电磁感应 法拉第电磁感应定律复习课 教案

2021年1月22日发(作者：卫象)
电磁感应·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
Δ
t
时间内，导体
MN
以速度
v
切割磁感线，移 动距离为
d=v
Δ
t
，设
MN
长为
L
，这 一过程中，回路
磁通量变化为

Δ
Ф
=
Ф
2-
Ф
1
=B(s+d)L-BsL
=BLd
．

根据法拉第电磁感应定律，













1

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< br>vsin
θ
(
图
2)
，因此得：

ε
=BLvsin
θ
．


指出上式中当
θ
=90
°时，
ε
=BLvsin90
°
=BLv
．

5
．关于
ε
=BLvsin
θ
的意义．

(1)sin
θ
的意义是把公式中的
B
、
L
、
v< br>转化为两两垂直：

①
vsin
θ
=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；

②
Bsin
θ
=B
⊥，是将磁感应强度
B
分解为垂 直于
v
和
L
的有效分量；

③
Lsin
θ
=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，其电阻
r=1
Ω
，与导轨间滑动摩擦因数
μ
=0.25
．两导轨由
R=9
Ω
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．< br>
(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．


①
ab
棒在导轨上下滑时受力情况如图
4
所示，其中磁场力
F=BIL =












2

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：

mgsin< br>θ
-
μ
mcos
θ
-B2L2v/(R
＋
r )=0
，


=16(m/s)
．

③重力做功的功率．

P1=mgvsin
θ
=0.1
×< br>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
两端的电势差是
____V
，
a
、
b
两端
________
端电
势高，
____
端电势低．若< br>ab
以中点为轴转动，其它条件不变，
ab
两端电势差为
____V< br>．

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
=
Δ
Ф
/
Δ
t
的方法．这时，教师应按同学的思路，找在
Δ
t
时间内 ，
棒
ab
转过的角度
Δ
θ
=
ω
Δ
t
，扫过的面积
Δ
S
．相应的磁通量变化
Δ
Ф
=B
Δ
S
．然后利用













3

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=
ω
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
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
4
Ω
，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
，两根电阻均为
2Ω
的导线
Oa
和
Ob
，
Oa
固定，
a
端
b
端均与环接触，
Ob
以
4rad/s
的角速度 逆时
针沿圆环转动．求：当
Ob
的
b
端从
a
端滑过
180
°时，通过导线
Oa
中的电流是多少？


组织学生审题后，学生会发现，本题是金属导线
Oa
、
Ob
绕
O轴转动．

欲求感生电动势
ε
，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
Ob
在磁场中绕着
O
点旋转，切割磁感线产生感应电动势
ε不变


方法二：

由法拉第电磁感应定律来看，导线
Ob
在单位时间内扫过的面积是：














4