法拉第電磁感應定律復習課〔2〕北京市第十八中學李亮芝指導教師：北京教育學院豐臺分院曾擁軍一、教學背景分析：1、教學內容分析：法拉第電磁感應定律是高考中的Ⅱ級要求，此定律用于計算感應電動勢的大小。產生感應電流的原因是閉合回路的磁通量發生變化，但在不閉合時，也會有感應電動勢產生。一般情況下磁通量發生變化的原因主要有兩種：一是回路面積不變，磁感應強度發生變化；另一種是磁感應強度不變而回路面積發生變化。本堂課主要是分析處理第二種情況，而第二種情況下的面積變化我們主要是分析導體切割而引起的面積變化。這類導體切割問題在歷年高考中出現得非常頻繁，而且多數是與現實的生產、生活相聯系。2、學情分析：這類導體切割問題綜合了電磁感應、電路及力學中的動量能量知識，學生在理解了產生感應電動勢的前提下，會因為沒有及時將等效電路圖畫出而無法進入下一環節，又會因為對導體的受力分析不對位，致使對導體的動力學分析受限，再加上動量和能量的討論本來就是學生的困難點。因此導體切割問題對學生的能力要求比擬高，學生處理起來會覺得很困難?；谝陨戏治?，在本節課中設計了一些例題及聯系實際的課堂練習，幫助學生建立由電磁感應到電路，再到力學綜合，最后理論聯系實際的一個邏輯思維鏈。以期到達幫助學生建立對處理此類問題的信心、學會處理此類問題的根本思維方法的目的。二、教學目標：〔1〕、知識與技能：①、知道導體切割時的感應電動勢的計算方法；②、能判定導體切割時感應電流的方向；③、會分析導體切割時的導體的受力、運動狀態及能量；④、能分析磁流體發電機、電磁流量計等實際生活中的應用實例；〔2〕、過程與方法：①、通過由導體切割的電磁感應現象畫出等效電路圖的過程，體會物理中的等效的思想方法②、通過由電磁感應現象的分析到電磁流量計、磁流體發電機的分析，讓學生體會理論聯系實際的過程?！?〕、情感態度與價值觀：通過對電磁流量計、磁流體發電機的分析，讓學生體會科學技術就是生產力，并激發學生積極將所學知識運用于實踐的熱情。三、教學重點難點分析：〔1〕、教學重點：①、導體切割時感應電動勢的計算及感應電流方向的判定；②、導體切割時導體的動力學分析及能量分析；③、分析磁流體發電機、電磁流量計的原理；〔2〕、教學難點：①、對導體切割時的等效電路圖的理解；②、對導體切割時的動力學分析及能量分析；③、對磁流體發電機、電磁流量計的分析。四、教學設計流程分析分析磁流體發電機總結規律課堂小結真題演練學生解決問題并總結規律 觀看圖片〔電磁流量計、磁流體發電機〕回憶知識并推導公式E=BLV五、教學過程：［新課導入］[教師活動]：給出一張圖片，讓學生猜想這是什么？注解：LD電磁流量計由傳感器和轉換器兩局部構成。它是基于法拉第電磁感應定律工作的，用來測量導電液體的體積流量，是一種測量導電介質體積流量的感應式儀表。[教師活動]：給出三種與法拉第電磁感應定律有關的生活實例。[設計意圖]：創設問題情景引入。通過法拉第電磁感應定律的應用實例引出本課主題，激發學生學習的熱情。[教師活動]：給出本課學習目標：1、導體切割時電路相關問題的處理方法；2、導體切割在實際生產生活中的應用。[學生活動]：知識回憶。[設計意圖]：直接給出學習目標，讓學生的學習更有針對性，引導學生回憶與本相關的知識，做好學習前的知識儲藏。［新課教學］一、推導公式E=BLVa’b’abQNVRPMx1x0如圖示，足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距L。導軌電阻忽略不計，其間連接有定值電阻a’b’abQNVRPMx1x0[學生活動]：學生分組討論，推導導體切割時感應電動勢的計算公式。[設計意圖]：通過學生想到討論，推導出計算公式，讓學生再次理解法拉第電磁感應定律，明確如何產生感應電流，并明確E=BLV中各量的含義，初步建立如何使用公式E=BLV處理問題的思路。二、實例演練[學生活動]：分組討論并完成例題11、在方向垂直紙面向下，磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為L=0.1m的平行金屬導軌MN和PQ，導軌的電阻忽略不計，在兩根導軌的端點N、Q之間連接一阻值R=0.3Ω的電阻。