高中物理电磁感应现象的应用能量问题教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

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高中物理电磁感应现象的应用能量问题教学设计学情分析教材分析课后反思

电磁感应现象的应用----能量问题教学设计

教学内容

教师活动

学生活动

设计意图

〖学习目标一〗通过对近三年高考题的回做、总结和提炼，能抓住电磁感应现象一章的知识主干

展示近三年高考题在本章的考查模型：

课前通过对近三年高考题的回做、总结和提炼，同学们对本章主干知识的考查都有了大致的了解，下面来展示同学们的成果

年份

2016

2017

2018

知识点分布

卷T24电磁感应中的力电综合

卷T20转动切割和电路综合

T24电磁感应

中的力电综合

卷T18电磁感应现象与阻尼

卷T20法拉第电磁感应定律、E-t图像

卷T15楞次定律、安培定则

卷T18楞次定律、安培定则

卷T18楞次定律、法拉第电磁感应定律、i-t图像

卷T20楞次定律、法拉第电磁感应定律、i-t图像

分享成果，思考问题、形成自己

的想法。

建立感性认

识

［目标

评价一］

根据掌握的知识结合近三年高考的考点，完成本章的知识网图

不难发现本章有一个知识点在近三年高考中没有考查，那就是能量问题，感应电流本身就是能量转化的产物，能量是电磁感应部分不可缺少的环节，本节课我就重点复习一下电磁感应现象中的能量问题。

出示学习目标：

通过对近三年高考题的回做、总结和提炼，能够抓住电磁感应现象一章的知识主干

通过对金属棒受力分析，运用电路知识和功的概念分析得出克服安培力做功与电能变化间的关系；

通过功能关系、电路特征、能量守恒三条途径处理电阻消耗的功率，学习并掌握处理电磁感应现象中能量问题的常用方法和一般解题步骤

完成知识网图，

完善知识体系

完成目标一的评价

〖学习目标二〗通过对金属棒受力分析，运用电路知识和功的概念分析得出克服安培力做功与电能变化间的关系；

功是能量转化的途径，也是量度，电磁感应现象中电能转化的途径又是哪种力的功呢？

看下面的情景：

如图所示，裸金属线电阻不计组成滑框，金属棒ab可滑动，长为L，串接电阻R，金属棒的电阻为r，匀强磁场磁感应强度为B，在外力F作用下ab棒以V向右匀速运动，经过t秒时间，求：

（1）t秒内回路中产生的焦耳热?

（2）金属棒受力如何？

求该过程中安培力做的功？

通过分析推导获取答案

经历透过物理现象分析和归纳出本质的科学探究过程。

培养学生对比较简单的物理现象进行分析和推理，获得结论，能使用简单和直接的证据表达自己的观点

［目标评价二］

通过刚才的作答你能总结安培力做功与电能变化间的关系吗？

安培力做功是电能转化的途径和量度，克服安培力做的功等于产生的电能

完成目标二的评价

〖学习目标三〗通过功能关系、电路特征、能量守恒三条途径处理电阻消耗的功率，学习并掌握处理电磁感应现象中能量问题的常用方法和一般解题步骤

处理电磁感应中的能量问题又会用到哪些方法呢？

通过下面的情景我们来找寻答案。

例题：

如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距lm，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25．求：

