《1.4 电磁感应的案例分析》教学设计与反思

河南省开封高级中学  霍本龙

一、【教材分析】

《电磁感应的案例分析》是沪教版教材高二物理选修3-2第 一 章第四节内容。在此之前，学生们已经学习了电磁感应、探究感应电流的方向和探究感应电动势的大小 ，本节课就是对前面学习的回顾与具体运用，把我们学习的知识与生活联系起来。

教材安排的目的：本节内容前面承接的是本章的电磁感应的基本内容，后面是电磁感应的实际运用，所以本节课起到承上启下的作用，本节课的案例与力学、电路相结合，有助于提高学生综合处理问题的能力，本节课也是高考必考内容，这样安排符合学生的认知规律。

二、【教学目标】

1、            知识与技能：

l        熟练掌握用右手定则判断感应电流的方向；

l        熟练掌握法拉第电磁感应定律及感应电动势的计算方法。

l        学会处理电磁感应与电路相结合的问题

2、            过程与方法：

通过观察实验，探究实验的过程，培养学生利用所学的物理知识解决实际问题的能力。

3、            情感、态度、价值观：

把生活中的实例引入课堂，让学生体会到生活中处处蕴含物理知识，物理就在身边，进一步激发学生学习物理的兴趣，培养学生热爱科学、尊重知识的良好品德。

三、【教学重难点】

重点：电磁感应定律的具体应用

难点：反电动势的理解

 

四、教学思路

学生已经学习电磁感应，探究感应电流的方向，探究感应电动势的大小等知识，具备了一定分析、推理能力，为本节内容的学习做好了准备，但学生的知识迁移能力、实验操作技能、合作探究能力还有待提高。

本节课由分组实验引入新课，由实验突破教学难点，用活动探究法、集体讨论等方法来突破教学重点。让学生在探索中学习知识，充分发挥学生的主体作用，同时增强学习兴趣及协作意识。

五、【教学器材】

电路板、电流表、直流电动机、导线等器材

六、【教学过程】

1.导入新课

分组实验

让学生测量电动工作时的电流I=？

然后让学生用手捏住电动机不让电动机转动，观察电

流表的示数的变化？

 

。

 

 

 

 

通过本节课的学习我们将对此有一个清楚的认识

通过演示实验让学生观察灯的亮度，让学生清楚B所起的作用让后得出反电动势这个概念

反电动势：B的电动势与电路的电流相反，这个电动势就是反电动势

 

 

案例一

含有电源的光滑的金属导轨，电源的电动势为E，内阻不计，金属杆的电阻为R，其余电阻不计，问将闭合电建后金属杆怎么运动？为什么？若速度为V时，电路中的电流 I？

解析：闭合开关以后，金属杆开始加速运动，金属杆切割磁感线，产生的电动势与电源的所加电压方向相反,这个电动势就叫反电动势，速度越来越大，电流越来越小当E=E反时，做匀速运动。

I=（E-E_反）/R=(E-BLV)/R

 

案例二：  启动家用空调机时，室内的电灯往往暗一下；正在转动的电风扇叶片，一旦被卡住，电风扇电动机的温度立刻上升，时间一久，便会发出一种焦糊味，十分危险。产生这些现象的原因是什么呢？

 

 

 

 

 

 

让学生讨论并回答

解析：引导学生

从反电动势角度解释：

    电动机转动时产生电动势与原电动势反向

     可见，线圈中的电流：I=（U-E_反）/R

由 I=（U-E_反 ）/R电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源。

 

从能量角度解释原因

由能量转化可得：IU=I²R+P_出

     式中IU为电源供给电动机的功率，P_出电动机对输出的功率，I²R是电动机回路中损失的热功率。

电动机被卡住P出=0，电流做的功全部用来发热，可能烧毁电机。

案例三、如图所示，一矩形金属框，可动边AB长为0.10m，电阻为0.20Ω，CD边电阻为0.80Ω，导轨电阻不计，匀强磁场的磁感应强度为0.50T．当AB边以20m/s的速度向右移动时，求：

（1）感应电动势的大小

（2）感应电流的大小

（3）AB边两端的电压

（4）电路上消耗的总功率

解析： 因金属杆切割磁场的磁感线，金属杆相当于电源，CD杆的电阻相当于外电路中的电阻，画出等效电路图

 

 

 

 

 

 

解析：

（1）由金属杆切割磁感线可得：

                  E=BLV=1V

（2）由闭合电路欧姆定律可得

           I=E/(R+r)=1A

  (3)由部分电路欧姆定律

              U_AB =IR =0.8V

（4）P=EI=0.8W

为了让学生对本知识有一个强化

巩固练习

如图光滑 M 形导轨， 竖直放置在垂直于纸面向里的匀强磁场中，已知导轨宽L=0.5m，磁感应强度B=0.2T．有阻值为0.5Ω的导体棒AB紧挨导轨，沿着导轨由静止开始下落，如图所示，设串联在导轨中的电阻R阻值为2Ω，其他部分的电阻及接触电阻均不计．问：

    (1)导体棒AB在下落过程中，产生的感应电流的方向和AB棒受到的磁场力的方向．

    (2)当导体棒AB的速度为5m/s(设并未达到最大速度)时，其感应电动势和感应电流的大小各是多少?

 

 

 

 

 

七、课堂总结

1.反电动势：金属杆运动时，割切磁感线而产生感应电动势，这个电动势的方向和外加电压U的方向总是相反的，称为反电动势Ea

2. 学会分析生活中的问题

3.学会电磁感应与电路的综合应用，学会画电路图。

结合本节课的内容，我的板书设计如下：

八、板书设计

电磁感应的案例分析

一、反电动势：B的电动势与电路的电流相反，这个电动势就是反电动势。

二、案例一： I=（E-E反）

三、案例二：   

 从反电动势角度解释

     从能量转化这个角度

四、案例三：等效电路图

九、家庭作业与课外活动

  教材课后作业（2）（3）（5）（6）（7）

举例生活中那些现象和电磁感应有关并思考其工作原理

十、【教学反思】

本案例是一个探究式学习的课堂教学设计，整个设计贯穿了学生自主建构知识这一主线，抓住了探究式学习的本质和核心，充分调动了学生学习的主动性，体现出以下两个特点：

1、取材于生活

本节课案例，搭建了课堂所学物理知识与生活实际紧密联系的桥梁，拓宽了探究、运用知识的渠道，拓展了学生探究式学习的时空。

2、激发探究的欲望

本节先用演示实验突破本节课的教学难点，形象容易理解。

案例一使学生进一步理解反电动势这个概念。

案例二使学生能够进一步认识发电机的原理，利用反电动去理解电磁感应在生活中的运用。并回应分组实验

案例三与电路结合培养学生的综合能力

学生是知识的主动建构者，学生对所探究问题的热情程度及在探究过程中所表现出来的精神状态和情绪，直接影响教学的效果。本节课与现实生活联系密切，可以让学生列举实际生产中与电磁感应有关的现象，老师可引导她们去思考、讨论、总结得出正确的认识。这样有利于调动学生的积极性，发挥学生的主体作用，本案例利用分组实验引入新课，让学生体现了发生的现象，激发了学生的求知欲望，形成了探究的动力，产生探究的兴趣与热情。