2012高考总复习物理教学案第57讲

2012高考总复习物理教学案第57讲内容摘要：

1、、教学目标1在物理知识方面要求(1)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；(2)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=，讲清图中各示意，引导学生共同推导设在 t 时间内，导体 速度 v 切割磁感线，移动距离为 d=为 L，这一过程中，回路磁通量变化为= 2=B(s+d)据法拉第电磁感应定律，说明 2、：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 ，再请全体学生推导 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 2)，因此得：=出上式中当 =90时，=关于 =意义(1)意义是把公式中的 B、L、v 转化为两两垂直：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； ，是将磁感应强度 B 分解为垂直于 v 和 L 的有效分量； ，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(2)在上式中 3、，若速度 v 是即时速度，则电动势 即为即时电动势；若速度 v 是平均速度，则电动势 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=平行长金属导轨与水平面夹角=37与导轨平面垂直的匀强磁场磁感应强度 B=量 m=100g 的金属棒 直两导轨放置，其电阻 r=1，与导轨间滑动摩擦因数 =导轨由 R=9 的电阻在下端相连导轨及导轨与 接触电阻不计(取 0.6，0.8，g=10m/s 2)求：(1)当 轨道向下运动，速度 v=10m/s 时，运动的加速度(2)沿轨道下滑的最大速度(3)以最大速度运动时，重力对 做功的功率，产生的电功率以及输出电功率首先留出点时间，让学生认 4、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在导轨上下滑时受力情况如图 4 所示，其中磁场力 F=，运动的加速度大小是当 在导轨上运动加速度变为零时，开始做匀速运动，这时 动速度有最大值由上述方程可知：Rr)=0，=16(m/s)重力做功的功率P1=016)金属棒 生的电功率输出电功率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，长 L=10金属棒 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 =10s 做顺时针方向的匀速转动端的电势差是_V，a、b 两端_端电势高 5、，_端电势低若 中点为轴转动，其它条件不变，端电势差为_V组织同学审题后，学生会发现，本题中金属棒 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，采用求平另外有的同学也可能提出运用表达式 =/t 的方法这时，教师应按同学的思路，找在 t 时间内，棒 过的角度 =t，扫过的面积S相应的磁通量变化 =后利用方法一：(1)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 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，为电 6、源，b 端电势高若没有构成闭合电路时，端电势差就是电动势 (2)以 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 4，半径为 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 2 的导线 a 固定，a 端 b 端均与环接触， 4s 的角速度逆时针沿圆环转动求：当 b 端从 a 端滑过 180时，通过导线 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 b 绕 O 轴转动欲求感生电动势 7、 ，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 磁场中绕着 O 点旋转，切割磁感线产生感应电动势 不变方法二：由法拉第电磁感应定律来看，导线 单位时间内扫过的面积是：，只改变了图 7 中 2的阻值由闭合电路欧姆定律，的电流：当 180，有 2=2，代入上式路结构变化时的方法和步骤，使学生在学习这部分内容时，也对电路问题作了一定的复习与巩固工作最后提出线圈在磁场中转动时，如何求其感生电动势例 4 如图 8 所示，边长为 a，总电阻为 R 的闭合正方形单匝线框，放在磁 8、应强度为 B 的匀强磁场中，磁感线与线框平面垂直当线框由图示位置转过180角过程中，流过线框导线横截面的电量是多少。 学生审题后会发现，本题与前三例均不同，这情况感生电动势的求法一时难以想象出，不过这时可做些提示，具体如下：，转到不同位置时，线框中产生的感应电动势的即时值不同，因而线框中的感应电流也不同解答本题的关键是如何理解和计算转 180角过程中穿过线框的磁通量的变化量可以这样理解：一个平面有正、反两面，从正面穿入的磁通量设为正值，则从另一面穿入的磁通量就是负值、线框处于如图 8 所示位置时，磁感线从线框一面穿入，磁通量是 1=过 180后磁感线从线框的另一面穿入，这时的磁通量就是 2=后两 9、次穿过线框磁通量的值相等，但正负不同，那么线框转 180过程中磁通量的变化量为= 2=2绝对值就是 2此，可应用法拉第电磁感应定律求转 180过程中的平均感应电动势，最后应用欧姆定律和电流强度的定义式就可以求通过线框截面的电量设线框转 180所用时间为 t，在这段时间内穿过线框的磁通量的变化量为 =2，根据法拉第电磁感应定律可得这一过程中平均感应电动势的大小为根据欧姆定律，t 时间内线框中平均电流强度为在 t 内流过线框某横截面积的电量组织学生归纳本类问题的解答思路与方法同时提出前述四例均是磁场恒定，即磁感应强度 B 为恒矢量在有的例题中求感生电动势应用化时又该如何解答呢。 请看投影片，在一个匀 10、强磁场中，有两个用粗细相同的同种金属导线制成的闭合圆环 a 和 b，它们半径之比为 21，线圈平面与磁场方向垂直如果匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增大，则 a、b 环中感应电流之比为_，感应电流电功率之比为_给出一定时间，让学生思考磁感应强度 B 随时间均匀变化，在面积 S 不变的情况下，则穿过该面积 S 的磁通量 也同样均匀变化将学生引导到这一步，问题也就真相大白了具体分析解答如下：(1)设金属导线单位长电阻为 R0，b 环的半径为 rb，a 环半径为 中 a、b 环导线电阻 r b=2r 感应强度随时间均匀变化，即磁感应强度变化率不变磁感应强度随时间均感应电流分别为(2)感应电流电功率 b 11、 的电功率之比两个空依次填 21，81组织同学归纳总结本题的解答思路提出解答这类问题时应注意的问题然后提出，在本题中改造一下例如，把线圈(或圆环)的方位调整一下，可使线圈平面与磁场方向成 角在这种情况下，有哪些量发生变化。 请看投影片例 6 如图 10 所示，一闭合圆形线圈放在匀强磁场中，线圈的平面与磁场方向成 角，磁感应强度随时间均匀变化，变化率为一定值在下述办法中用哪一种可以使线圈中感应电流的强度增加一倍 A线圈的匝数增加一倍B把线圈的半径增加一倍C把线圈的面积增加一倍D改变线圈轴线对磁场的方向E把线圈的匝数减少到原来的一半分析本题有一定困难教师可先给学生一定时间，思考和讨论一下这样学生之间互相启发，可使他们的思路宽广些这时教师及时做出评价，归纳解答的基本思路首先要考虑影响线圈中电流强度的。