法拉第电磁感应定律复习课(2)(教学设计)

法拉第电磁感应定律复习课〔2〕北京市第十八中学李亮芝指导教师：北京教育学院丰台分院曾拥军一、教学背景分析：1、教学内容分析：法拉第电磁感应定律是高考中的Ⅱ级要求，此定律用于计算感应电动势的大小。产生感应电流的原因是闭合回路的磁通量发生变化，但在不闭合时，也会有感应电动势产生。一般情况下磁通量发生变化的原因主要有两种：一是回路面积不变，磁感应强度发生变化；另一种是磁感应强度不变而回路面积发生变化。本堂课主要是分析处理第二种情况，而第二种情况下的面积变化我们主要是分析导体切割而引起的面积变化。这类导体切割问题在历年高考中出现得非常频繁，而且多数是与现实的生产、生活相联系。2、学情分析：这类导体切割问题综合了电磁感应、电路及力学中的动量能量知识，学生在理解了产生感应电动势的前提下，会因为没有及时将等效电路图画出而无法进入下一环节，又会因为对导体的受力分析不对位，致使对导体的动力学分析受限，再加上动量和能量的讨论本来就是学生的困难点。因此导体切割问题对学生的能力要求比拟高，学生处理起来会觉得很困难。基于以上分析，在本节课中设计了一些例题及联系实际的课堂练习，帮助学生建立由电磁感应到电路，再到力学综合，最后理论联系实际的一个逻辑思维链。以期到达帮助学生建立对处理此类问题的信心、学会处理此类问题的根本思维方法的目的。二、教学目标：〔1〕、知识与技能：①、知道导体切割时的感应电动势的计算方法；②、能判定导体切割时感应电流的方向；③、会分析导体切割时的导体的受力、运动状态及能量；④、能分析磁流体发电机、电磁流量计等实际生活中的应用实例；〔2〕、过程与方法：①、通过由导体切割的电磁感应现象画出等效电路图的过程，体会物理中的等效的思想方法②、通过由电磁感应现象的分析到电磁流量计、磁流体发电机的分析，让学生体会理论联系实际的过程。〔3〕、情感态度与价值观：通过对电磁流量计、磁流体发电机的分析，让学生体会科学技术就是生产力，并激发学生积极将所学知识运用于实践的热情。三、教学重点难点分析：〔1〕、教学重点：①、导体切割时感应电动势的计算及感应电流方向的判定；②、导体切割时导体的动力学分析及能量分析；③、分析磁流体发电机、电磁流量计的原理；〔2〕、教学难点：①、对导体切割时的等效电路图的理解；②、对导体切割时的动力学分析及能量分析；③、对磁流体发电机、电磁流量计的分析。四、教学设计流程分析分析磁流体发电机总结规律课堂小结真题演练学生解决问题并总结规律 观看图片〔电磁流量计、磁流体发电机〕回忆知识并推导公式E=BLV五、教学过程：［新课导入］[教师活动]：给出一张图片，让学生猜想这是什么？注解：LD电磁流量计由传感器和转换器两局部构成。它是基于法拉第电磁感应定律工作的，用来测量导电液体的体积流量，是一种测量导电介质体积流量的感应式仪表。[教师活动]：给出三种与法拉第电磁感应定律有关的生活实例。[设计意图]：创设问题情景引入。通过法拉第电磁感应定律的应用实例引出本课主题，激发学生学习的热情。[教师活动]：给出本课学习目标：1、导体切割时电路相关问题的处理方法；2、导体切割在实际生产生活中的应用。[学生活动]：知识回忆。[设计意图]：直接给出学习目标，让学生的学习更有针对性，引导学生回忆与本相关的知识，做好学习前的知识储藏。［新课教学］一、推导公式E=BLVa’b’abQNVRPMx1x0如图示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L。导轨电阻忽略不计，其间连接有定值电阻a’b’abQNVRPMx1x0[学生活动]：学生分组讨论，推导导体切割时感应电动势的计算公式。[设计意图]：通过学生想到讨论，推导出计算公式，让学生再次理解法拉第电磁感应定律，明确如何产生感应电流，并明确E=BLV中各量的含义，初步建立如何使用公式E=BLV处理问题的思路。二、实例演练[学生活动]：分组讨论并完成例题11、在方向垂直纸面向下，磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为L=0.1m的平行金属导轨MN和PQ，导轨的电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3Ω的电阻。导轨上跨放着一根长为L=0.1m，每米长电阻r=2Ω的金属棒ab。