（1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；

（2）当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小？

；（g=10rn/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）

出示三种方法的规范解答步骤

分析思考作答，分享交流自己的成果

〖方法提炼〗解决电磁感应现象中的能量问题我们经常采用的三种方法有：

电路知识

功能关系

能量转化与守恒定律

培养学生能将实际问题中的对象和过程转换成物理模型，能对综合性问题进行分析和推理，获得结论并作出解释，能从不同角度研究问题，并能对自己的结论进行加工和整理

［目标评价三］

解决物理问题不仅需要严谨的科学思维，更需要规范作答的行为习惯，做一下［目标评价三］完善做题步骤

光滑水平导轨宽L=1m，电阻不计，左端接有"6V6W"的小灯。

导轨上垂直放有一质量m=0.5kg、电阻r=2Ω的直导体棒，导体棒中间用细绳通过定滑轮吊一质量为M=1kg的钩码，钩码距地面高h=2m，如图所示。

整个导轨处于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度为B=2T。

释放钩码，在钩码落地前的瞬间，小灯刚好正常发光。

（不计滑轮的摩擦，取g=10m/s2）求：

⑴钩码落地前的瞬间，导体棒的加速度；

⑵在钩码落地前的过程中小灯泡消耗的电能；

认真分析思考，规范作答，分享成果

〖方法提炼〗电磁感应综合应用的一般解题步骤：

找电源确定电动势的种类和方向，分析电路结构画出等效电路图，分析能否用电路知识求解

对金属棒受力分析确定各力做功情况及能量转化情况

灵活选择功能关系或者能量转化与守恒定律求解

完成目标三的评价

〖拓展应用〗

知识间都是相互联系的，所以电磁感应现象的应用往往也是对多方面知识进行的综合考查，对同学们的能力要求较高，做拓展提高部分习题，感受其考查的特点：

1.如图所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距l=1m，两轨道之间用R=1Ω的电阻连接，一质量m=0.1kg、电阻不计的导体杆与两轨道垂直，放在轨道上，轨道的电阻可忽略不计。

整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，现用一恒定外力F沿轨道方向从静止开始拉导体杆，当电路中的最大热功率为P=25W时，求：

（1）恒力F的大小为多少？

（2）此时杆的速度为多少？

（2）若此过程中通过电路的电量为q=5C,则电

路中产生的热量为多少？

2.图中两根足够长的平行光滑导轨，相距0.5m水平放置，磁感应强度B=1T的匀强磁场竖直向上穿过整个导轨所在的空间．金属棒ab、cd质量分别为1kg和2kg，电阻分别为0.4Ω和0.1Ω，并排垂直横跨在导轨上且静止．若某时刻水平向右给cd棒一冲量，使其获得瞬时速度v=3m/s，不计导轨电阻，求：

