大学物理竞赛辅导电磁学演示教学

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物理磁学公开课教案竞赛

物理磁学公开课教案竞赛尊敬的评委、老师们：我在此提交物理磁学公开课教案竞赛的教案。

该教案旨在通过生动有趣的教学方式，引发学生对磁学的兴趣，提高他们的学习积极性，激发他们的创造潜能。

以下是教案的详细内容：一、教学目标通过本次公开课，学生将能够：1.了解磁学的基本概念和原理；2.认识电流与磁场之间的关系；3.理解磁铁的性质及其在实际生活中的应用；4.掌握使用磁铁制作小发明的方法和技巧。

二、教学内容1.磁学基础知识在本节课中，我们将简要介绍磁学的基本概念和原理，包括磁力线、磁场、磁极等基本概念。

2.电流与磁场我们将详细讲解电流与磁场之间的关系，包括安培力、洛伦兹力等重要概念，并通过实例和实验让学生更加直观地理解。

3.磁铁与磁性材料此部分将让学生了解磁铁的性质以及磁性材料的分类和特性，并介绍磁铁在实际生活中的应用，如电动车驱动、磁悬浮列车等。

4.小发明创作为了培养学生的创新能力，我们将组织学生进行小发明创作，鼓励他们运用所学的磁学知识，制作有趣、实用的磁性小发明。

学生将自由发挥创造力，展现他们独特的想法。

三、教学方法1.多媒体辅助教学通过使用投影仪、电脑等多媒体设备，展示图片、视频和动画，帮助学生更好地理解磁学的概念和原理。

2.实验演示通过进行简单的实验演示，让学生亲自动手进行观察和实验，从而更加深入地理解磁学的知识。

3.小组合作学习我们鼓励学生在小组内合作学习，通过合作探讨的方式，互相讨论和解决问题，提高学生的交流能力和团队合作精神。

四、教学评估1.课堂互动教师将通过提问、讨论等方式进行课堂互动，评估学生对磁学知识的掌握程度。

2.小发明评选学生将展示自己制作的小发明，并进行评选，评估学生的创造力和实际动手能力。

3.小组合作评价教师将对学生在小组合作学习中的表现进行评价，评估学生的交流能力和团队合作水平。

五、教学资源1.多媒体设备（投影仪、电脑等）2.磁铁、铁砂等实验材料3.小发明制作所需的材料和工具六、教学安排本次公开课的教学安排如下：1.磁学基础知识（15分钟）2.电流与磁场（20分钟）3.磁铁与磁性材料（20分钟）4.小发明创作（45分钟）5.小发明展示与评选（20分钟）七、教学反思通过本次公开课，学生能够在参与小组合作学习的过程中培养团队合作精神，并通过制作小发明来运用所学的磁学知识，激发他们的创造力。

电磁学1(江苏物理竞赛夏令营内部课件)讲解学习

l r
1
l r
k
2ql r3
（3）
E
k
ql r3
k
ql sin
r3
E//
k
2ql// r3
k
2ql cos
r3
ET
E2
E/2/
k
ql r3
3cos2 1,
tan E sin 1 tan E// 2 cos 2
E
k
(
ql r3
3ql
cos r4
r)
【例3】（1）求均匀带电半圆环在圆心处的电场强度；
F
真空介电常数叠加原理
F2
r10 q
F1
q1
q2 r20
例1：一均匀带电半球壳，面电荷密度为，半径为R。在其球心处有一带电量为q的点电荷。求该点电荷受到的库仑力。
(f )y
k
q
q R2
cos
k
q
S R2
cos
S cos S
q
f k R2
S
cos
k
q
R2
S f0 R2
kq
（1）
E
E
k
r2
q
l2
4
E
2E
cos
2k
r2
q
l2
4
l 2 r2 l2
4
k
(r 2
ql
l
2
)
3 2
k
ql r3
4
（2）
E
k
r
q l
2
, E
k
r
q l
2
,
2
2

北京工业大学大学物理竞赛辅导3电磁学讨论课-电流磁场电磁感应

R2

B 0 dI 2r dt t

R1 R2 h r
S
R2 E ( r ) 0 dI l n 2 dt r
E
19
•小桶内部 0< r < R1
B 0 t
E const .
I
I r
R1 R2
E E ( R1 )
R2 dI 0 E l n 2 dt R1

“铜夹回路中不产生感应电流”
B 0 t 不切割B线
37
B
B
A
B
B
A
？
I
•通量法则的结果：产生感应电流
•按感生和动生电动势计算：不产生感应电流
哪个结果对？
38
正确：按感生和动生电动势计算的结果
“铜夹回路中不产生感应电流”
B 0 ，不切割B线 t

