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时间:2018-04-26
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1、法拉第电磁感应定律复习课·教案 一、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.ε=BLv的区别和联系.由图1所示,讲清图中各示意,引导学生共同推导.设在Δt时间
2、内,导体MN以速度v切割磁感线,移动距离为d=vΔt,设MN长为L,这一过程中,回路磁通量变化为ΔФ=Ф2-Ф1=B(s+d)L-BsL=BLd.根据法拉第电磁感应定律,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θ,再请全体学生推导ε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vsinθ(图2),因此得:ε=BLvsinθ.指出上式中当θ=90°时,ε=BLvsin90°=BLv.5.关于ε=BLvsinθ的意义.(1)sinθ的意义是把公式中的B、L
3、、v转化为两两垂直:①vsinθ=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;②Bsinθ=B⊥,是将磁感应强度B分解为垂直于v和L的有效分量;③Lsinθ=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.(2)在上式中,若速度v是即时速度,则电动势ε即为即时电动势;若速度v是平均速度,则电动势ε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θ=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
4、阻r=1Ω,与导轨间滑动摩擦因数μ=0.25.两导轨由R=9Ω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/s2).求:(1)当ab沿轨道向下运动,速度v=10m/s时,ab棒运动的加速度.(2)ab棒沿轨道下滑的最大速度.(3)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.①ab棒在导轨上下滑时受力情况如图4所示,其中磁场力F=BIL
5、=当v=10m/s时,ab棒运动的加速度大小是②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ab运动速度有最大值.由上述方程可知:mgsinθ-μmcosθ-B2L2v/(R+r)=0,=16(m/s).③重力做功的功率.P1=mgvsinθ=0.1×10×16×0.6=9.6(W).金属棒ab产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.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ω=10rad/s做顺时针方向的匀速转动.ab两端的电势
6、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ε,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ε=ΔФ/Δt的方法.这时,教师应按同学的思路,找在Δt时间内,棒ab转过的角度Δθ=ωΔt,扫过的面积ΔS.相应的磁通量变化ΔФ=BΔS.然后利用方法一:(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.b端速度vb=ωL,a端速度为零.其它各点的速度与该点到a点的距
7、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ε.(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4Ω,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
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