电磁感应中的电量计算问题的教学设计和教学改进

1、电磁感应中的电量计算问题的教学设计和教学改进对象：咼三选考学生课时数： 1课时【教材分析】电磁感应现象部分的知识历来是-高考的重点、热点，能有机地将力学、电磁学知识融于 一体，很好地考查学生的理解、推理、分析综合能力。两次选考加试计算题都涉及电磁感应中 求电量，但得分率非常低。本次专题主要掌握电磁感应中电量问题的两种求法，体会物理学中物理量对时间的积累效应，提高学生综合分析和解决问题的能力。【学情分析】在电磁感应现象中，学生已经比较熟练地掌握了电磁感应的基本知识，但当学生遇到被研究对象在安培力作用下做一般的变速运动，特别是当安培力变化，且涉及位移、速度、电荷量 等问题时，学生总感到无从下手。其

2、次在电磁感应问题中应用动量定理不易想到也不熟练，而且这些题中所给的条件往往与电量的联系不明显，一时很难找到解题的突破口，常常令学生望 而却步,继而对此类问题可能会产生排斥心理。【学习目标】通过解读课程标准和省学科教学指导意见，分析教材和学生情况，并考虑近两次涉及该内容的学考、高考试题，确定以下的学习目标：1. 通过类比速度图像，学生体会电量是电流对时间的积累效果；2. 通过师生对话，类比平均速度，学生知道 q=lt公式计算中的电流为平均值。3. 通过例题讲解学生会利用法拉第电磁感应定律计算电量；4. 通过例题讲解学生掌握利用动量定理计算电量， 综合应用电磁感应等电学知识解决力电 综合题。本节课

3、的重点掌握处理电磁感应中电量问题的两种基本方法，难点在于电量公式中的电流是指平均值，以及怎样想到用动量定理求解电量， 提高在电磁感应综合应用的问题中灵活运用 规律，提高分析解决问题的能力。因此，课堂重难点突破在于通过师生互动、自主探究、内化 提炼来掌握相关知识，发展能力。【教学过程】、探究电磁感应中的电量的基本方法问题驱动问题1.电量公式是什么？反映了怎 样的物理意义？主体活动例1 如图所示N匝圆线圈，半径为r, 处于垂直线圈平面的有界匀强磁场，磁感 应强度为B,线圈电阻为R,当将线圈匀 速拉出有界磁场的过程中试求通过线圈 上的电量。求解:立体互动问题2.当电流是一个变量时，电量公式中的I指什

4、么值？练习.如图所示，在匀强磁场中固定 放置一根串接一电阻 R的直角形金 属导轨aob（在纸面内），磁场方向垂 直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、 d分别平行于oa、ob放置。保持导 轨之间接触良好，金属导轨的电阻不 计。现经历以下四个过程： 以速度v移动d,使它与ob的距离 增大一倍； 再以速率v移动c,使它与oa的距 离减小一半； 然后，再以速率 2v移动c,使它回 到原处； 最后以速率 2v移动d,使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为qi、q2、q3和q4,则（）A qi=q2=q3=q4B qi=q2=2q3=2q4C 2qi=2q2=q3=q4D q1* q2

5、=q3* q4XX XX X X XXX XX X X XXX XX X X XXX XX X X XXX XX X X XXX XX X X XXX X乂 X * 乂口XXrX X X X X问题驱动例2.如图所示，长为 L=1m，电阻 r=1 Q、质量 m=0.1kg的金属棒 ab垂 直跨搁在位于水平面上的两条平行 光滑金属导轨上。两条轨间距也是 L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻 不计，导轨左端接有 R=1 Q的电阻。 垂直导轨平面有竖直向上的匀强磁 场，磁感应强度为 B=1T。现在金属 棒上一个初速度 V。=2m/s,试求(1) 金属棒停止运动前通过的电量(2) ab棒运动的位移拓展1:

6、金属棒开始静止不动，现在 金属棒上作用一水平向右的恒力 F=2N，试求(1)金属棒的最大速度 Vm。(2)金属棒从静止到达到最大速 度的过程中经历t=2s的时间，求这 个过程中金属棒流过的电量。主体活动立体互动例2求解：拓展1求解:拓展2.如图所示，长为L=1m,电阻 r=1 Q、质量 m=0.1kg的金属棒 ab 垂直跨搁在位于水平面上的两条平 行光滑金属导轨上。垂直导轨平面有 竖直向上的匀强磁场， 磁感应强度为 B=1T。若图中电阻变为一与ab棒相同的金属棒cd，开始处于静止，现 给ab棒一水平向右的初速度 vo = 2m/s，试求(1) ab棒上通过的电量；(2) ab棒相对于cd棒的位

7、移。课后目标达成评价练习1. 如图所示，长为 L,电阻r=0.3第质量m=0.1kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上。两条轨间距也是L,棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R=0.5Q的电阻，量程为03.0A的电流表串接在一条导轨上，量程为0 1.0V的电压表接在电阻 R的两端，垂直导轨平面的v=2m/s的速度在导轨平面上匀速匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力 F使金属棒右移，当金属棒以 滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏，问：(1) 此满偏的电表是什么表？说明理由。(2) 拉动金属棒的外力 F多大？(3) 此时撤去外力 F,金属

