《电磁感应定律及其应用》教学设计 1、教材分析 本章涉及的知识点较多，主要有电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律、楞次定律、自感和涡流等，不仅与前面的稳恒电流、磁场有关，还要结合后面的交流电进行考试，在整个高中物理教材中占有举足轻重的地位。高考对本章的要求比较高，五个考点中有两个达到二级要求，分别是法拉第电磁感应定律和楞次定律。近五年来，国家新课标卷考了16次，近三年考了10道题，考试的频繁足以说明本章在高考中的重要地位。 二、教学目标 1、知识与技能：在一轮复习的基础上，通过对近三年高考试题的分析，找到高考本章节的考试特点和命题特点。 2、过程与方法：对近三年国家新课标高考试题进行逐一分析，结合试题中考查的知识点，构建本章节知识网络，以思维导图的形式呈现，形成解题的基本思路。 3、情感态度与价值观：体验高考试题制定过程，结合高考试题特点，尝试自己制定一道高考试题。 三、教学重点与难点 重点：电磁感应定律。 难点：电磁感应定律的应用。 四、学习情况分析 经过第一轮复习，学生对基础知识掌握比较熟练，但综合能力还存在欠缺，知识网络构建还有一定难度，前后知识之间的联系有待进一步加强。 另外，他们对高考了解不多，不具备解答高考题目的能力。
五、教学方式 1.小组讨论讨论，讲练结合 2.学习案例引导：参见如下学习案例。 3.基础教学环节：预习检查、总结疑惑→总结规律、讲解详尽→反思总结、课后测试→评价反馈 六、课前准备 1.学生学习准备：结合学习案例预习本节课内容。 2.教师教学准备：多媒体课件制作、课前预习、课内探究、课后练习。 附录：电磁感应定律及其应用。 【预习】——感受高考探究的奥秘。 14.（2014·新课标国家上册·单选题）法拉第时代，在下列验证“磁产生电”思想的实验中，可以在（）中观察到感应电流。A.绕在磁铁上的线圈与电流表组成闭合回路，再观察电流表的变化。B.把一个接有电流表的闭合线圈放在一个通电线圈旁边，再观察电流表的变化。C.把一个房间内的一个线圈的两端接到隔壁房间的电流表上，在线圈中塞入一块条形磁铁，然后到隔壁房间观察电流表的变化。D.绕在同一个铁环上的两个线圈分别接电源和电流表。 在线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化 18.（2014·新课标国家上册·单选题）如图A所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在线圈ab中通过可变电流，用示波器测得线圈cd之间的电压如图B所示。已知线圈内磁场与流过线圈的电流成正比。下列描述线圈ab中电流与时间关系的图中，正确的可能是（） 19.（2015·新课标国家上册·多选题）1824年，法国科学家阿拉戈完成了著名的“圆盘实验”。
实验中，将一个铜盘横放，在其中心正上方用柔软的细导线悬挂一根可以自由转动的磁针，如图所示。实验中发现，当铜盘在磁针的磁场中绕着铜盘中心的垂直轴线转动时，磁针也随之转动，但略有滞后。 下列说法正确的是（ ） A.圆盘上产生感应电动势 B.圆盘中的涡流产生的磁场使磁针旋转 C.圆盘旋转过程中，磁针磁场穿过整个圆盘的磁通量发生变化 D.圆盘中的自由电子随圆盘运动形成电流，这个电流产生的磁场使磁针旋转 15.（2015·新课标国家下册·单选题）如图所示，直角三角形金属架abc置于均匀磁场中，磁感应强度为B，方向平行于ab边且向上。当金属架绕ab边以角速度ω作逆时针旋转时，a、b、c点电势分别为Ua、Ub、Uc。已知bc边长为l。 下列判断正确的是（ ） A.UaUc，金属框架中无电流 B.UbUc，金属框架中的电流方向沿abc-a C.Ubc=-Bl2ω，金属框架中无电流 D.Ubc=Bl2ω，金属框架中的电流方向沿acb-a20.（2016·新课标国家下册·多选题）如图所示是法拉第圆盘发电机的示意图。铜盘安装在垂直铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘边缘和铜轴接触。圆盘处于垂直向上的均匀磁场B中。
