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1、電磁感應(yīng)規(guī)律及應(yīng)用說課電磁感應(yīng)規(guī)律及應(yīng)用說課麻城實(shí)驗(yàn)高中 付文坤 1、 近三年考情報(bào)告 2、命題趨勢(shì)及熱點(diǎn)預(yù)測(cè) 3、當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)狀況分析 4、教學(xué)重難點(diǎn) 5、 復(fù)習(xí)的思路和方法說課內(nèi)容年份題號(hào)題型分值知識(shí)點(diǎn)201117選擇題6分考查變壓器、電功率和有效值的概念18選擇題6分考查電磁感應(yīng)、安培力和牛頓運(yùn)動(dòng)定律201217選擇題6分考查自耦變壓器、電功率和交變電流有效值概念20選擇題6分考查安培定則、電磁感應(yīng)、楞次定律和左手定則2013卷I17選擇題6分考查電磁感應(yīng)、電阻定律和閉合電路歐姆定律25計(jì)算題19分考查電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用2013卷II16選擇題6分考查電磁感應(yīng)和閉合電路歐姆定律19選擇題

2、6分考查電磁感應(yīng)和電磁學(xué)中的物理學(xué)發(fā)展史一、近三年考情報(bào)告 1、聯(lián)系生活和生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用的有關(guān)電磁感應(yīng)規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)組合考查的選擇題或與電路相結(jié)合的選擇題。 2、求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)問題,圖像問題是考查特別是 圖像問題能考查各種能力,高考考查的幾率很大。 3、聯(lián)系電場(chǎng)和磁場(chǎng),結(jié)合力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)等問題,以能量守恒為核心考查重力、摩擦力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力的做功特點(diǎn),以及動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律和能量守恒定律的應(yīng)用,題型一般為計(jì)算題(或選擇題)。二、命題趨勢(shì)及熱點(diǎn)預(yù)測(cè) 1、楞次定律應(yīng)用不夠熟練,左手定則和右手定則應(yīng)用; 2、功能關(guān)系理解不透,特別是涉及多個(gè)物體的過程、多種形式的能量轉(zhuǎn)化往往模糊不清; 3、通過物理

3、圖像分析物理過程,從而回答問題的能力有待提高; 4、在處理與電路、力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、能量相聯(lián)系的綜合問題,不善于挖掘隱含條件,找出突破口。三、存在的問題四、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn):電磁感應(yīng)中的圖像問題教學(xué)難點(diǎn):電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)及能量問題1、以電磁感應(yīng)規(guī)律為核心,清理各部分知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系,構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。2、分電磁感應(yīng)的圖像問題、電磁感應(yīng)中的電路問題、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題、電磁感應(yīng)中的能量問題四大板塊復(fù)習(xí)。五、復(fù)習(xí)思路電磁感應(yīng)的主要規(guī)律:1、法拉第電磁感應(yīng)定律2、楞次定律3、左手定則和右手定則4、楞次定律的三個(gè)推論:(1)增反減同;(2)來拒去留;(3)增縮減擴(kuò)1題型特點(diǎn):一般可把圖象問題分為三類 (

4、1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象; (2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程,求解相應(yīng)的物理量; (3)根據(jù)圖象定量計(jì)算2電磁感應(yīng)的圖象:主要包括Bt圖象、t圖象、Et圖象和It圖象,還可能涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖象,導(dǎo)體棒在外力作用下做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的外力隨時(shí)間的圖像,即Ex圖象、Ix圖象、F t圖像。電磁感應(yīng)中的圖象問題例1在下列四個(gè)情景中,虛線上方空間都存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)A、B中的導(dǎo)線框?yàn)檎叫?,C、D中的導(dǎo)線框?yàn)橹苯巧刃胃鲗?dǎo)線框均繞軸O在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)方向如箭頭所示,轉(zhuǎn)動(dòng)周期均為T.從線框處于圖示位置時(shí)開始計(jì)時(shí),以在OP邊上從P點(diǎn)指向

5、O點(diǎn)的方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向則四個(gè)情景中,產(chǎn)生的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律符合如圖9-3-2所示中i-t圖象的是(C)選題意圖:考查電磁感應(yīng)中I-x圖像,及學(xué)生應(yīng)用楞次定律和右手定則解決問題的能力。常見錯(cuò)誤:(1)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷錯(cuò)誤 (2)導(dǎo)體做切割磁感線時(shí)有效長(zhǎng)度是否變化分析錯(cuò)誤解題規(guī)律: (1)應(yīng)用楞次定律或右手定則判斷電流方向 (2)由I-t圖像知,導(dǎo)體做切割磁感線的有效長(zhǎng)度不變例2、(2012福建理綜)如圖甲,一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落,穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵,銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合若取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點(diǎn),建立豎直向下為正方向的x軸,則圖乙中最

