习题课3：电磁感应中的能量问题教学设计

一、教学内容分析    

通过对导体棒在磁场中切割磁感线的学习，培养学生用能量观念来解决问题的思路。

本节内容的核心是探究电磁感应中电能的产生和哪个力做功有关。

二、学情分析

本节课学生已掌握了一些电磁感应中力学的基本知识，同时具备了分析力和能量的初步知识。本节结合实际情景对学生合理引导，培养学生解决简单问题的能力。

三、教学目标

1.能用类比方法分析功能关系。

2.能用三种方法解决电能问题。

四、教学重、难点
教学重点：  

1、克服安培力做功和电能产生的关系。

2、会用能量分析不同情况下电能的产生。

五、教学过程

1.新课引入

复习前面学习的功能关系

问题：前面我们学了哪些能量，分别和哪些力做功有关？

学生：动能、重力势能、机械能、电势能等。

学生：合外力做功等于动能的变化，重力做功等于重力势能的变化，其他力做功等于机械能的变化，电场力做功等于电势能的变化。

问题：那么电磁感应中产生的电能又和哪个力做功有关呢？                

2.理论探究

例1、 如图所示，放在光滑水平面上的长L₁、宽L₂的矩形线圈，电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中，求：（1）克服安培力所做功W_克安； （2）拉力做的功W；（3）线圈中产生的电热Q_总。

 

 

 

 

 

思考：上述过程涉及到哪些力做功及哪些能量的转化？

这些功与能量是如何对应的？本题中为什么这三个值相等？会始终相等吗？

你认为电磁感应中的电能是怎么来的？

拓展1：去掉拉力，分析能量。

拓展2：用恒力F将线圈由静止拉出磁场，设拉出前框经历了一段匀速运动，求此过程中：

（1）克服安培力所做功W_克安； （2）拉力做的功W；（3）线圈中产生的电热Q_总。

 

 

 

 

思考：此时能量是如何转化的？外力做的功、克服安培力做的功、焦耳热三个值还相等吗？为什么？

 

拓展3：以恒定的加速度a将线圈由静止拉出磁场的过程中，能量如何转化？上述三个值还相等吗？

 

 

【当堂探究】

当堂探究一：方法总结

分组讨论：1、对比三种情况，分享对电磁感应中能量转化的认识和理解。

2、总结求解焦耳热Q_总的方法及其适用条件。

3、探究电磁感应的能量问题的解决方法。

 

 

 

当堂探究二：旧题重做

例2、如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的光滑平行金属导轨，导轨间距为L=1m，导轨长为d=3m，导轨平面与水平面的夹角为θ＝30°，匀强磁场的磁感应强度大小为B＝1T，方向与导轨平面垂直向上，质量为m＝0.1kg、电阻r=0.5的导体棒从导轨的顶端由静止开始释放，导棒在滑至底端之前已经做匀速运动，设导体棒始终与导轨垂直，并与导轨接触良好，接在两导轨间的电阻为R=1.5，其他部分的电阻均不计，重力加速度g=10m/s2。求：(1)导体棒匀速运动时的速度v大小；(2)导体棒从导轨的顶端运动到底端的整个过程中， 电阻R产生的焦耳热Q。

 

 

 

 

 

变式：若金属导轨不光滑，与导体棒间的μ＝，其它条件不变，则v、Q又是多少？

 

 

大胆质疑：1、对于解决这类问题你还有什么困惑？

2、如果你是月考出卷老师，对这部分知识，你会出什么样的综合题？

3、谈谈这节课你的收获和问题

 

 

六、课堂小结

本节课主要从三个方面入手：

（1）新课引入。回忆以前的知识。

（2）例题进行理论探究。强化学生物理观念意识，提升科学思维能力，更好的认识、理解物理规律。

（3）问题贯穿整个课堂。培养学生科学探究意识，养成交流合作、合理质疑的习惯。