1、電磁感應·磁場、電磁感應階段復習課教學目標1在物理知識方面要求(1)通過復習掌握本單元中的電磁現象電流周圍存在磁場；磁場對電流(運動電荷)的作用；電磁感應(2)通過復習理解以上電磁規律的物理含義2結合本單元的復習，教給學生歸納、總結知識的能力3在復習鞏固的基礎上，進一步培養學生綜合運用知識的能力；提高學生高度概括、靈活運用的能力二、重點、難點分析1重點是對基本概念(如磁通量、磁通量變化量、磁通量變化率/t)的加深理解；磁場對電流(運動電荷)的作用和對法拉第電磁感應定律的理解和運用2難點是法拉第電磁感應定律的綜合運用和楞次定律的運用三、教具投影片四、主要教學過程(一)電磁現象基本設計思

2、想：師生討論、歸納總結出電磁現象提問：在磁場、電磁感應中，我們學習了哪些電磁現象？學生回憶：聯想后可能回答：1電流(運動電荷)周圍存在磁場；2磁場對電流(運動電荷)存在力的作用；3電磁感應根據學生回答，列成表格形式，進一步提問這些現象的規律以及應用等內容然后，逐項填入相應位置，從而整理成系統化知識內容打出投影片電磁現象規  律方  向運  用  1電流(運動電荷)周圍存在磁場某點的磁感應強度與場電流的大小成正比BI電流方向與磁感應強度方向遵從安培定則電磁鐵電磁繼電器2磁場對電流(運動電荷)存在作用力通電導體在磁場中受到安培力 F=ILBsin(是導體與磁

3、感應強度的夾角)運動電荷在磁場中受到洛侖茲力 f=qvBsin(是v與B的夾角)電流方向與磁感應強度方向、磁場力的方向之間遵從左手定則電動機3電磁感應導體切割磁場回路中磁通量變化電路中自身電流變化=LvB(要求：L、v、B彼此垂直，有兩個量平行時=0)速度方向、磁感應強度方向、感生電流方向遵從右手定則遵從楞次定律發電機 變壓器高頻感應爐鎮流器 (二)應注意的幾個問題1磁通量、磁通量的變化量及磁通量的變化率(1)磁通量=BS(S是S在垂直于B的平面上的投影)，可以用穿過面的磁感線數表示。(2)磁通量的變化量=2-1磁通量變化包括：磁感應強度B變化，面積S變化，S與B的夾角變化

4、(3)磁通量的變化率/t，表示磁通量變化的快慢注意：在閉合電路中是否產生感生電動勢，不是取決于有無磁通量，而是取決于有無磁通量的變化感生電動勢的大小不是取決于磁通量的變化量而是取決于磁通量的變化率=/t、/t的物理意義不同2導體在磁場中運動產生電動勢的情況(1)平動在圖 1A、B中，兩個導體產生感生電動勢的數學表達式相同即=BLv(2)轉動直導體繞固定軸如圖2所示，導線OMN在與磁場方向垂直的平面內，以角速度在勻強磁場中沿逆時針方向繞O點勻速轉動，磁感應強度為B，方向垂直指向紙里，MN的電動勢多大？由于MN上各點的切割速度不等，應當用MN上各點的平均速度也就是MN中點的速度進行計算設OM=r1

5、，ON=r2，則矩形線圈繞固定軸如圖3所示，邊長分別為L1、L2的矩形線圍繞OO軸在勻強磁場中以角速度勻速轉動，磁感應強度為B，方向與紙面平行向左，求感生電動勢如果從圖中所示位置開始計時，感生電動勢為當t=0時，線圈平面與磁場平行，磁通量最小，min=0，感生電動勢最大max=BSmax=BL1L2=BS感生電動勢最小min0(三)解決磁場和電磁感應問題的基本思路與方法1基本思路(1)研究磁場中的力學問題，仍按力學中的方法分析，在分析力時要考慮到磁場力這對于研究導體受力、運動電荷受力問題特別重要要記住洛侖茲力的性質：洛侖茲力永遠與v垂直，永遠不做功(2)研究電磁現象，應根據電流周圍產生磁場，電

6、流在磁場中受力的規律，閉合電路中磁通量變化產生感生電流，對問題全面加以分析解決在這當中，還要重視物理狀態的確定與過程的分析這一點對于存在著幾種能量互相轉化的物理問題非常重要2典型問題分析例1  投影片甲、乙兩個完全相同的帶電粒子，以相同的動能在勻強磁場中運動甲從B1區域運動到B2區域，且B2B1；乙在勻強磁場中做勻速圓周運動，且在t時間內，該磁場的磁感應強度從B1增大為B2，如圖4所示則當磁場為B2時，甲、乙二粒子動能的變化情況為             