圆盘转动时，下列关于电流流过电阻R的说法中，哪些是正确的？（ ） A.若圆盘的角速度不变，则电流不变。 B.若从上方看圆盘按顺时针方向旋转，则电流从a流向b。 C.若圆盘旋转的方向相同，但角速度发生变化，电流方向可能会改变。 D.如果圆盘的角速度变为原来的两倍，则电流在R上的热功率也变为原来的两倍。 21.（2016·新课标全国卷=3*ROMAN III·多选题）如图所示，M为以OM为中心的半圆形丝框；N为以直角为中心，以ON为中心的扇形丝框；两丝框在同一垂直平面（纸面）；两圆弧的半径相等；在过直线OMON的水平面上方有均匀磁场，磁场方向垂直于纸面。 现让线框M、N从t=0时图示位置出发，分别绕垂直于纸面并过OM、ON的轴线以恒定速度逆时针旋转，周期为T。则（ ） A.两个线框中都会产生正弦交流电 B.两线框中感应电流的周期等于TC。当 时高中物理知识点：电磁感应，两线框中产生的感应电动势相等 D.当两线框的电阻相等时，两线框中感应电流的有效值也相等 25.（2014·新课标国家下册） 半径为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面上。在圆形导轨上放置一根长度为r、质量为m、质量均匀分布的直导体杆AB，BA的延长线过圆形导轨的中心O。如图所示，为该装置的俯视图。
整个装置处于磁感应强度为B、方向垂直向下的均匀磁场中，内圆导轨C点与外圆导轨D点之间串接一个阻值为R的电阻器（图中未示出）。直导体杆在水平外力作用下，绕O点以角速度ω作匀速逆时针旋转，在旋转过程中始终与导轨保持良好的接触。设导体杆与导轨之间的动摩擦系数为μ，导体杆与导轨之间的阻力可忽略。重力加速度的大小为g。求：（1）通过电阻器R感应电流的方向和大小；（2）外力的功率。24.（2016·新课标国家上册）如图所示，两固定绝缘斜面的倾斜角为θ，上边缘相连。 两根细金属棒ab（只标出a端）和cd（只标出c端）的长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸缩的软轻导线连成闭合环abdca，用固定在斜面上缘的两个光滑绝缘小定滑轮跨在斜面上，使两金属棒呈水平放置。斜面上有均匀磁场，磁感应强度为B，方向垂直于斜面向上。已知两导线刚好不在磁场中，电路电阻为R，两金属棒与斜面之间的动摩擦系数为μ，重力加速度为g。已知金属棒ab作匀速下滑，求（1）作用在金属棒ab上的安培力的大小。（2）金属棒的速度的大小。 25.（2016·新课标国家卷=3*ROMAN III）如图所示，两根间距为l的光滑平行金属轨道位于同一水平面（纸面），轨道左端接有一个阻值为R的电阻；两轨道上放置一根垂直于轨道的金属棒；电阻、轨道与金属棒之间有一块面积为S的面积，该区域内有一个垂直于纸面的均匀磁场，磁感应强度B1的大小与时间t的关系为B1=kt，式中k为常数；金属棒右侧也有一块均匀磁场区域，该区域的左边界MN（虚线）垂直于轨道，该磁场的磁感应强度为B0，方向也是垂直于纸面向内。