S固定
磁介质内表面上：
r 1 ˆ 沿半径向里。 M I, n 2πR
j 沿磁介质内表面向上，大小：
ˆ n
j
r 1
2πR
I
磁介质内表面上的磁化电流：
I 2πRj ( r 1) I
方向沿磁介质内表面向上。
4. 证明动生电动势与磁通的关系仍为

L I
S
d dt
I 0 B , R1 r R2 2r 0, r R2
0, 0 r R1 B 0 dI , R1 r R2 2 r d t t 0, r R2
0,
0 r R1
r
R2 R1
I
I
B B, t

大学物理演示实验—电磁学

实验五十五安培力【实验目的】观察载流直导体，在磁场中受力的情况，验证载流直导体在磁场中受力的方向与磁场和电流的方向三者之间的关系，即验证左手定则。

【实验器材】安培力演示仪，如图55-1所示。

图 55-1图55-1中，①为马蹄形永磁铁，它是由高强度钕铁硼材料制成。

②是将马蹄形电磁铁固定在竖直支柱上的顶丝。

③是带动马蹄形永磁铁沿水平方向左右移动的滑块。

④是双道滑轨。

⑤是载流直导体。

⑥是导轨，它用来支承载流直导体受力移动。

⑦是通电接线柱。

⑧是底座。

【实验原理】通电导体在磁场中，会受到磁场力的作用，称为安培力。

实验发现，对直导线，安培力的大小与方向由下式表示：B l I F⨯= 可见，力、电流和磁场三者成右手法则。

当然，也可以用左手定则来确定安培力的方向。

即：伸直右手，使大拇指与其余四指相垂直，磁场穿过手心，让四指指向导体中通电电流的方向，则大拇指的方向就是磁场对电流作用力的方向，即导体所受的安培力的方向。

【实验操作与现象】1．将载流直导体铜棒水平放在支承导轨上，并调节其水平位置，使铜棒在马蹄形磁铁的磁场中间。

2．接通电源并观察载流直导体铜棒在导轨上滑动的方向。

3．改变电流流通的方向（电源后面板的红色开关），此时，载流铜棒将在导轨上沿相反方向滑动。

4．通过底座导轨的滑块移动马蹄形磁铁，使磁场相对载流铜棒移动，可以观察到载流铜棒也跟着一起运动。

【注意事项】1．电路中电阻非常小，因而接通直流电源时间要短，否则电流过大会损坏电源。

2．导轨要保持清洁，以便载流铜棒在导轨上无阻力的移动。

实验五十六洛仑兹力【实验目的】演示洛仑兹力的存在，加深对洛仑兹力的理解。

【实验器材】直流电源、投影仪、洛仑兹力投影实验器材、和自制小块泡沫，如图56-1所示。

其中电源输入电压为交流220V ，输出直流为30W ；洛仑兹力投影实验器材由磁缸、玻璃皿支架、中心电极和外环铜片电极组成。

磁环磁场强度为800高斯。

图 56-1【实验原理】磁场对运动电荷的作用力称为洛仑兹力。

大学物理磁场试讲教案

#### 一、教学目标1. 知识与技能：- 理解磁场的概念及其基本性质。

- 掌握磁感应强度的定义和计算方法。

- 熟悉毕奥-萨伐尔定律及其应用。

- 理解磁场中的安培环路定理和磁场的高斯定理。

2. 过程与方法：- 通过实验观察和数据分析，培养学生的观察能力和实验操作技能。

- 通过小组讨论和课堂互动，培养学生的合作精神和探究能力。

3. 情感态度与价值观：- 激发学生对物理现象的好奇心和求知欲。

- 培养学生严谨的科学态度和勇于探索的精神。

#### 二、教学重点与难点1. 教学重点：- 磁感应强度的定义和计算。

- 毕奥-萨伐尔定律和安培环路定理的应用。

2. 教学难点：- 磁感应强度公式的推导和应用。

- 磁场中的安培环路定理和磁场的高斯定理的证明和应用。

#### 三、教学过程##### 第一部分：导入1. 提问：同学们，你们知道磁场是什么吗？磁场有哪些基本性质？2. 引导学生回顾磁场的基本概念，如磁感应强度、磁通量等。

##### 第二部分：磁场的基本性质1. 讲解磁感应强度的定义：磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，用符号B表示。

2. 介绍磁感应强度的计算方法，包括毕奥-萨伐尔定律和安培环路定理。

3. 通过实例讲解磁感应强度的计算过程。

##### 第三部分：毕奥-萨伐尔定律1. 介绍毕奥-萨伐尔定律的内容：电流元在外部空间某点产生的磁感应强度与电流的大小、方向和距离有关。

2. 讲解毕奥-萨伐尔定律的公式及其推导过程。