（1）金属棒运动达到稳定后的ab棒的速度大小；

（2）金属棒运动达到稳定的过程中，回路上释放出的焦耳热；

〖方法提炼〗

1.电磁感应现象经常与受力、运动进行综合考查，受力分析是解题的基础，灵活选用规律是解题的关键；

2.解决动力学问题的常用方法有：

力学观点（牛顿第二定律和运动学公式）、能量观点（动能定理、机械能守恒定律、功能关系和能量转化与守恒定律）和动量观点（动量定理和动量守恒定律）

认真分析并作答，理解知识间的相互联系，并对规律进行归纳总结、分享与交流

培养学生能将实际问题中的对象和过程转换成物理模型，能对综合性问题进行分析和推理，获得结论并作出解释，能从不同角度研究问题，并能对自己的结论进行加工和整理

培养学生建立完整的知识体系

延伸学习

（一）电磁炉：

（二）无接触式充电电池

（三）磁悬浮列车

不论是发动机，电磁炉还是无接触式充电电池都是利用电磁感应原理来实现其他形式的能量向电能的转化。

自主学习获取知识

培养学生能将实际问题中的对象和过程转换成物理模型，用物理观念分析现象，运用物理知识解释本质

课后探究

生活中与电磁感应现象有关的实例有哪些？

理论联系实际，达到能应用电磁感应现象解释生活中的现象的程度。

体会物理来源于生活，又服务于生活，树立辩证地看待事物的观点。

培养学生主动获取知识的能力，能将实际问题中的对象和过程转换成物理模型，能从物理学的视角观察并解释一些自然现象，能应用物理知识解决实际问题。

本节小结

这节课你学到了什么？

有哪些收获？

归纳总结、分享与交流

对整节课进行梳理整合

板书设计

电磁感应现象中的能量问题

一、电磁感应现象知识网图

二、克服安培力做功与电能变化间的关系

W克=E电

三、解决电磁感应现象中能量问题的常用方法

1．电路知识

2．功能关系

3．能量转化与守恒定律

延伸学习资料

电磁感应在工程及生活中的应用

电磁感应现象的发现为电和磁的转化铺平了道路，应用中很多发明都是根据电磁感应原理制成的，如我们熟知的发电机、电磁炉以及将来肯定会普及的无接触式充电电池，等等。

（一）电磁炉：

（1）电磁炉内炉面一般是耐热陶瓷板，下方有一铜线制线圈，线圈产生交流磁场（强弱不停变化的磁场），交流磁场通过放在炉面上的铁磁性金属器皿时，能量以两种物理现象在器皿内转化成热能：

（2）涡电流，交流磁场使器皿底部产生感应涡电流，涡电流使锅底迅速发热，转化为热能;磁滞损耗，交流磁场在不停的改变锅底金属的磁极方向时会造成能量损失而化成热能。

主要的热力来源以涡流所产生的为主，磁滞损耗产生的热能少于１０％，加热了的器皿便可加热食物。

电磁炉产生的电动势类型为感生电动势。

（二）无接触式充电电池

车的充电装置相当于汽车燃料的加注站，可以通过反复充电提供车辆持续运行的能源。

近年来，国外涌现出了三种非接触式电动车充电装置，其中一种充电方式就是利用电磁感应现象，充电原理是：

为充电线圈Ｎ１提供交流电并产生磁场时，磁力线穿过与之分离一定距离的接收线圈Ｎ２。

交流电产生的交变磁场，使接收线圈产生相应的感应电动是并对外充电。

电磁感应通过送电线圈和接收线圈之间传输电力，是最接近实用化的一种充电方式。

该应用产生的电动势类型为感生电动势。

（3）

磁悬浮列车

在其悬浮系统上、推进系统上、导向系统上都要应用电磁感应定律。

要想使沉重的列车悬浮起来，利用超导技术的帮助才能实现。

超导磁悬浮列车的概念最先是由美国人提出，其基本原理如图1所示：

在列车的底部安装超导磁体，在轨道的两旁则铺设有一系列的闭合铝环，当列车运行起来时，由于超导磁体产生的磁场相对于铝环有运动，根据电磁感应原理，在铝环内就会产生感应电流，而超导体和感应电流之间会有相互作用，产生向上的排斥力。

当排斥力大于列车的自身重力时，列车就会悬浮起来（离地上的轨道平面约1cm左右）。

当然，当列车减速时，随着磁场的减小，相应的排斥力也变小，因此，悬浮列车也要配车轮，但它的车轮像飞机一样在高速运行时可以及时地收起来。

当悬浮列车悬浮起来以后，由于没有了车轮和它的轨道之间的摩擦力，只需不大的功率（几千千瓦）就可以让列车达到500km/h的速度。

（只需克服空气的阻力，而且噪音小，运行平稳）。

与现有的列车相比，磁悬浮列车有高速、安全、噪音低和占地小等优点，

四、小结

不论是发动机，电磁炉还是无接触式充电电池都是利用电磁感应原理来实现其他形式的能量向电能的转化。

产生的电动势类型有动生电动势、感生电动势抑或两种电动势都存在，电流为交流的形式输出。

除了上述几种应用实例外，还有很多类似的发明，如汽车车速表，话筒等，在此不深入列举。

电磁感应现象的应用—能量问题学情分析

高三的学生本身已经具有良好的学习习惯和强烈的求知欲，也具备了一定的逻辑思维能力和抽象能力，前面已对受力和电磁感应现象做了复习，学生有了相关知识的必要贮备，本节课是一节应用实践课，主要是要求学生调动已有的知识解决实际问题，在应用过程中对本章知识形成有效的体系，达到提升分析问题解决问题的能力。

