连接一电阻R，质量为m，电阻为r的导体棒ab与导轨接触良好，其余部分电阻不计。平面内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。
思考：有哪些办法能让导体棒ab沿着导轨向右移动？
N
M
P
O
R
a
b
r

探究一 阻尼式（施加初速度v0）v
t
0t
v0
N
M
P
O
R
a
b

问题1：分析电路中电源、电动势、电流、路端电压、a、b点电势高低；

问题2：分析ab棒所受的安培力F安、加速度a、速度v变化情况并大致画出v-t图像；

问题3：分析导体棒的最大加速度am及“收尾”状态；

问题4：在整个运动过程系统的能量变化情况；

问题5：若整个过程中导体棒的位移为x，求通过R的电荷量q。

探究二 发电式（施加恒力F）v
t
0t
F
N
M
P
O
R
a
b

问题1：分析电路中电源、电动势、电流；

问题2：分析ab棒所受的安培力F安、加速度a、速度v变化情况并大致画出v-t图像；

问题3：导体棒的最大加速度am、“收尾”状态、最大速度vm；

问题4：在整个运动过程系统的能量变化情况；

问题5：当ab棒速度为v时，求电路消耗的电功率P电，安培力的功率P安。说明了什么问题；

问题6：若ab棒从静止开始到速度达到最大的过程中通过的位移为x，求：该过程中回路产生的热量Q电阻R上产生的热量QR；

问题7：若ab棒从静止开始到速度达到最大的过程中通过的位移为x，求：通过电阻R的电荷量q；

问题8：ab棒稳定运动一段时间后撤去外力F，分析ab棒的运动情况，画出v-t图象。
探究三 电动式（v0=0，电源电动势E，内阻不计）v
t
0t
N
M
P
O
R
a
b

问题1：分析电路中电源、电动势、电流；

问题2：分析ab棒所受的安培力F安、加速度a、速度v变化情况并大致画出v-t图像；

问题3：导体棒的最大加速度am、“收尾”状态、最大速度vm；

v
t
0t
探究四 电容无外力充电式（施加初速度v0，电容器电容为C）
r
v0
N
M
P
O
R
a
b
C

问题1：分析电路中电源、电动势、电流；

问题2：分析ab棒所受的安培力F安、加速度a、速度v变化情况并大致画出v-t图像；

问题3：导体棒的最大加速度am、“收尾”状态、最终速度v；

三、总结归纳
1、电磁感应中的能量问题并不是孤立的，而是常常体现在电路、动力学、能量等问题相联系。
导体运动
感应电动势
感应电流
磁场力
电磁感应
闭合电路
磁场对电流的作用
阻碍

2.处理该类问题时，我们可以通过对运动状态进行分析，电路、动力学、能量多管齐下，抓住稳态或全过程分析解决问题。