3. 通过实例讲解毕奥-萨伐尔定律的应用。

##### 第四部分：安培环路定理1. 介绍安培环路定理的内容：在恒定磁场中，磁感应强度B沿闭合路径的线积分等于此闭合路径所包围的电流的代数和与真空磁导率的乘积。

2. 讲解安培环路定理的证明过程。

3. 通过实例讲解安培环路定理的应用。

##### 第五部分：磁场的高斯定理1. 介绍磁场的高斯定理：通过磁场中某一曲面的磁感线数等于穿过此面的磁通量。

2. 讲解磁场的高斯定理的证明过程。

大学物理电磁学PPT课件

磁场是电流周围存在的一种特殊物质，它对放入其中的磁体或电流有力的作用。
磁场的描述
磁场对电流的作用
磁场可以用磁感线来描述，磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示磁场的方向。
磁场对放入其中的电流有力的作用，这个力的大小与电流的大小、磁场的强弱以及电流与磁场的夹角有关。
电磁感应定律
电磁感应现象
当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流，这种现象称为电磁感应现象。
楞次定律
感应电流的方向总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”。
法拉第电磁感应定律
感应电动势与磁通量变化率的负值成正比，即E=n(ΔΦ)/(Δt)，其中E为感应电动势，n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量的变化量，Δt为时间的变化量。
在各向同性介质中传播特性
在各向同性介质中，平面电磁波的传播速度、传播方向和电场、磁场分量之间的关系遵循一定的规律，如折射定律、反射定律等。
反射、折射和衍射现象
反射现象
当电磁波遇到介质界面时，一部分能量被反射回原介质，形成反射波。
折射现象Βιβλιοθήκη 当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，传播方向会发生改变，形成折射波。
互感现象
当两个线圈靠近并存在磁耦合时，一个线圈中的电流变化会在另一个线圈中产生感应电动势。互感系数与两个线圈的形状、大小、匝数以及它们之间的相对位置有关。
交流电路基本概念及分析方法
交流电路基本概念
交流电路是指电流、电压和电动势的大小和方向都随时间作周期性变化的电路。与交流电相对应的是直流电，其电流、电压和电动势的大小和方向均不随时间变化。
06
电磁学实验方法与技巧
常见电磁学实验仪器介绍

大学物理电磁学复习内容省公开课获奖课件市赛课比赛一等奖课件

H
B
电磁感应
一基本内容 1 掌握法拉第电磁感应定律旳物理意义，能熟练应用楞次定律拟定感应电动势旳方向；能熟练应使用方法拉第电磁感应定律计算感应电动势。 2 能够用动生电动势旳公式计算几何形状简朴旳导体在均匀磁场或对称分布旳非均匀磁场中运动时，所产生旳动生电动势。了解动生电动势中旳非静电力是洛伦兹力。 3 了解麦克斯韦从电磁感应现象引出感应电场旳概念，了解感应电场旳两条基本性质以及它与静电场旳区别。能够计算简朴旳感应电场强度及感应电动势，判断感应电场旳方向。 4 了解自感现象，掌握自感对回路电流变化旳制约作用。能够计算简朴回路旳自感系数。 5 了解互感现象，了解互感系数是回路之间电磁耦合强弱旳量度，能够计算简朴回路旳互感系数及互感电动势。 6 了解磁场能量和能量密度旳概念，了解磁场能量定域于磁场中。掌握磁场能量及能量密度旳体现式，并能进行简朴旳计算。
2 静电平衡导体上旳电荷分布：
导体内部 q=0；导体表面σ＝ε0E ；
3 讨论有导体存在时静电场分布问题旳基本根据：
高斯定理；电势旳概念；电荷守恒定律；导体旳静电平衡条件。
讨论静电场分布问题旳有力工具是电场线。
4 静电屏蔽：导体空腔（不论接地是否）内部电场不受壳外电场
旳影响；接地导体空腔外部旳电场不受空腔内部电荷旳影响。
B dl
L
0
Ii
5 安培力公式：微分形式 dF Idl B
积分形式 F Idl B
线6圈运旳动磁电矩荷产pm生旳IS磁；感线应圈强在度外磁B场中4所0 q受vr旳2 r合ˆ 力矩 M m B
7 运动电荷在外磁场中所受旳和外力 F q v B
8 磁介质旳磁化：顺磁质抗磁质铁磁质旳分类
I1

