人教版物理选修3-2-6.4法拉第电磁感应定律在动力学中的应用 教学案（无答案）
文档属性
| 名称 | 人教版物理选修3-2-6.4法拉第电磁感应定律在动力学中的应用 教学案（无答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 43.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-11-30 20:00:07 | ||
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文档简介
法拉第电磁感应定律在动力学中的应用
【学习方法指引】电磁感应中产生的感应电流在磁场中又要受到安培力的作用，从而影响导体棒（或线圈）的受力情况及运动情况，解决这类问题，要将电学、力学中的有关知识综合起来应用，一般可按以下步骤进行。
1.
确定对象：明确产生感应电动势的是哪一根（两根）导体棒或是哪一个线圈。
2.
分析情况：分析研究对象的受力情况：一共受几个力，哪些是恒力，哪些是变力，画出受力图。
分析研究对象的运动情况：初始状态怎样，作什么运动，终了状态如何。此类问题中力的变化与运动的变化往往交错在一起。可以从感应电动势开始分析：感应电动势→感应电流→安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……周而复始地循环，循环结束时，达到稳定状态（静止、匀速、匀变速）
3.根据分析的结果列力学方程式或等式。
【教学目标】
（一）知识与技能
1、了解电磁感应定律与力学规律的应用是电磁感应高考命题的重点。
2、知道电磁感应现象中的安培力、该力在电磁感应现象中作用，并能分析、计算有关问题
（二）过程与方法
通过概念与规律的复习，进一步了解物理学的研究方法
（三）情感、态度与价值观
促进学生科学素质的培养
【教学重点】分析电磁感应现象中的安培力、该力在电磁感应现象中作用，并结合力学规律计算相关的动力学问题
【教学难点】通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态,如速度、加速度取最大值或最小值的条件。
【教学方法】讲授法、讨论法、举例法相结合
★电磁感应动态平衡分析
【例1】如图所示，两平行导轨竖直放置，上端用导线相连，金属棒ab两端与导轨相接触，并可保持水平的沿光滑导轨滑动，整个装置处在方向垂直于导轨平面的匀强磁场中，导轨和导线电阻不计，已知电阻R=0.5Ω,导体棒质量为0.5Kg，ab长为25cm，B＝2T,开关最初断开.（g取10m/s2）,t=0时刻,由静止释放导体棒，求：
(1)t=0.5s时闭合S开关,棒下滑的最终速度。
(2)t=3s时闭合S开关,棒下滑的最终速度,说明导体棒运动运动情况
★练一练.如图所示，两根竖直放置的光滑平行导轨，其一部分处于方向垂直导轨所在平面且有上下水平边界的匀强磁场中，一根金属杆MN成水平沿导轨滑下，在与导轨和电阻R组成的闭合电路中，其他电阻不计。当金属杆MN进入磁场区后，其运动的速度图像可能是下图中的
(
)
★练一练：如图所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，导轨及金属杆的电阻不计。
经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋于一个最大速度vm，则（
）
A．如果B增大，vm将变大
B．如果α增大，vm将变大
C．如果R增大，vm将变大
D．如果m变小，vm将变大
★电磁感应中感应电流产生条件的应用
【例2】（12分）如图所示，MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨，NQ⊥MN。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=5Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd距离NQ为s=2m。试解答以下问题：（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）当金属棒滑行至cd处时回路中的电流多大？
（2）金属棒达到的稳定速度是多大？
（3）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t=1s时磁感应强度应为多大？
★电磁感应中匀加速类问题
【例3】如图2-11所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=0.20m,电阻R=1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图2-12所示，求杆的质量m和加速度a。
【针对训练】
1.水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆，如图所示；金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下．用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动．当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动的速度v也会变化，v和F的关系如图．（重力加速度g＝10m/s2）
（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？
（2）若m＝0.5kg，L＝0.5m，R＝0.5Ω；磁感应强度B为多大？
（3）由v－F图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？
2．一个质量m=0.016kg，长L=0.5m，宽d=0.1m，电阻R=0.1Ω的矩形线圈，从h1=5m高处由静止开始自由落下，然后进人一个匀强磁场．线圈下边刚进入磁场时，由于磁场力作用线圈正好做匀速运动，求：
(1)磁场的磁感应强度B
(2)如果线圈下边在磁场中所经历的时间△t=0.15s，求磁场区域
的高度h2。(g=10m/s2)
《电磁感应在动力学中的应用》教学反思
《电磁感应在动力学中的应用》是电磁感应与力学相结合的一节课，如何调动学生的学习积极性，并使学生掌握电磁感应中的力学规律，取得了一定的成功，实现了既定的教学目标。现反思如下：
1、探究式教学能利用开放性的设计方案，增强学生的主体活动，以达到锻炼学生探究问题的能力和动手能力。同时使学生体验并掌握物理学的研究方法，以便为将来的学习和生活更好地服务。
2、在整堂课中充分调动了师生的互动交流与沟通，在引导学生参与探索、发现、讨论、交流、评价的学习活动中，能使学生体验探索自然界的艰辛与喜悦，能使学生主动与他人合作，敢于坚持正确的观点，勇于修正错误。
课堂设计不足之处：
1、课堂中学生思考时间还是不足，有相当一部分学生的思维还没有达到思维的要求，教学就要继续进行下去，思维的发散度还不够，时间安排上存在不确定性。
2、学生获取知识比较分散、参差不齐，须通过教师的导向、点评、规范来帮助学生构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法。
3、对于这堂课如何更好地让学生进行探究这方面还不够理想，我将在今后的教学中不断探索，争取更大的突破。
，
练一练图
a
M
P
N
B0
b
Q
θ
R
c
d
例3图
L
d
h1
h2
【学习方法指引】电磁感应中产生的感应电流在磁场中又要受到安培力的作用，从而影响导体棒（或线圈）的受力情况及运动情况，解决这类问题，要将电学、力学中的有关知识综合起来应用，一般可按以下步骤进行。
1.