6、能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖象是(B)選題意圖:考查用楞次定律、右手定則、法拉第電磁感應(yīng)定律解題常見錯(cuò)誤:左手定則和右手定則混用,導(dǎo)致電流方向判斷錯(cuò)誤;沒有注意線圈通過磁鐵時(shí),速度的變化而導(dǎo)致穿過線圈的磁通量的變化率的改變,認(rèn)為線圈中的電流具有對(duì)稱性而錯(cuò)選C答案。解題規(guī)律:閉合銅環(huán)在下落過程中穿過銅環(huán)的磁場(chǎng)方向始終向上,磁通量先增加后減少,由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向要發(fā)生變化,穿過閉合銅環(huán)的磁通量的變化率不是均勻變化,且銅環(huán)由靜止開始下落,速度較小,所以穿過銅環(huán)的磁通量的變化率較小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流的最大值較小,過O點(diǎn)后,銅環(huán)的速度增大,磁通量的變化率較大,所以感應(yīng)電

7、流的反向最大值大于正向最大值,正確答案選C。此題難度適中。電磁感應(yīng)中的電學(xué)問題 1題型特點(diǎn):磁通量發(fā)生變化的閉合電路或切割磁感線導(dǎo)體將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),回路中便有感應(yīng)電流從而涉及電路的分析及電流、電壓、電功等電學(xué)物理量的計(jì)算 2解題方法 (1)確定電源切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源,利用EBlvsin 或En求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,利用右手定則或楞次定律判斷電流方向如果在一個(gè)電路中切割磁感線的有幾個(gè)部分但又相互聯(lián)系,可等效成電源的串、并聯(lián) (2)分析電路結(jié)構(gòu)(內(nèi)、外電路及外電路的串并聯(lián)關(guān)系),畫出等效電路圖 (3)利用電路規(guī)律求解主要應(yīng)用歐姆定律及串

8、并聯(lián)電路的基本性質(zhì)等列方程求解 例例3:把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán),水平固定在豎直向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖1所示,一長(zhǎng)度為2a,電阻等于R,粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上,它與圓環(huán)始終保持良好的接觸。當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動(dòng)經(jīng)過環(huán)心O時(shí),求:(1)流過棒的電流的大小、方向及棒兩端的電壓U。(2)在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率。選題意圖:考查法拉第電磁感應(yīng)定律、右手定則及電路的連接方式。常見錯(cuò)誤:(1)電流方向的判斷錯(cuò)誤; (2)畫等效電路圖出現(xiàn)錯(cuò)誤解題規(guī)律:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律確定“等效電源”,畫出等效電路圖,有閉合電路歐姆定律求解。 答案:(1) (

9、2)例4、如圖9-3-4所示,兩條平行的光滑水平導(dǎo)軌上,用套環(huán)連著一質(zhì)量為0.2 kg、電阻為2 的導(dǎo)體桿ab,導(dǎo)軌間勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里已知R13 ,R26 ,電壓表的量程為010 V,電流表的量程為03 A(導(dǎo)軌的電阻不計(jì))求: (1)將R調(diào)到30 時(shí),用垂直于桿ab的力F40 N,使桿ab沿著導(dǎo)軌向右移動(dòng)且達(dá)到最大速度時(shí),兩表中有一表的示數(shù)恰好滿量程,另一表又能安全使用,則桿ab的速度多大? (2)將R調(diào)到3 時(shí),欲使桿ab運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),兩表中有一表的示數(shù)恰好滿量程,另一表又能安全使用,則拉力應(yīng)為多大? (3)在第(1)小題的條件下,當(dāng)桿ab運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度時(shí)突然撤去拉力,則

10、電阻R1上還能產(chǎn)生多少熱量?選題意圖:“等效電源”和電路中其他各元件的連接方式,及閉合電路歐姆定律規(guī)律的應(yīng)用。常見錯(cuò)誤:電路分析錯(cuò)誤導(dǎo)致電流表、電壓表示數(shù)錯(cuò)判。解題規(guī)律:(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向:感應(yīng)電流方向是電源內(nèi)部電流的方向 (2)畫出等效電路 (3)根據(jù)EBLv或En 結(jié)合閉合電路歐姆定律,串并聯(lián)電路知識(shí)和電功率、焦耳定律等關(guān)系式聯(lián)立求解 答案:(1)1m/s (2)60N (3)0.03J 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題: 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題命題規(guī)律大致有以下兩點(diǎn): (1)與牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)結(jié)合的動(dòng)態(tài)分析; (2)電磁感應(yīng)中的純力學(xué)問