8、棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上，求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R的电量。2. 足够长的平行金属导轨ab、cd放置在水平面上，处在磁感应强度B=1.00T 的竖直方向的匀强 磁场中，导轨间连接阻值为R=0.30Q的电阻，质量m=0.5kg的金属棒ef与be紧贴在导轨上， 处于两导轨间的长度L=0.40m、电阻r=0.10 Q ,如图所示.在水平恒力F作用下金属棒ef由静 止开始向右运动，其运动距离与时间的关系如下表所示.导轨与金属棒ef间的动摩擦因数为 0.3 ,导轨电阻不计，g=10m/s 2求：(1 )在 4.0s时间内，通过金属棒截面的 电荷量q；f二'XXX X

9、X X X X X(2) 水平恒力 F;/jlx x x-*x«xxx(3) 求在7.0s时间内，整个回路产生的焦耳热Q。Tkxx kkxxxx时间t (s)0.01.02.03.04.05.06.07.0运动距离x ( m)0.00.62.04.36.89.311.814.33. 如图1所示，两足够长导体轨道 MNM N'相互平行地放在水平面上，00'右侧轨道光滑，轨道间宽度l=1m。 其中P00' P'区域内有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为 B; ONN 0'区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 B2。已知Bi=B2且两区

10、域磁场互不影响。NN间连有一阻值 R=2Q的电阻，导体棒a的质量m=1kg,电阻r=2 Q ,其余部分电阻不计，导体棒与00'左侧轨道的滑动摩擦力保持不变。t=0时，导体棒a在F=6N的水平拉力作用下，从轨道左端由静止开始运动，测得导体棒在00'左侧运动的 v-t图像如图2所示，当导体棒到达00'时撤去拉力 F。试求：（1）匀强磁场B的大小；（2）导体棒进入00'右侧磁场后， 电阻R上产生的热量Q及通过电阻R的电荷量q。4. 【2015浙江10月选考】如图1 所示 质量m=3.0 X10"3 kg的 厂I”形金属细框竖直放置在两水银槽中 ，“” 形框的

11、水平细杆 CD长1=0.20 m,处于磁感应强度大小 B1=1.0 T、方向水平向右的匀强磁场中。 有一匝数n=300匝、面积S=0.01 m2的线圈通过开关 K与两水银槽相连。 线圈处于与线圈平面垂直的、 沿竖直方向的匀强磁 场中，其磁感应强度B2的大小随时间t变化的关系如图 m2所示。（1）求00.10s线圈中的感应电动势大小；（2）t=0.22s时闭合开关K，若细杆CD所受安培力方向竖直向上，判断CD中的电流方向及磁感应强度B2的方向；（3）t=0.22s时闭合开关K，若安培力远大于重力，细框跳起的最大高度h=0.20m，求通过细杆CD的电荷量。5. 两根水平平行固定的光滑金属导轨宽为L

12、,足够长，在其上放置两根长也为 L且与导轨垂直的金属棒ab和cd,它们的质量分别为 2m、m，电阻阻值均为 R （金属导轨及导线的电阻均可忽略不计，整个装置处在磁感应强度大小为 B、方向竖直向下的匀强磁场中（1） 现把金属棒ab锁定在导轨的左端，如图甲，对cd施加与导轨平行的水平向右的恒力F，使金属棒cd向右沿导轨运动，当金属棒cd的运动状态稳定时，金属棒cd的运动速度是多大？（2） 若对金属棒ab解除锁定，如图乙，使金属棒 cd获得瞬时水平向右的初速度vo，当它们的运动状态达到稳定的过程中，流过金属棒ab的电量是多少？X3% XXctRi XXXXJCI(卜 X冥XXXXXXXXX Xx F

13、 % x xxX冥tBxX XX XX XX XX XX XXbik XXXxXt XXb£f XXxXi甲乙6. 【2016年4月选考加试题】某同学设计了一个电磁推动加喷气推动的火箭发射装置，如图所示。竖直固定在绝缘底座上的两根长直光滑导轨，间距为L。导轨间加有垂直导轨平面向单的匀强磁场B。绝缘火箭支撑在导轨间，总质量为 m，其中燃料质量为m',燃料室中的金属棒EF电阻为R,并通过电刷与电阻可忽略的导轨良好接触。引燃火箭下方的推进剂，迅速推动刚性金属棒CD（电阻可忽略且和导轨接触良好 ）向上运动，当回路CEFDC面积减少量达到最大值 AS,用时此过程激励出强电流，产生电磁推

14、力加速火箭。在时间内，电阻R产生的焦耳热使燃料燃烧形成高温高压气体当燃烧室下方的可控喷气孔打开后。喷出燃气进 一步加速火箭。（1）求回路在时间内感应电动势的平均值及通过金属棒EF的电荷量，并判断金属棒 EF中的感应电流方向；（2）经时间火箭恰好脱离导轨.求火箭脱离时的速度vo；（不计空气阻力）火箭脱离导轨时，喷气孔打开，在极短的时间内喷射出质量为m'的燃气，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度为u，求喷气后火箭增加的速度 Av （提示：可选喷气前的火箭为参考系）轨推进剂F JF 护D7. （挑战题）如图所示，两根等高的四分之一光滑圆弧轨道，半径为r、间距为L,图中oa水平，co竖直,在轨道顶端连有一阻值为 R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻不计的金属棒从轨道的顶端ab处由静止开始下滑，到达轨道底端cd时受到轨道的支持力为2mg。整个过程中金属棒与导轨接触良好，轨道电阻不计，求：(1)金属棒到达轨道底端 cd时的速度大小：金属棒从ab下滑到cd过程中通过R的电荷量和回路中产生的焦耳热。(3)若金属棒在拉力作用下，从cd开始以速度vo向右沿轨道做匀速圆周运动，则在到达ab的过程中拉力做的功为多少。教学改进：1、教学设计好，对新高考