确定对象：明确产生感应电动势的是哪一根（两根）导体棒或是哪一个线圈。
2.
分析情况：分析研究对象的受力情况：一共受几个力，哪些是恒力，哪些是变力，画出受力图。
分析研究对象的运动情况：初始状态怎样，作什么运动，终了状态如何。此类问题中力的变化与运动的变化往往交错在一起。可以从感应电动势开始分析：感应电动势→感应电流→安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……周而复始地循环，循环结束时，达到稳定状态（静止、匀速、匀变速）
3.根据分析的结果列力学方程式或等式。
【教学目标】
（一）知识与技能
1、了解电磁感应定律与力学规律的应用是电磁感应高考命题的重点。
2、知道电磁感应现象中的安培力、该力在电磁感应现象中作用，并能分析、计算有关问题
（二）过程与方法
通过概念与规律的复习，进一步了解物理学的研究方法
（三）情感、态度与价值观
促进学生科学素质的培养
【教学重点】分析电磁感应现象中的安培力、该力在电磁感应现象中作用，并结合力学规律计算相关的动力学问题
【教学难点】通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态,如速度、加速度取最大值或最小值的条件。
【教学方法】讲授法、讨论法、举例法相结合
★电磁感应动态平衡分析
【例1】如图所示，两平行导轨竖直放置，上端用导线相连，金属棒ab两端与导轨相接触，并可保持水平的沿光滑导轨滑动，整个装置处在方向垂直于导轨平面的匀强磁场中，导轨和导线电阻不计，已知电阻R=0.5Ω,导体棒质量为0.5Kg，ab长为25cm，B＝2T,开关最初断开.（g取10m/s2）,t=0时刻,由静止释放导体棒，求：
(1)t=0.5s时闭合S开关,棒下滑的最终速度。
(2)t=3s时闭合S开关,棒下滑的最终速度,说明导体棒运动运动情况
★练一练.如图所示，两根竖直放置的光滑平行导轨，其一部分处于方向垂直导轨所在平面且有上下水平边界的匀强磁场中，一根金属杆MN成水平沿导轨滑下，在与导轨和电阻R组成的闭合电路中，其他电阻不计。当金属杆MN进入磁场区后，其运动的速度图像可能是下图中的
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★练一练：如图所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，导轨及金属杆的电阻不计。
经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋于一个最大速度vm，则（
）
A．如果B增大，vm将变大
B．如果α增大，vm将变大
C．如果R增大，vm将变大
D．如果m变小，vm将变大
★电磁感应中感应电流产生条件的应用
【例2】（12分）如图所示，MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨，NQ⊥MN。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=5Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd距离NQ为s=2m。试解答以下问题：（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）当金属棒滑行至cd处时回路中的电流多大？
（2）金属棒达到的稳定速度是多大？
（3）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t=1s时磁感应强度应为多大？
★电磁感应中匀加速类问题
【例3】如图2-11所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=0.20m,电阻R=1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下，现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图2-12所示，求杆的质量m和加速度a。
【针对训练】
1.水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆，如图所示；金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下．用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动．当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动的速度v也会变化，v和F的关系如图．（重力加速度g＝10m/s2）
（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？
（2）若m＝0.5kg，L＝0.5m，R＝0.5Ω；磁感应强度B为多大？
（3）由v－F图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？
2．一个质量m=0.016kg，长L=0.5m，宽d=0.1m，电阻R=0.1Ω的矩形线圈，从h1=5m高处由静止开始自由落下，然后进人一个匀强磁场．线圈下边刚进入磁场时，由于磁场力作用线圈正好做匀速运动，求：
(1)磁场的磁感应强度B
(2)如果线圈下边在磁场中所经历的时间△t=0.15s，求磁场区域
的高度h2。(g=10m/s2)
《电磁感应在动力学中的应用》教学反思
《电磁感应在动力学中的应用》是电磁感应与力学相结合的一节课，如何调动学生的学习积极性，并使学生掌握电磁感应中的力学规律，取得了一定的成功，实现了既定的教学目标。现反思如下：
1、探究式教学能利用开放性的设计方案，增强学生的主体活动，以达到锻炼学生探究问题的能力和动手能力。同时使学生体验并掌握物理学的研究方法，以便为将来的学习和生活更好地服务。
2、在整堂课中充分调动了师生的互动交流与沟通，在引导学生参与探索、发现、讨论、交流、评价的学习活动中，能使学生体验探索自然界的艰辛与喜悦，能使学生主动与他人合作，敢于坚持正确的观点，勇于修正错误。
课堂设计不足之处：
1、课堂中学生思考时间还是不足，有相当一部分学生的思维还没有达到思维的要求，教学就要继续进行下去，思维的发散度还不够，时间安排上存在不确定性。
2、学生获取知识比较分散、参差不齐，须通过教师的导向、点评、规范来帮助学生构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法。
3、对于这堂课如何更好地让学生进行探究这方面还不够理想，我将在今后的教学中不断探索，争取更大的突破。
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练一练图
a
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P
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例3图
L
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h1
h2