7、              A都保持不變B甲不變，乙增大C甲不變，乙減小D甲增大，乙不變E甲減小，乙不變首先組織學生分析討論，同學可能提出各種各樣解答，這時教師應及時歸納、引導由于本題所提供的兩種情境，都是B2B1，研究的也是同一種粒子的運動對此，可能有人根據“洛侖茲力”不做功，而斷定答案“A”正確其實，正確答案應該是“B”這是因為：甲粒子從B1區域進入B2區域，唯一變化的是，根據f=qvB，粒子受到的洛侖茲力發生了變化由于洛侖茲力不做功，故v大小不變，因而由R=mv/Bq，

8、知其回轉半徑發生了變化，其動能不會發生變化乙粒子則不然，由于磁場從B1變化到B2，根據麥克斯韋電磁場理論，變化的磁場將產生電場，結合楞次定律可知，電場力方向與粒子運動方向一致，電場力對運動電荷做正功，因而乙粒子的動能將增大例2  如圖5，在勻強電場和勻強磁場共存的區域內，電場的場強為E，方向豎直向下，磁場的磁感應強度為B，方向垂直紙面向里一質量為m的帶電質點，沿場區內的一豎直圓周勻速運動，則可判知該帶電質點     B沿圓周順時針運動帶電質點在電場力F、重力G和洛侖茲力f作用下沿豎直圓周勻速運動，由產生勻速圓周運動的條件分析判知，只有電場力F與重力G相平

9、衡；僅由洛侖茲力f提供向心力，f的方向始終與質點速度v的方向垂直，f的大小Bqv保持不變，才能實現帶電質點沿豎直圓周做勻速圓周運動根據這一分析：從電場力應與重力相平衡可判知，帶電質點受到電場力的方向應豎直向上，與重力方向相反，為此質點應帶負電再由電場力的大小應與從應由洛侖茲力提供向心力可判知，帶電質點受到的洛侖茲力應沿半徑指向圓心，為此由左手定則可知，帶電質點沿圓周順時針運動，再由洛侖茲力公式和向心力公式有BqR=mR2，從中可求出帶電質點電質點的運動速率綜上可知，選項A、B、C正確例3  投影片如圖6所示，在真空中同時存在著勻強電場(方向豎直向上)和勻強磁場(方向垂直指向紙外)，有

10、甲、乙兩個帶電顆粒，甲帶正電，電量大小為q1，恰好平衡靜止于A點；乙也帶正電，電量大小為q2，正在過A點的豎直平面內做半徑為r1的勻速圓周運動運動中乙和甲發生碰撞并粘在一起，試分析它們以后的運動先給出一定時間，讓同學分析思考提出各種可能方案有同學會提出：條件不夠，無法討論可以指出，沒有給出的條件可以假定如假定甲的質量為m1，乙的質量為m2，電場強度為E，磁感應強度為B碰撞前乙的速度為v1，碰撞后共同的速度為v2提問：碰撞前甲、乙各受幾個力它們之間有什么關系？引導回答：甲不動，它受到重力m1g，電場力q1E，這兩個力平衡乙受到三個力，重力m2g，電場力q2E，洛侖茲力q2v1B因為乙做勻速圓周運

11、動，它所受的重力和電場力也必須平衡使乙做勻速圓周運動的力是洛侖茲力進一步提問：碰撞后，甲和乙粘在一起，它們受幾個力，這些力之間有什么關系引導回答：受到三個力總重力(m1+m2)g，總電場力(q1+q2)E和洛侖茲力(q1q2)v2B總重力與總電場力仍舊平衡，所以甲和乙仍在洛侖茲力的作用下做勻速圓周運動甲、乙碰撞時滿足動量守恒定律然后讓同學列出方程求解碰撞前，乙應滿足：碰撞時，根據動量守恒m2v1(m1m2)v2，               &#

12、160;       碰撞后，甲乙應滿足由式、式、式解得通過這題的分析，使學生感到在條件不夠時，可以自己先做一些假定，按物理過程的先后順序加以分析求解與區別通過實例來進一步說明兩者意義上的異同例4  將邊長為l、總匝數為N的正方形閉合導線框，以速度v勻速地推入勻強磁場B中，并以v繼續在磁場中勻速運動，如圖7所示試回答：(1)導線框在勻速進入磁場的過程中，感生電動勢為多大？(2)導線框在勻強磁場中繼續以速度v運動時，感生電動勢多大？分析與解；(1)線框進入“磁場過程中的感生電動勢，可應用兩個公式計算，結果一樣：(2)但當線框在