11、題,涉及受力及功能關(guān)系問題。電磁感應(yīng)動(dòng)力學(xué)問題的分析方法: (1) (2)例5、如圖甲所示,空間存在一寬度為2L的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里在光滑絕緣水平面內(nèi)有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬線框,其質(zhì)量m1 kg、電阻R4 ,在水平向左的外力F作用下,以初速度v04 m/s勻減速進(jìn)入磁場(chǎng),線框平面與磁場(chǎng)垂直,外力F大小隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示以線框右邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始計(jì)時(shí),求: (1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B; (2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,通過線框的電荷量q; (3)判斷線框能否從右側(cè)離開磁場(chǎng)?說明理由選題意圖:考查牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用,以及由圖像獲取信息的能力。常見錯(cuò)誤:對(duì)F

12、-t圖像的錯(cuò)誤理解,造成線框的運(yùn)動(dòng)判斷錯(cuò)誤解題規(guī)律: (1)由 F-t圖像分析線框各時(shí)段在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況 (2)結(jié)合電磁感應(yīng)定律、牛頓第二定律、歐姆定律求解。答案:(1) T(2)0.75 C(3)不能例6、相距L1.5 m的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌豎直放置,質(zhì)量為m11 kg的金屬棒ab和質(zhì)量為m20.27 kg的金屬棒cd均通過棒兩端的套環(huán)水平地套在金屬導(dǎo)軌上,如圖9-3-10(a)所示,虛線上方磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,虛線下方磁場(chǎng)方向豎直向下,兩處磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同ab棒光滑,cd棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.75,兩棒總電阻為1.8 ,導(dǎo)軌電阻不計(jì)ab棒在方向豎直向上,大小按圖9-3-10(b

13、)所示規(guī)律變化的外力F作用下,從靜止開始,沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動(dòng),同時(shí)cd棒也由靜止釋放(1)求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和ab棒加速度的大?。?2)已知在2 s內(nèi)外力F做功40 J,求這一過程中兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱圖9-3-10答案:(1) 1.2 T 1 m/s2 (2) 18 J 電磁感應(yīng)中的能量問題:1題型特點(diǎn):電磁感應(yīng)過程的實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過程,而能量的轉(zhuǎn)化是通過安培力做功的形式實(shí)現(xiàn)的,安培力做功的過程,是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,外力克服安培力做功,則是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程2能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法 (1)能量轉(zhuǎn)化 (2)求解焦耳熱Q的幾種方法 例7、(2012天津理綜)如

14、圖所示,一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.5 m,左端接有阻值R0.3 的電阻。一質(zhì)量m0.1 kg、電阻r0.1 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上,整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T。棒在水平向右的外力作用下,由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)棒的位移x9 m時(shí)撤去外力,棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來,已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1:Q22:1。導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì),棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸。求:(1)棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過程中,通過電阻R的電荷量q;(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2;(3)外力做的

15、功W。選題意圖:動(dòng)能定理、能量轉(zhuǎn)化守恒定律在電磁感應(yīng)中應(yīng)用 常見錯(cuò)誤:導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)情況分析錯(cuò)誤,及對(duì)電荷量和焦耳熱計(jì)算錯(cuò)誤解題規(guī)律: (1)分析導(dǎo)體棒的受力情況,畫出受力示意圖 (2) 結(jié)合牛頓第二定律、法拉第電磁感應(yīng)定律和動(dòng)能定理解題答案:(1)4.5C (2)1.8J (3)5.4J 例8如圖935所示,在距離水平地面h0.8 m的虛線的上方,有一個(gè)方向垂直于紙面水平向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),正方形線框abcd的邊長(zhǎng)l0.2 m,質(zhì)量m0.1 kg,電阻R0.08 .一條不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過輕滑輪,一端連線框,另一端連一質(zhì)量M0.2 kg的物體A.開始時(shí)線框的cd在地面上,各段繩都處于伸直狀態(tài),從如圖所示的位置由靜止釋放物體A,一段時(shí)間后線框進(jìn)入磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),已知線框的ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng)當(dāng)線框的cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)物體A恰好落地,同時(shí)將輕繩剪斷,線框繼續(xù)上升一段時(shí)間后開始下落,最后落至地面整個(gè)過程線框沒有轉(zhuǎn)動(dòng),線框平面始終處于紙面內(nèi),g取10 m/s2.求: (1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)

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