高中物理 1.4《法拉第電磁感應(yīng)定律》習(xí)題課教案 粵教版選修3-2

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1、法拉第電磁感應(yīng)定律習(xí)題課教案一、教學(xué)目標(biāo)1．在物理知識方面要求．(1)通過復(fù)習(xí)，進一步理解感生電動勢的概念，明確感生電動勢的作用；(2)在復(fù)習(xí)鞏固的基礎(chǔ)上，熟練掌握法拉第電磁感應(yīng)定律．2．通過本節(jié)復(fù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生運用物理知識，分析和解決一些實際問題的能力．二、重點、難點分析1．重點是對法拉第電磁感應(yīng)定律的進一步理解和運用；2．難點是法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合運用．三、教具投影片(或小黑板)．四、主要教學(xué)過程(一)復(fù)習(xí)引入新課1．?dāng)⑹龇ɡ陔姶鸥袘?yīng)定律的內(nèi)容．2．寫出其表達(dá)式．ε=BLv的區(qū)別和聯(lián)系．由圖1所示，講清圖中各示意，引導(dǎo)學(xué)生共同推導(dǎo)．設(shè)在Δt時間內(nèi)，導(dǎo)體MN以速度v切割磁感線，移動距

2、離為d=vΔt，設(shè)MN長為L，這一過程中，回路磁通量變化為ΔФ=Ф2-Ф1=B(s+d)L-BsL=BLd．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，說明：上述推導(dǎo)需條件：磁感應(yīng)強度B、導(dǎo)線切割速度v與長度L三者互相垂直，若上述三垂直中只有二垂直，而v與B不垂直，設(shè)夾角為θ，再請全體學(xué)生推導(dǎo)ε的計算式．教師指點方法：將v分解，其中與磁感線平行的速度分量沒有作用，有效切割速度為vsinθ(圖2)，因此得：ε=BLvsinθ．指出上式中當(dāng)θ=90°時，ε=BLvsin90°=BLv．5．關(guān)于ε=BLvsinθ的意義．(1)sinθ的意義是把公式中的B、L、v轉(zhuǎn)化為兩兩垂直：①vsinθ=v⊥，是將切割磁感線的速

3、度v分解為垂直于B和L的有效分量；②Bsinθ=B⊥，是將磁感應(yīng)強度B分解為垂直于v和L的有效分量；③Lsinθ=L⊥，是將導(dǎo)體長L等價成垂直于B和v的有效長度．在上述分解和轉(zhuǎn)化的方法是等價的，所得結(jié)果完全相同．(2)在上式中，若速度v是即時速度，則電動勢ε即為即時電動勢；若速度v是平均速度，則電動勢ε即為平均電動勢．(二)主要教學(xué)過程設(shè)計例1投影片．如圖3所示，寬L=0.5m的平行長金屬導(dǎo)軌與水平面夾角θ=37°．與導(dǎo)軌平面垂直的勻強磁場磁感應(yīng)強度B=1.0T．質(zhì)量m=100g的金屬棒ab垂直兩導(dǎo)軌放置，其電阻r=1Ω，與導(dǎo)軌間滑動摩擦因數(shù)μ=0.25．兩導(dǎo)軌由R=9Ω的電阻在下端相連．

4、導(dǎo)軌及導(dǎo)軌與ab棒接觸電阻不計(取sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2)．求：(1)當(dāng)ab沿軌道向下運動，速度v=10m/s時，ab棒運動的加速度．(2)ab棒沿軌道下滑的最大速度．(3)ab棒以最大速度運動時，重力對ab棒做功的功率，ab棒產(chǎn)生的電功率以及輸出電功率．首先留出點時間，讓學(xué)生認(rèn)真審題、分析和思考，并能寫出初步的解答方案．對較困難的學(xué)生，教師可適當(dāng)引導(dǎo)，然后找兩個典型解答，請同學(xué)在黑板上板演．①ab棒在導(dǎo)軌上下滑時受力情況如圖4所示，其中磁場力F=BIL=當(dāng)v=10m/s時，ab棒運動的加速度大小是②當(dāng)ab棒在導(dǎo)軌上運動加速度變?yōu)榱銜r，開始做勻速運動，

5、這時ab運動速度有最大值．由上述方程可知：mgsinθ-μmcosθ-B2L2v/(R＋r)=0，=16(m/s)．③重力做功的功率．P1=mgvsinθ=0.1×10×16×0.6=9.6(W)．金屬棒ab產(chǎn)生的電功率輸出電功率適當(dāng)歸納解答本題的思路，然后提出作為導(dǎo)體轉(zhuǎn)動的情況其感生電動勢應(yīng)如何求．例2如圖5所示，長L=10cm的金屬棒ab在磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場中以a端為軸，在垂直磁場方向的平面內(nèi)以角速度ω=10rad/s做順時針方向的勻速轉(zhuǎn)動．a(chǎn)b兩端的電勢差是____V，a、b兩端________端電勢高，____端電勢低．若ab以中點為軸轉(zhuǎn)動，其它條件不變，ab兩端電勢差為

6、____V．組織同學(xué)審題后，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，本題中金屬棒ab轉(zhuǎn)動時，棒上各點速率不同．因此欲求其感生電動勢ε，需要找出一個等效點，采用求平另外有的同學(xué)也可能提出運用表達(dá)式ε=ΔФ/Δt的方法．這時，教師應(yīng)按同學(xué)的思路，找在Δt時間內(nèi)，棒ab轉(zhuǎn)過的角度Δθ=ωΔt，掃過的面積ΔS．相應(yīng)的磁通量變化ΔФ=BΔS．然后利用方法一：(1)ab導(dǎo)體以a端為軸做切割磁感線運動時，導(dǎo)體上各點速度大小不同．b端速度vb=ωL，a端速度為零．其它各點的速度與該點到a點的距離成正比．計算ab切割磁感線產(chǎn)生感生電動勢時的速度可采用a、b兩點速度的平均值，即若在a、b兩端接上外電路，由右手定則可知感生電流由b端流出，

7、ab作為電源，b端電勢高．若沒有構(gòu)成閉合電路時，ab兩端電勢差就是電動勢ε．(2)以ab中點為軸轉(zhuǎn)動時，a端、b端電勢都比中點電勢高．而且a、b與中點的電動勢相等，a、b兩點電勢相等，電勢差為零．四個空依次填：0.1，b，a，0．方法二：(略)歸納本題解答思路，提出將本題改造如下．例3投影片．一導(dǎo)體圓環(huán)的電阻為4Ω，半徑為0.05m，圓環(huán)平面垂直勻強磁場，如圖6所示放置．磁感應(yīng)強度為4T，兩根電阻均為2Ω的導(dǎo)線Oa和Ob