13、磁場中勻速運動時，根據導體做切割磁感線運動而產生感生電動勢的規律，應有=Blv；得                                          =0這兩種結果究竟哪一個

14、正確呢？判斷的依據只有一個，就是任何電動勢都應當是即任何電動勢都等于非靜力移動單位電荷所做的功只要W非0，就有0當導線框進入磁場過程中，機械能通過洛侖茲力作用(導體做切割磁感線運動時，其內部自由電子即受洛侖茲力作用而向導體的一端移動，形成電勢差)而轉換為電荷的電勢能這一電勢能在導線框進入磁場后，只要線框繼續運動，它就一直存在，因此，導線框在磁場中運動時的感生電動勢應為=Blv零這是由于導線框在磁場中做切割磁感線運動時，其左右兩邊都產生相等的感生電動勢這樣，從電路中任一點出發，繞行電路一周重新返回那一點時，其感生電動勢之和為零歸納本題，然后提出電磁感應過程常常伴隨其它形式能量的轉化投影片如圖8

15、所示，兩金屬桿ab和cd長均為l，電阻均為R，質量分別為M和m，Mm用兩根質量和電阻均可忽略的不可伸長的柔軟導線將它們連成閉合回路，并懸掛在水平、光滑、不導電的圓棒兩側兩金屬桿都處在水平位置整個裝置處在一與回路平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為Ba若金屬桿ab正好勻速向下運動，求運動的速度首先讓同學認真看一下本題然后讓三個同學到黑板上做此題，其余在原位做題教師巡回檢查，啟發指導最后，可將有代表性的方法歸納解法(一)：設磁場方向垂直紙面向里分別選取ab、cd為研究對象設ab向下、ca向上勻速運動速度大小為v，它們均切割磁感線，將都產生感應電動勢，據電磁感應定律，應有：ab產生感應電動勢，1=B

16、lvcd產生感應電動勢，2=Blv據右手定則，回路中電流方向由abdc，電流大小據閉合電路歐姆定律應為：據左手定則，ab受安培力向上，cd受安培力向下，大小均為：ab勻速向下時平衡條件為：TF安=Mg                                 &#

17、160;         cd勻速向上時平衡條件為：T=F安+mg                                      

18、;   式中T代表導線對金屬桿的拉力由得：2F安=(M-m)g解法(二)：把ab、cd柔軟導線視為一個整體作為研究對象，因為Mm，所以整體動力為(M-m)gab向下、cd向上運動時，穿過閉合回路的磁通量減小，據電磁感應定律產生感應電流據楞次定律知，I感的磁場要阻礙原磁場的磁通量變化，即阻礙ab向下，cd向上運動，即F安為阻力整體受的動力與安培解法(三)：把整個回路視為一整體作研究對象因其速度大小不變，故動能不變ab向下、cd向上運動過程中，因 Mgmg，系統的重力勢能減少，將轉化為回路的電能據能量轉化守恒定律，重力的機械功率(單位時間系統減少的重力勢能)要等于電功率(單位時

19、間轉化回路的電說明：由以上三種思路解法可看出，由于這道力電磁綜合題，屬多對象問題，可取用“隔離法”研究解決，如解法(一)；也可如解法(二)、(三)那樣取用“整體法”研究解決特別是由能量觀點出發的解法(三)，明顯簡便對于有靈活解題思路問題，能選用簡捷思路，必然要求對所學知識有全面、深刻、融會貫通的認識掌握，并須較高的思維能力由于本題未明確磁場方向，前面解題設為進紙面，若設為出紙面，據右手定則，判定I感，方向將是相反方向，但用左手定則判定F安方向仍對ab、cd的運動屬阻力故兩種磁場方向，解題結果一樣投影片如圖9所示，金屬棒a從高h處以速度v0沿光滑弧形平行金屬軌道下滑，進入軌道的水平部分以后，在自上而下的強磁場中運動，磁感應強度為B，在軌道的水平部分原來靜止地放著另一根金屬棒b，已知mamb=54，試問：(1)當a棒進入磁場后做什么運動？ b棒做什么運動？(2)如果兩棒始終沒有相碰，求a和b的最大速度(3)在整個過程中，回路中消耗的電能是多少？由于本題涉及知識面較寬，運動過程相對