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新课标粤教版3-2选修三1.4《法拉弟电磁感应定律》WORD教案3.docx

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新课标粤教版3-2选修三1.4《法拉弟电磁感应定律》WORD教案3.docx

法拉第电磁感应定律习题课教案 一、 教学目标 1在物理知识方面要求. 通过复习,进一步理解感生电动势的概念,明确感生电动势的作用; 在复习巩固的基础上,熟练掌握法拉第电磁感应定律. 2.通过本节复习,培养学生运用物理知识,分析和解决一些实际问题的能力. 二、 重点、难点分析 1 .重点是对法拉第电磁感应定律的进一步理解和运用; 2.难点是法拉第电磁感应定律的综合运用. 三、 教具 投影片(或小黑板). 四、 主要教学过程 (一)复习引入新课 1 .叙述法拉第电磁感应 定律的内容. 2.写出其表达式. e =BLv 的区别和联系. 4?由「 二舟-推导$ 由图1所示,讲清图中各示意,引导学生共同推导. * L —s — H 图1 设在△ t时间内,导体 MN以速度v切割磁感线,移动距离为 d=v △ t,设MN长为L, 这一过程中,回路磁通量变化为 △①=①2-①1 =B(s+d)L-BsL =BLd. 根据法拉第电磁感应定律, △① _BLd_ △① _BLd_BL讪 At At At = BLv. 说明: 上述推导需条件:磁感应强度B、导线切割速度v与长度L三者互相垂直,若上述三垂 直中只有二垂直,而 v与B不垂直,设夹角为0,再请全体学生推导e的计算式.教师指 点方法:将v分解,其中与磁感线平行的速度分量没有作用, 有效切割速度为vsin 0 (图2), 因此得: £ =BLvsin £ =BLvsin 0 . 團2 指出上式中当 0 =90° 时,e =BLvsin90 ° =BLv. 5.关于e =BLvsin 0的意义. sin 0的意义是把公式中的 B L、v转化为两两垂直: vsin 0 =v」,是将切割磁感线的速度 v分解为垂直于B和L的有效分量; Bsin 0 =BL,是将磁感应强度 B分解为垂直于v和L的有效分量; Lsin 0 =L」,是将导体长L等价成垂直于B和v的有效长度. 在上述分解和转化的方法是等价的,所得结果完全相同. 在上式中,若速度 v是即时速度,则电动势 e即为即时电动势;若速度 v是平均速 度,则电动势e即为平均电动势. (二)主要教学过程设计 例1投影片.如图3所示,宽L=0.5m的平行长金属导轨与水平面夹角 0 =37° .与导 轨平面垂直的匀强磁场磁感应强度 B=1.0T .质量m=100g的金属棒ab垂直两导轨放置,其 电阻r=1 Q ,与导轨间滑动摩擦因数 卩=0.25 .两导轨由R=9Q的电阻在下端相连. 导轨及导 轨与 ab 棒接触电阻不计(取 sin37 ° =0.6 , cos37 ° =0.8 , g=10m/s ).求: ab棒在导轨上下滑时受力情况如图 ,摩擦力£=HN= 吨口科扌崩牛顿第二定律,在沿轨道方向上 B 当ab沿轨道向下运动,速度 v=10m/s时,当ab沿轨道向下运动,速度 v=10m/s时,ab棒运动的加速度.ab棒沿轨道下滑的最大速度.ab棒以最大速度运动时, 重力对ab棒做功的功率,ab棒产生的电功率以及输出电 功率. 首先留出点时间,让学生认真审题、分析和思考,并能写出初步的解答方案.对较困 难的学生,教师可适当引导,然后找两个典型解答,请同学在黑板上板演. 当v=10m/s时,ab棒运动的加速度大小是 a = - cos 9 ——;— (R+r)m l3 x 0.53 X 10 『 = [10X 0 6-0.25X 10X O.g- = 1.5 (m/s ab运动速度有最大(9 +1) x 0.1 ab运动速度有最大 当ab棒在导轨上运动加速度变为零时,开始做匀速运动,这时 值.