導軌上跨放著一根長為L=0.1m，每米長電阻r=2Ω的金屬棒ab。金屬棒與導軌互相垂直放置。當金屬棒以速度V=4.0m/s水平向左做勻速運動時，試求：aMaMbQNVRP〔2〕ab棒切割產生的電動勢多大？〔3〕畫出等效電路圖?！?〕電阻R中電流大小及方向如何？〔5〕電阻R兩端的電壓多大？〔6〕整個電路消耗的電功率多大？〔7〕為維持金屬棒做勻速運動所需施加的外力多大？〔8〕外力做功的功率多大？[設計意圖]：在熟知E=BLV的各量含義后，處理一個簡單的導體切割問題。通過各層、難度遞進式提高，引導學生建立處理此類問題的根本思路。在分析例1后，再處理一道類似習題，以到達穩固根本思路的目的。VabVabR2R12、如下圖，勻強磁場B=0.2T，R1=2Ω，R2=3Ω。導線ab長L=1m，其電阻為0.8Ω。導線ab以v=10m/s的速度向右勻速運動，那么〔1〕在ab上產生的感應電動勢為多大？〔2〕通過ab的感應電流為大？〔3〕施加外力的功率多大？[學生活動]：分組討論并完成例題3BV金屬板A金屬板BR3、法拉第曾提出一種利用河流發電的設想，并進行了實驗研究。實驗裝置的示意圖可用下列圖表示，兩塊面積均為S的矩形金屬板A、B，平行、正對、豎直地全部浸在河水中，間距為d。水流速度處處相同，大小為v，方向水平。金屬板與水流方向平行。地磁場磁感應強度的豎直分量為B，水的電阻率為BV金屬板A金屬板BR〔1〕該發電裝置的電動勢；〔2〕該發電裝置回路中的電流強度；〔3〕電阻R消耗的電功率。[設計意圖]：能夠很好地處理例1、例2，并幫學生建立了解決此類問題的根本思路和方法，那么類似的問題也只是情景的不一樣了，因此沒有必要再重復練習了。給出一個實例，以期幫學生熟悉怎么從一個實例中抽象出物理模型，并用我們熟知的規律去描述。[教師活動]：組織學生總結規律與心得。[學生活動]：在老師的引導下自己總結導體切割問題的處理方法，在分析磁流體發電機時的注意要點。三、總結提高：[教師活動]：組織引導學生總結類似問題如何處理。[設計意圖]：對問題進行歸類、總結，有利于學生對問題的深入理解和把握。四、課堂反應：1、把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環，水平固定在豎直向下的磁感應強度為B的勻強磁場中，如下圖。一長度為2a、電阻為R、粗細均勻的金屬棒MN放在圓環上，它與圓環始終保持良好的電接觸，當金屬棒以恒定速度V向右移動經過環心O時求：〔1〕棒上電流的大小與方向及棒兩端的電壓UMN〔2〕在圓環和金屬棒上消耗的總熱功率北南東西dNM海流方向B2、由于受地球信風帶和盛西風帶的影響，在海洋中形成一種河流稱為海流。海流中蘊藏著巨大的動力資源。據統計，世界大洋中所有海洋的發電能力達109kW。早在19世紀法拉第就曾設想，利用磁場使海流發電，因為海水中含有大量的帶電離子，這些離子隨海流做定向運動，如果有足夠強的磁場能使這些帶電離子向相反方向偏轉，便有可能發出電來。目前，日本的一些科學家將方案利用海流建造一座容量為1500kW的磁流體發電機。如下圖為一磁流體發電機的原理示意圖，上、下兩塊金屬板MN水平放置浸沒在海水里，金屬板面積均為S=l×102北南東西dNM海流方向B〔1〕到達穩定狀態時，哪塊金屬板的電勢較高？〔2〕由金屬板和海水流動所構成的電源的電動勢E及其內電阻r各為多少?〔3〕假設用此發電裝置給一電阻為20Ω的航標燈供電，那么在8h內航標燈所消耗的電能約為多少?[設計意圖]：將所學知識及時應用，體會學習成功感五、課后作業：［設計意圖］留幾道與課堂所講題型類似的習題，并有明顯的難易梯度，讓不同學生都能有所收獲。六、板書設計：法拉第電磁感應定律一、回憶：1、B變化S不變B不變S變化2、L指長度，S指面積二、推導三、例題分析：abE、rabE、rR〔2〕力與運動：∵勻速運動∴F外=F安〔3〕能量轉化：W外=QR+Qr其中〔Q=I2Rt〕2、解：〔1〕等效電路圖：aabE、rR2R1〔2〕力與運動：∵勻速運動∴F外=F安〔3〕能量轉化：P外=P電3、解：〔1〕由法拉第電磁感應定律，有E＝Bdv〔2〕兩板間河水的電阻r=由閉合