电磁感应现象

《电磁感应现象》教学设计教材分析本节课为高二级物理的一节课，金属杆在水平导轨上的运动问题是电磁感应现象应用的重要内容。因此，教师要尽可能让学生应用所学的物理知识讨论学习单杆和双杆在水平轨道上的运动问题，加深理解电磁感应的实质是能量的转化。为了学习清楚这个问题，在做练习的时候，让学生亲自做讨论，自主推算，适当的时候老师进行讲解，帮助学生加深对知识的理解，加深认识加深理解电磁感应的实质确实是能量的转化。学情分析1．学生为高二的孩子，好奇心不强，但具有较强的探究欲望；2．学生有过较少的小组合作经验；3．学生已经学过电磁感应现象和电磁感应定律；4．学生能够进行物体的受力分析，和运动过程分析；5．学生在平常的学习和生活中已经接触到过一些关于电磁感应现象的生活实例。

教学目标教学目标的确定应注意按照新课程的三维目标体系进行分析教学重点1．电磁感应现象中单金属杆的运动问题2．理解电磁感应现象的实质：能量的转化教学难点电磁感应现象中双金属杆的运动问题教学过程（一．）引入课题1、提出问题，启动思维，知识铺垫，导入新课①教师问：随着社会的发展和人们生活水平的提高，什么的科学利用是近年来社会关注的热点？学生答：能源的科学利用是近年来社会关注的热点。②教师问：电磁感应定律的内容是什么？学生答：感应电动势与线圈匝数成正比，与磁通量的变化率成正比。教师问：那么电磁感应过程的实质是什么呢？（学生积极思考）设计意图：利用学生已经有的一些关于电磁感应和运动学的知识，理解电磁感应的过程就是能量转化的过程。（二．）教学过程2、展示问题，启动思维，知识铺垫，进行新课1．单杆模型

a如图1所示，足够长平行光滑金属导轨水平

V0置于匀强磁场中，单金属杆ab，质量为m，以一

R

B定的初速度V0，开始运动。求：

b

图11．金属杆ab最终的运动状态如何？2．回路中产生的焦耳热是多少？教师问：金属杆ab在磁场中一开始运动，会产生感应电流吗？学生答：金属杆ab在磁场中一开始运动，就切割磁感线，产生感应电动势，因为是闭合回路，故产生感应电流。教师问：金属杆ab在磁场中受到什么方向的安培力？学生答：根据左手定则可判断出杆ab受到的安培力为水平向左。教师问：安培力对金属杆ab的运动起什么作用？学生答：对它的运动产生阻碍作用，杆ab向右作减速直线运动，直到停止。教师问：这一过程能量转化是怎样进行的？（学生积极思考）老师讲解：根据功能关系，做功的过程就是能量转化的过程，所以，杆ab的动能减少而另一种形式的能——电能增加；同时闭合回路中感应电流通过纯电阻做功，电能又转化为焦耳热。在这个转化过程中总能量守恒，所以整个过程产生的焦耳热为杆ab动能的减少量，即Q=mv02－0=mv02设计意图：通过对学生的引导，理解电磁感应的过程就是能量转化的过程。3、增加难度，展示问题，启动思维，知识加深，新课深入2．双杆模型如图2所示，足够长平行光滑金属导轨水

c

a平置于匀强磁场中，金属杆ab与cd垂直导轨放

B

V0置，杆ab质量为m1，杆cd质量为m2，某时刻

杆ab以一定的初速度V0开始向右运动。求：

d

b

1．两金属杆最终的运动状态如何？

图22．回路中产生的焦耳热是多少？教师问：金属杆ab在磁场中一开始运动，会产生感应电流吗？学生答：金属杆ab在磁场中一开始运动，就切割磁感线，产生感应电动势，因为是闭合回路，故产生感应电流，且方向为bacdb。教师问：金属杆ab和cd在磁场中受到什么方向的安培力？学生答：根据左手定则可判断出杆ab受到的安培力为水平向左,杆cd受到水平向右的安培力。教师问：两杆最终的运动状态如何？学生答：杆ab向右作减速直线运动，杆cd受到水平向右的安培力作用而做加速直线运动，在杆ab的速度大于杆cd的速度时，回路的面积在增加，回路中的磁通量在增加，所以回路中总有感应电流，杆ab继续减速，杆cd继续加速，两杆速度达到相同后，回路面积保持不变，磁通量不变化，回路中不产生感应电流，两杆水平方向不受外力，根据牛顿第一运动定律，两杆以相同的速度v做匀速直线运动。教师问：此时速度多大呢？请一位同学生把结论书写到黑板上。学生答：从杆ab开始运动到两杆达到相同速度的过程中，两杆组成的系统所受合外力为零，故两杆总动量守恒，则有m1V0=（m1+m2）V