某一时刻，金属棒在外加水平恒定力的作用下，由静止开始向右运动，在t0时刻刚好以速度v0越过MN，然后以匀速向右运动。金属棒与导轨始终相互垂直，且接触良好，它们的电阻可以忽略不计。求 (1)在t=0至t=t0的时间间隔内，流过电阻的电荷的绝对值。 (2)在t（tt0）时刻通过回路的总磁通量与金属棒所受外加水平恒定力的大小。 电磁感应定律及其应用 学术案例【探索案例】——总结规律思维创新 1.结合预习案例，画出电磁感应定律及其应用思维导图 2.高考题 我会想出两根平行光滑的金属导轨，水平放置。 导轨足够长，间距为L。导轨左端接如图所示的电路，其中电阻为R，两根导体棒a、b与导轨接触良好，每根导体棒的电阻为r，质量为m。整个装置处于指向下方的均匀磁场中，磁感应强度为B。现给导体棒b一个初速度v0，a由静止状态释放。则：（1）若关闭开关，a、b两根导体棒的最终速度分别为多少？（2）若关闭开关，a最多能产生多少焦耳热？（3）若关闭开关，a固定，b在拉力F作用下由静止状态开始运动。试分析b的运动情况，计算b的最终速度。自问：电磁感应定律及其应用。 学术案例【训练案例】——训练巩固形成模型1、垂直放置一个线圈，线圈上接有一定阻值的电阻，线圈内有一个垂直向上、大小变化的磁场，线圈的电阻为常数，规定线圈中感应电流的正方向如图A所示，当磁场的磁感应强度B随时间t的变化如图B所示时，正确表示线圈中感应电流i随时间t的变化规律的图形是（）2、如图所示，水平放置足够长度、间距为L、电阻可忽略的平行光滑金属轨道，轨道左端接有阻值为R的电阻，一根质量为m、阻值为R的金属棒横跨在轨道上，金属棒与轨道接触良好。
整个装置处于垂直向上磁感应强度为B的均匀磁场中。现让金属棒以初速度v0沿导轨向右运动。设整个运动过程中金属棒所通电荷量为q。下列说法正确的是）A.金属棒在导轨上以匀速减速度运动B.整个过程在电阻R上产生的焦耳热为QUOTE mv22 mC。整个过程金属棒在导轨上的位移为QUOTE qRBL qRBLD。整个过程中金属棒克服安培力所作的功为QUOTE mv22 m3。（多选） （2016鹰潭模型1）有两个均匀磁场区域Ⅰ、Ⅲ，它们的磁感应强度相同，均为B，方向如图所示。两个区域中间为无磁场区域Ⅱ，宽度为s。 有一均匀方形金属线框abcd，边长为L（Ls），电阻为R放置在区域Ⅰ中，ab边平行于磁场边界。现拉着金属线框以速度v向右匀速运动，则（）A.当ab边刚进入中心无磁场区域Ⅱ时，ab两点间电压为QUOTE 3BLv4.当ab边刚进入磁场区域Ⅲ时，流过ab边的电流为QUOTE 2BLvR 2BLvR，方向a→bC.在把金属线框完全从区域I拉入区域III的过程中，拉力所作的功为QUOTE.当cd边刚离开区域I，刚进入区域III时，电路中产生的焦耳热为QUOTE（Ls）2 如图所示，足够长的光滑U型导体框架的宽度为L=0.40m，电阻可忽略不计，其平面与水平面形成的夹角α为37°，磁感应强度B=1.0T的均匀磁场方向垂直于框架平面。
一根质量为m=0.20kg、有效电阻为R=1.0Ω的导体棒MN，垂直跨放在U型框架上。当导体棒从静止沿框架开始下滑到开始匀速运动时，通过导体棒横截面积的总电量为Q=2.0C。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g为10m/s2）求：（1）导体棒最大加速度与最大电流强度的大小及方向。（2）导体棒在0.2s内可能扫过的最大面积。（3）导体棒从开始下滑到开始匀速运动的过程中，有效电阻所消耗的电功。学习情况分析经过第一轮的复习，学生对基础知识掌握比较熟练，但综合能力还存在欠缺，知识网络的构建还有一定的难度，前后知识之间的联系有待进一步加强。 另外对高考知识了解不多，解高考题能力不强。学生学习态度积极，积极性高，大部分问题学生自己可以解决，教师可以重点指导。效果分析：在教师的指导和帮助下，本班全体学生的潜能得到了极大程度的挖掘，教师给予学生充分的思维空间，学生在教师的引导下，一步步达成立体的教学目标，人人都有所收获。课堂教学充分体现了师生平等、民主教学的思想，师生信息交流顺畅、情感交流融洽、合作融洽、配合默契，优化了教与学的氛围，最大化地发挥了课堂教学效果。