由上述方程可知: 2 2 mgsin 0 -mcos0 -B L v/(R + r)=0 , b2l2l2 X U.52CCI¥I b2l2 l2 X U.52 =16(m/s). 重力做功的功率. Pi=mgvsin 0 =0.1 x 10X 16X 0.6=9.6(W). 金属棒ab产生的电功率 p2=IE p2=IE ^(BLvJ5 (1X0.5X16) = 6.4(W). 1X0.5X16~~X 1X0.5X16 ~~ X 9 二 5,8眄 输出电功率 二-—— 适当归纳解答本题的思路,然后提出作为导体转动的情况其感生电动势应如何求. 例2如图5所示,长L=10cm的金属棒ab在磁感应强度 B=2T的匀强磁场中以a端为轴, 在垂直磁场方向的平面内以角速度 3 =10rad/s做顺时针方向的匀速转动. ab两端的电势差 是 V, a、b两端 端电势高, 端电势低.若ab以中点为轴转动,其它条件 不变,ab两端电势差为 V. 组织同学审题后,学生会发现,本题中金属棒 ab转动时,棒上各点速率不同?因此欲 求其感生电动势£,需要找出一个等效点,采用求平 均的方法.这时采州表达式$ =BLv. 另外有的同学也可能提出运用表达式 £ =△①/ △ t的方法.这时,教师应按同学的思路, 找在△ t时间内,棒ab转过的角度△ 0 =3 △ t,扫过的面积△ S.相应的磁通量变化 △①=B △ S.然后利用 △e bas S = = △t At b端速度 b端速度vb= (1)ab导体以a端为轴做切割磁感线运动时,导体上各点速度大小不同. 3 L, a端速度为零.其它各点的速度与该点到 a点的距离成正比. 计算ab切割磁感线产生感生电动势时的速度可采用 a、b两点速度的平均值,即 “苇—斗叫沁的感生电动势 厶 £ £ 1 a 1 £ =BLv=-BL2G)x 2X0,12X10= 0 1(V). 若在a、b两端接上外电路,由右手定则可知感生电流由 b端流出,ab作为电源,b端 电势高. 若没有构成闭合电路时, ab两端电势差就是电动势 & . (2)以ab中点为轴转动时,a端、b端电势都比中点电势高.而且 a、b与中点的电动 势相等,a、b两点电势相等,电势差为零. 四个空依次填:0.1 , b, a, 0. 方法二:(略) 归纳本题解答思路,提出将本题改造如下. 例3投影片.一导体圆环的电阻为 4Q ,半径为0.05m,圆环平面垂直匀强磁场, 如图 6所示放置.磁感应强度为 4T,两根电阻均为 2Q的导线Oa和Ob, Oa固定,a端b端均与 环接触,Ob以4rad/s的角速度逆时针沿圆环转动.求:当 Ob的b端从a端滑过180。时, 通过导线Oa中的电流是多少? 组织学生审题后,学生会发现,本题 是金属导线 Oa Ob绕O轴转动. 欲求感生电动势&,应该选用哪个表达式会感到困惑.这时可引 导学生,由于棒上各 点速率不同.到底选哪个点合适,可提出等效取平均的方法. 可仿效例2解法一.当然还可 以用其它方法.但因有两根又如何? 方法一: 导线Ob在磁场中绕着 O点旋转,切割磁感线产生感应电动势 &不变 £ = Blv. 其中v = ^^ = B* 11(0 /2 = 4XQ,05aX4/2 = 0 02(V). 2 Ob在单位时间内扫过的面积是: Ob在单位时间内扫过的面积是: 由法拉第电磁感应定律来看,导线 AS _尼 磁感应强度B是定值,由法拉第电磁感应定律£ ~ = ^ AS 所以感应电动势E =B一 = BRJ(0

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