高考对导轨+杆的模型要求较高，学生虽然已经学习了不少电磁感应的知识，但是要想在短时间内达到熟练应用还是存在着一定的困难。

学生对电路及受力的定性分析进行的较好，在定性分析过程中，结合受力、运动和闭合电路欧姆定律将定性认识提升到定量分析，会有助于学生更好的理解电磁感应中受力和运动、做功和能量转化间的关系。

教学效果分析

通过本节课教学，学生对本章知识进行了深度的整合，明确了相关物理量间的因果联系，对楞次定律和法拉第电磁感应定律的联合应用更加熟练。

本节课的三个目标评价均达到90％以上的完成度，相关课后练习的大数据显示导轨+杆的模型和做功能量转化两方面的正答率有了显著提升。

电磁感应的应用---能量问题教学反思

学生在前面已经学习了闭合电路欧姆定律、楞次定律、法拉第电磁感应定律及受力平衡的知识，知道了感应电流方向可以用楞次定律和右手定则判断，也知道了感应电动势的产生原因及计算方法的特点。

本教学设计是关于电磁感应中能量问题的复习，采取将教材知识重构，镶嵌与学生解决高考題的过程中而进行的。

这样，利用问题引导学生的整个复习过程，可以提高学生自主学习的能力，同时也不会产生知识点遗漏的问題。

适当的课堂评价检测习題可以起到强化复习的知识点的作用。

本节课的教学对于学生能够较全面地复习电磁感应现象，通过整节课学生学习状态和学生对问题组及评价练习的完成达到了预期的教学效果，学生对本部分的知识形成了有效的体系。

并且批阅学生的本节的反思小结大部分学生没有存在知识的遗漏，小部分的学生还存在着少许的问題，留待利用课堂和课间时间进行针对性的一对一的辅导。

教师本身也有不足之处，反应在教师平时的基本功不够扎实，上课时语言不够精准，普通话水平还需要提升等。

在今后的教学过程中还要继续学习，进一步提高自己的专业素养，争取早日成为一名优秀的物理教师。

电磁感应现象教材分析

一、在教材中的地位与作用

本章是以初中学习过的电磁现象和高中学过的电场、磁场知识为基础，阐述了电磁感应现象和电磁感应的基本规律。

它既是前面知识的综合和提高，又为进一步学习交流电、电磁振荡和电磁波打下了基础。

电磁感应定律的发现，不仅在科学和实践上具有重要意义，而且，发现定律的指导思想以及发现过程中法拉第所表现出的科学态度、

意志力，对后人也有重要的启迪和教育；人类对电与磁的关系的认识过程，又反映了科学发展过程的继承性、科学家群体的巨大作用。

这些也都应在教学中有意识地、自然地渗透和体现，从而，有利于对学生进行教育和训练。

二、教学重点与难点

本章教材以法拉第电磁感应定律为中心，进一步揭示了电与磁之间的内在联系。

它定量地给出了感应电动势的大小的计算方法。

楞次定律用磁通量的变化给出了感应电动势方向的一般判断方法。

自感现象是电磁感应现象的特例，是为今后学习交流电、电磁振荡打基础的内容。

因此本章的重点是法拉第电磁感应定律、楞次定律。

法拉第电磁感应定律与前面学习过的电学、力学知识联系紧密，如何应用法拉第电磁感应定律是本章的难点。

楞次定律涉及电与磁的复杂关系，要求对磁通量的变化进行判断，内容抽象，操作步骤严格，学生要有较强的抽象思维的能力、逻辑推理的能力和空间想象能力。

楞次定律是本章的又一个难点。

电磁感应中的动力学问题、能量问题是电磁感应现象的拓展应用，是高考的热点，尤其在动量一章纳入必考之后其考察地位会进一步提升，对学生的能力要求也会进一步提高。

这部分知识在高考中常与“杆＋导轨”模型相结合，“杆＋导轨”模型是电磁感应高考命题的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的又一难点。