得

V=设计意图：加深练习，检验学生的理解情况，大量的放手让学生来分析回答，锻炼学生，体现学生主体。教师问：回路中产生的焦耳热是多少？请另一位同学生把结论书写到黑板上。学生答：从杆ab开始运动到两杆达到相同速度的过程中，安培力对杆ab做负功，动能减少，电能增加；安培力对杆cd做正功，电能减少，动能增加，但总能量守恒。所以整个过程产生的焦耳热为系统动能的减少量Q=m1v02－（m1+m2）v2=设计意图：加深练习，检验学生的理解情况，大量的放手让学生来分析回答，锻炼学生，体现学生主体。教师问：由以上分析可知：电磁感应现象中的能量问题是怎样的？（学生积极思考）老师讲解：安培力做负功，机械能转化为电能，安培力做正功，电能转化为机械能，电流做功电能转化为焦耳热，在转化过程中总能量守恒。设计意图：通过提问对学生的引导，引起学生思考，再通过老师的讲解让学生深刻理解电磁感应的过程就是能量转化的过程。4、展示问题练习，学生思考讨论，加深理解，知识加深，评估收获，领会課标教师问：能用刚才学习的思路，解决下面的问题吗？学生答：能！设计意图：用问题激发学生解决问题的信心，显示课堂的主体性，并检验学生的学习效果，以便有针对性地学生进行讲解。练习：如图3所示，金属杆a在离地h高处从静止开始沿光滑弧形轨道下滑，平行金属导轨的水平部分有竖直向上的匀强磁场B，水平部分导轨上原来放有一金属杆b。已知两杆质量之比为ma：mb=3：4，水平导轨足够长，磁场足够大，不计摩擦。求：（1）杆a刚进入水平部分时速度为多少？（2）杆a和杆b的最终速度是多少？

（3）整个过程中回路产生的焦耳热是多少？

a

B

h

b

图4

解析：（1）杆a下滑到水平导轨的过程中，只有重力做功，则机械能守恒。选取导轨的水平部分所在平面为零势面，并设刚进入水平部分时速度为v0则有

magh=

mav02

得v0=（2）杆a进入水平部分导轨后，和前面的讲解情况相同。据动量守恒：maV0=（ma+mb）V

得

V=（3）据能量守恒：Q=magh-（ma+mb）v2=mgh

教学环节教师活动预设学生行为设计意图

1．能够从物理现象和实例中归纳简单的科学规律；2．体验科学理论得出的过程与方法；3．掌握由特殊到一般、一般到特殊的逻辑推理思维方式；

问题1问题2积极思考并回答问题完成展示问题，启动思维，知识铺垫，进行新课

问题引领

学生讨论交流启发思考，定性分析，初步得出规律否巩固练习，加深理解，提高能力

板书设计

电磁感应现象1．单杆模型2．双杆模型

学生学习活动评价设计

教学反思上课之前，我首先让学生进行课前预习，查找相关资料，思考一些问题，比如金属感在磁场中运动的几种类型、思考能量是怎样转化的等等，让学生对这节课有自己的一些观点。上课时由老师提出问题引入，再由学生根据预习自由发言，基本符合“老师为主导，学生为主题”的新课程理念，改变了传统的以教师传授为主的教学方式，尽可能发挥学生在教学中的主体作用，培养了学生课前预习的习惯。对于这节课的教学设计而言，最成功的地方是用提问问题引入新课，把学生引入到问题的思考中。运动形式多种多样，每种运动形式里都存在着能量转化，金属杆在磁场中的运动形式里能量到底是怎样转化的呢？学生在多种能量转化的形式里讨论我们所需要的结论。讨论非常热烈，七嘴八舌，各抒己见，有的很离谱，有的很靠谱。过这一番讨论，把学生的思维、热情都调到本节课之中，为下面的进一步展开教学，创造了良好的开端。在第一道题目中，问题采用阶梯式提问，降低题目的难度，给学生有一个思维的缓冲，增强解决问题的信心。教师的引导起很重要，起到牵引作用。刚开始运动时，金属感具有何种形式的能量？到最后金属杆又有什么能量？金属感的机械能到呢里去了呢？大家展开讨论，因为是闭合回路，金属杆在匀强磁场中运动时有感应电流产生，即回路中有了电能。而电流通过电阻式会产生焦耳热，即有热能产生。请一位学生总结一下：机械能转化为电能，电能再转化为热能。从这个能量的转化过程中可以看出电磁感应现象的过程的实质是什么呢？学生再次活