2019-2020学年高中物理上学期第17周 楞次定律教学设计.doc

2019-2020学年高中物理上学期第17周 楞次定律教学设计课题第四节 楞次定律课时2考点、知识点1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式.3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向学习目标1. 正确理解楞次定律的内容及其本质.2. 掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式.3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向重、难点1.楞次定律学习环节和内容学生活动建议教师活动建议调整记录环节一：一、右手定则导学探究如图1所示的电路中，G为电流计(已知电流由左接线柱流入，指针向左偏，由右接线柱流入，指针向右偏)，当ab在磁场中切割磁感线运动时，指针的偏转情况如下表，根据指针的偏转情况，判断电流方向图1导体棒ab的运动指针偏转方向回路中电流方向向右向左顺时针向左向右逆时针右手定则的内容：将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手心穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指的指向就是感应电流的方向，也就是感应电动势的方向如图2所示图2即学即用(多选)如图3所示，光滑平行金属导轨PP和QQ，都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中现在将垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是 ()图3A感应电流方向是NM B感应电流方向是MNC安培力水平向左 D安培力水平向右答案AC解析由右手定则知，MN中感应电流方向是NM，A正确，再由左手定则可知，MN所受安培力方向垂直导体棒水平向左，C正确，故选A、C.交流互动，倾听分享，为后面的课堂活动准备好积极的情绪。思考结实验演示，电流的偏转情况实验演示，电流的偏转情况环节二：楞次定律导学探究根据如图4甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象图4甲乙丙丁条形磁铁运动的情况N极插入S极插入S极拔出N极拔出原磁场方向(向上或向下)向下向上向下向上穿过线圈的磁通量变化情况(增加或减少)增加增加减少减少感应电流的方向(在螺线管上方俯视)逆时针顺时针顺时针逆时针感应电流的磁场方向(向上或向下)向上向下向下向上原磁场与感应电流磁场的方向关系相反相反相同相同请根据上表所填内容，比较甲、乙两种情况得出什么结论？比较丙、丁两种情况又能得出什么结论？答案甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反丙、丁两种情况下，磁通量都减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化知识梳理楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同即学即用关于楞次定律，下列说法中正确的是 ()A感应电流的磁场总是阻碍原磁场的增强B感应电流的磁场总是阻碍原磁场的减弱C感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化D感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化答案D解析楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故选D.环节三：右手定则的应用例1下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为ab的是()解析题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：A中电流方向为ab，B中电流方向为ba，C中电流方向沿adcba，D中电流方向为ba.故选A.答案A归纳总结1右手定则是楞次定律的特殊情况(1)楞次定律的研究对象为整个闭合导体回路，适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况(2)右手定则的研究对象为闭合导体回路的一部分，适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动2当切割磁感线时四指的指向就是感应电流的方向，即感应电动势的方向(即指向等效电源的正极)环节四：对楞次定律的理解例2关于楞次定律，下列说法正确的是 ()A感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化B闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用C原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向D感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化解析感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项A正确；闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项B错误；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项C错误；当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误答案A归纳总结1楞次定律中“阻碍”的含义：(1)谁阻碍感应电流产生的磁场(2)阻碍谁阻碍引起感应电流的磁通量的变化(3)如何阻碍当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同(4)阻碍效果阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还是减少2从相对运动的角度看，感应电流的效果是阻碍相对运动环节五：楞次定律的应用例3在长直通电导线附近有一闭合线圈abcd，如图5所示当直导线中的电流I逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的方向图5答案线圈abcd中的感应电流方向为顺时针方法提炼楞次定律应用四步曲(1)确定原磁场方向；(2)判定产生感应电流的磁通量如何变化(增大还是减小)；(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)；(4)判定感应电流的方向该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”，一原确定原磁场的方向；二变确定磁通量是增加还是减少，三感判断感应电流的磁场方向；四螺旋用右手螺旋定则判断感应电流的方向结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。