教师教得轻松，学生学得开心。教材分析：本章涉及的知识点很多，主要有电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律、楞次定律、自感和涡流等，不仅和前面的稳恒电流、磁场有关联，还要结合后面的交流电进行考试，在整本高中物理教材中占有举足轻重的地位。高考对本章的要求比较高，五个考点中有两个达到二级要求，分别是法拉第电磁感应定律和楞次定律。近五年来国家新课标卷考了16次，近三年也考了10次，考试的频繁足以见得本章在高考中的重要性。 PAGE 8 第四章 指数函数与对数函数 PAGE 2 电磁感应定律及其应用 学术案例 【训练案例】——训练巩固形成模型 1、一线圈垂直放置，接有一定阻值的电阻，线圈内有一个垂直向上、大小变化的磁场，线圈的电阻为常数高中物理知识点：电磁感应，规定线圈中感应电流的正方向如图A所示，当磁场的磁感应强度B随时间t的变化如图B所示时，正确表示线圈中感应电流i随时间t的变化规律的图形是（） 2、如图所示，水平放置一条间距为L、电阻可忽略的平行光滑金属导轨，导轨左端接有阻值为R的电阻，一根质量为m、电阻为R的金属棒跨在导轨上，金属棒与导轨接触良好。 整个装置处于均匀磁场中，垂直向上的磁感应强度为B。
现让金属棒以初速度v0沿导轨向右运动，设整个运动过程中通过金属棒的电荷量为q，下列说法正确的是）A.金属棒在导轨上以匀速减速度运动B.整个过程电阻R上产生的焦耳热为QUOTE mv22 mC。整个过程金属棒在导轨上的位移为QUOTE qRBL qRBLD。整个过程中金属棒克服安培力所作的功为QUOTE mv22 m3。（多选） （2016鹰潭模型1） 有两个均匀磁场区域Ⅰ、Ⅲ，它们的磁感应强度均为B，方向如图所示，两个区域的中间为宽度为s的非磁场区域Ⅱ。在区域Ⅰ内放置一个边长为L（Ls）的均匀方形金属线框abcd，电阻为R。 ab边平行于磁场边界。现拉着金属线框以速度v向右匀速运动。则（）A.当ab边刚进入中心无磁场区域Ⅱ时，ab两点间电压为QUOTE 3BLv4.当ab边刚进入磁场区域Ⅲ时，流过ab边的电流为QUOTE 2BLvR 2BLvR，方向a→b C.在把金属线框完全从I区拉入III区的过程中，拉力所作的功为QUOTE.当cd边刚离开I区，刚进入III区时，电路中产生的焦耳热为QUOTE (Ls)2. 如图所示，足够长的光滑U型导体框架的宽度为L=0.40m，电阻可忽略不计，其平面与水平面形成的夹角α为37°，磁感应强度B=1.0T的均匀磁场方向垂直于框架平面。
一根质量为m=0.20kg、有效电阻为R=1.0Ω的导体棒MN物理资源网，垂直跨放在U型框架上。当导体棒由静止开始沿框架下滑到开始做匀速运动时，通过导体棒横截面积的总电荷为Q=2.0C。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g为10m/s2）求：（1）导体棒最大加速度与最大电流强度的大小及方向。（2）导体棒在0.2s内能扫过的最大面积。（3）被框架夹紧的导体棒的最大面积。