金属棒与导轨互相垂直放置。当金属棒以速度V=4.0m/s水平向左做匀速运动时，试求：aMaMbQNVRP〔2〕ab棒切割产生的电动势多大？〔3〕画出等效电路图。〔4〕电阻R中电流大小及方向如何？〔5〕电阻R两端的电压多大？〔6〕整个电路消耗的电功率多大？〔7〕为维持金属棒做匀速运动所需施加的外力多大？〔8〕外力做功的功率多大？[设计意图]：在熟知E=BLV的各量含义后，处理一个简单的导体切割问题。通过各层、难度递进式提高，引导学生建立处理此类问题的根本思路。在分析例1后，再处理一道类似习题，以到达稳固根本思路的目的。VabVabR2R12、如下图，匀强磁场B=0.2T，R1=2Ω，R2=3Ω。导线ab长L=1m，其电阻为0.8Ω。导线ab以v=10m/s的速度向右匀速运动，那么〔1〕在ab上产生的感应电动势为多大？〔2〕通过ab的感应电流为大？〔3〕施加外力的功率多大？[学生活动]：分组讨论并完成例题3BV金属板A金属板BR3、法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图可用下列图表示，两块面积均为S的矩形金属板A、B，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d。水流速度处处相同，大小为v，方向水平。金属板与水流方向平行。地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为BV金属板A金属板BR〔1〕该发电装置的电动势；〔2〕该发电装置回路中的电流强度；〔3〕电阻R消耗的电功率。[设计意图]：能够很好地处理例1、例2，并帮学生建立了解决此类问题的根本思路和方法，那么类似的问题也只是情景的不一样了，因此没有必要再重复练习了。给出一个实例，以期帮学生熟悉怎么从一个实例中抽象出物理模型，并用我们熟知的规律去描述。[教师活动]：组织学生总结规律与心得。[学生活动]：在老师的引导下自己总结导体切割问题的处理方法，在分析磁流体发电机时的注意要点。三、总结提高：[教师活动]：组织引导学生总结类似问题如何处理。[设计意图]：对问题进行归类、总结，有利于学生对问题的深入理解和把握。四、课堂反应：1、把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如下图。一长度为2a、电阻为R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的电接触，当金属棒以恒定速度V向右移动经过环心O时求：〔1〕棒上电流的大小与方向及棒两端的电压UMN〔2〕在圆环和金属棒上消耗的总热功率北南东西dNM海流方向B2、由于受地球信风带和盛西风带的影响，在海洋中形成一种河流称为海流。海流中蕴藏着巨大的动力资源。据统计，世界大洋中所有海洋的发电能力达109kW。早在19世纪法拉第就曾设想，利用磁场使海流发电，因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随海流做定向运动，如果有足够强的磁场能使这些带电离子向相反方向偏转，便有可能发出电来。目前，日本的一些科学家将方案利用海流建造一座容量为1500kW的磁流体发电机。如下图为一磁流体发电机的原理示意图，上、下两块金属板MN水平放置浸没在海水里，金属板面积均为S=l×102北南东西dNM海流方向B〔1〕到达稳定状态时，哪块金属板的电势较高？〔2〕由金属板和海水流动所构成的电源的电动势E及其内电阻r各为多少?〔3〕假设用此发电装置给一电阻为20Ω的航标灯供电，那么在8h内航标灯所消耗的电能约为多少?[设计意图]：将所学知识及时应用，体会学习成功感五、课后作业：［设计意图］留几道与课堂所讲题型类似的习题，并有明显的难易梯度，让不同学生都能有所收获。六、板书设计：法拉第电磁感应定律一、回忆：1、B变化S不变B不变S变化2、L指长度，S指面积二、推导三、例题分析：abE、rabE、rR〔2〕力与运动：∵匀速运动∴F外=F安〔3〕能量转化：W外=QR+Qr其中〔Q=I2Rt〕2、解：〔1〕等效电路图：aabE、rR2R1〔2〕力与运动：∵匀速运动∴F外=F安〔3〕能量转化：P外=P电3、解：〔1〕由法拉第电磁感应定律，有E＝Bdv〔2〕两板间河水的电阻r=由闭合