学生自主思考，积极参与学习互动，主动进行交流。学生体会科学工作者对待科学问题严肃认真的态度，严谨缜密的思维习惯。师生互动，解决共性问题学生结合学案自主学习预习内容，积极总结回答。教师组织学生，完成练习，并展示练习结果教师实验演示，磁铁插入、拔出线圈时，电流的方向环节六：小结第四节学习的知识在第一节内容学习中，我们学了哪些知识？请同学们归纳总结。课题第五节 电磁感应中能量转化和守恒 课时考点、知识点1.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法.2.理解电磁感应过程中能量的转化情况，能用能量的观点分析和解决电磁感应问题.学习目标1. 掌握电磁感应中动力学问题的分析方法.2.理解电磁感应过程中能量的转化情况，能用能量的观点分析和解决电磁感应问题.重、难点安培力做功所涉及的能量转化学习环节和内容学生活动建议教师活动建议调整记录环节一：导学探究例：电磁感应中产生的感应电流，在磁场中又受到安培力的作用，因此电磁感应问题往往与力学问题联系在一起.如图1所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略不计，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦.试画出该电路的侧视图并分析金属杆ab的受力分析图.图1答案知识梳理电磁感应现象中的“阻碍”就是能量守恒的具体体现，在这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能.分析上图金属杆下滑过程中能量是如何转化的？答案金属杆在下滑过程中金属杆的机械能转化为电能最终转化为焦耳热能(金属杆的重力势能一部分转化为金属杆的动能，一部分转化为电能)即学即用足够长的平行金属导轨MN和PK表面粗糙，与水平面之间的夹角为，间距为L.垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度为B，MP间接有阻值为R的电阻，质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，其他电阻不计.如图2所示，用恒力F沿导轨平面向下拉金属杆ab，使金属杆由静止开始运动，杆运动的最大速度为vm，t秒末金属杆的速度为v1，前t秒内金属杆的位移为x，(重力加速度为g)求：图2(1)金属杆速度为v1时加速度的大小；(2)电阻R在前t秒内产生的热量.答案(1)(2)mv解析(1)设金属杆和导轨间的动摩擦因数为，当杆运动的速度为vm时，有：Fmgsin mgcos 0当杆的速度为v1时，有：Fmgsin mgcos ma解得：a(2)t秒末金属杆的速度为v1，前t s内金属杆的位移为x，由能量守恒得：焦耳热Q1Fxmgxsin mgxcos mvmv.学生独立完成例题，并小组小论交流，心得体会。选出一名同学上台展示。教师总结学生完情况，得出结论克服安培力做功，将其它形式的能量转化为电量环节二：电磁感应中的动力学问题例1如图3所示，空间存在B0.5 T，方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L0.2 m，电阻R0.3 接在导轨一端，ab是跨接在导轨上质量m0.1 kg、电阻r0.1 的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2.从零时刻开始，对ab棒施加一个大小为F0.45 N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，求：图3(1)导体棒所能达到的最大速度；(2)试定性画出导体棒运动的速度时间图像.解析ab棒在拉力F作用下运动，随着ab棒切割磁感线运动的速度增大，棒中的感应电动势增大，ab棒中感应电流增大，ab棒受到的安培力也增大，最终达到匀速运动时ab棒的速度达到最大值.外力在克服安培力做功的过程中，消耗了其他形式的能，转化成了电能，最终转化成了焦耳热.(1)导体棒切割磁感线运动，产生的感应电动势：EBLvI导体棒受到的安培力F安BIL导体棒运动过程中受到拉力F、安培力F安和摩擦力Ff的作用，根据牛顿第二定律：FmgF安ma由得：Fmgma由上式可以看出，随着速度的增大，安培力增大，加速度a减小，当加速度a减小到0时，速度达到最大.此时有Fmg0可得：vm10 m/s(2)导体棒运动的速度时间图像如图所示.答案(1)10 m/s(2)见解析图归纳总结1.电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.(2)求回路中的感应电流的大小和方向.(3)分析研究导体受力情况(包括安培力).(4)列动力学方程或平衡方程求解.2.电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题时，关键是做好受力情况和运动情况的动态分析：导体运动产生感应电动势周而复始地循环，达到最终状态时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态，即平衡状态，根据平衡条件建立方程，所求解的收尾速度也是导体运动的最大速度.3.受力分析时，要把立体图转换为平面图，同时标明电流方向及磁场的方向，以便准确地画出安培力的方向.环节三：电磁感应中的能量问题例2如图5所示，足够长的U形框架宽度是L0.5 m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成37角，磁感应强度B0.8 T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m0.2 kg，有效电阻R2 的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒截面的电荷量为Q2 C.(sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)求：图5(1)导体棒匀速运动的速度大小；(2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动，这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电功.解析(1)导体棒受力分析如图所示，匀速下滑时有平行斜面方向：mgsin fF安0垂直斜面方向：Nmgcos 0其中fN安培力F安BIL电流I感应电动势EBLv由以上各式得v5 m/s.(2)通过导体棒的电荷量Qt其中平均电流设导体棒下滑位移为x，则BxL由以上各式得x m10 m全程由动能定理得mgxsin W安mgcos xmv2其中克服安培力做功W安等于电功W则Wmgxsin mgxcos mv2(1282.5) J1.5 J.答案(1)5 m/s(2)1.5 J学生独立完成例题，并小组小论交流，心得体会。选出一名同学上台展示。教师总结学生完情况，得出结论克服安培力做功，将其它形式的能量转化为电量教师引导学生归纳总结做题过程中存的问题，解题的技术方法。环节六：小结第五节学习的知识在第一节内容学习中，我们学了哪些知识？请同学们归纳总结。