奥林匹克物理竞赛讲座电磁感应

ð再论洛仑兹力不做功
因洛仑兹力垂直于v，所以功率
P
f
v
0
非静电力来源于洛仑兹力。
但洛V仑兹力v不做功u，是否矛盾？
FeveVBB(e)ue(vBu)B f f'
f ' f
f为非静电力来源，欲使导体棒以v向右运动，
必须克服f’，即外力克服f‘做负功。
可以证明，洛仑兹力f所作的正功等于f’对棒所作的负功。
E旋 2r
（
B ）r 2
t
B0
cos t
r 2
E旋
1 2
B0r
cos t
负号表示E旋转方向为逆时针方向
(1)
Vab
a E旋
b( 234 )
l
3 4
r
2
B0
cos
t
(2)
Vab
a
E旋
b(1)
l
1 4
r
2
B0
cos
t
(3) Vab 0(没有空间电荷分布）
即电动势由非静电场力产生，它与路径有关，且对闭合回路可以不等于零。谈两点间的电动势无意义，只能说ab路径的感应电动势，它与ab路径的几何形状有关。
B 曲面S t
S
[例]如图，磁感应强度B在圆内均匀分布，且 B=B0sint，求a，b两点间的电势差。（ob=oa=r）
（1）ab之间用跨过第2， 3，4象限的环形导线连接；
（2） ab之间用跨过第1 象限的环形导线连接；
（3） ab之间没有导线连接；
[解]对半径为r的顺时针圆形回路
[例题] 宽为L的长薄导体平板沿x 轴水平放置, 平板的电阻可以忽略不计. 圆所在平面与x轴垂直, 圆弧的两端a和d与导体平板的两侧边相接触, 并可沿侧边自由滑动, 电压表的两端分别用理想导线与b点和C 点连接. 整个装置处在匀强磁场区域, B竖直向上. 保持导体平板不动，圆形导线与电压表一起以恒定速度v沿 x轴方向作平移运动。

大学生物理竞赛——竞赛辅导电磁学

物理竞赛辅导——电磁学一、电磁学的主要内容二、q分布——.E三、电势的计算四、B的计算五、电磁感应六、电磁力、功、能、电磁学的主要内容1、研究对象2、场方程式的意义3、源激发场的规律4、场对电荷的作用5、电磁场的能量、q分布——-EE、D高斯定理对称求E、D 重点在对称性分析。

三、电势的计算1、场的观点2、路的观点四、B的计算1. 电流2. 运动电荷五、电磁感应1、感应电动势的计算公式2、自感和互感3、电路方程六、电磁力、功、能1、带电粒子在电磁场中运动2、静电力、静电能3、安培力作功、磁能电磁学的最大特点——以场为主要的研究对象掌握静电场、稳恒磁场的各种计算（包括场的分布及其对外作用）熟悉电场与磁场之间的转化规律电路元件（电容、电阻、电感）E E静（含稳恒电场）E感B = B传（含磁化电流）B位H=B麦克斯韦方程组的积分形式:1 D dS 八q02 E dl …BdSdt S t4 H d「I传I位dS亠、电磁学的主要内容1、研究对象场、电荷电荷激发稳恒场变化磁场激发的电场变化电场激发的磁场.瓦q卩巳S 内dS 二® E 感 dS -0SS卩D. Q i dS 二为qoSs 内■ ■9E i dl = 09 E 感 dl - 汨--fdSLL£t S L卩B 1 dS = 0? B 2 dS 二 0S |St?B 1 dl 八肿I?H 2 dl 二 I — dSLL内LS LFH i dl " I oLL内2、场方程式的意义电场a磁场麦克斯韦方程组的积分形式:1 D dS q0S S内2 E dl …L SdSdS 全电流密度J全全电流总是连续的，S J全dS 0全电流是闭合的H dl 二LtS D dS 八 q oS内例：六届一、3不成立(1) 要明确定理的意义和适用范围9E dl = 0L仅适用于电荷以“平方反比律”激发的场 E 线不能闭合，可以引电势' (q ° q')有介质时正确错误正确例:R i R 2届一、dB0 dt比较a,b 两点电势? 整个回路R 2一JI[jE 感 d l 二2dBr dt IR 1 +R 2,等效电路图riR Z:卞 R 2,U ab 0U ab若R 厂R 2,此时谈a,b 两点电势没有意义仅适用于场源电流闭合的情况有限长直导线，上式成立？ (2)定理的应用不限于对称求E 、B例：一届二、4试判断能否产生一个磁感应强度B =f(r)r 形式的磁场？解:作一半径为r o 的同心球面S ,用反证法—■门B dS 二门f (r) r dS?s s2=f(r °)r °4 r ° 0这违反B 的高斯定理。

总复习课-电磁学-大学物理第三版公开课获奖课件百校联赛一等奖课件

解：将圆环分割为无限多种电流元Idl；
电流元在轴线上产生旳磁感应强度 dB
y
为：
dB 0 I dl sin 900
Idl
er
r
dB
4 r2
dl
er
I Ro
xP
x
dB
0Idl 4r 2
将dB 沿 x 轴和 y 轴分解。 Idl
由对称性可知，dl 和 dl’ 在 P 点产生旳 dB 在 x 方
dB
0 4
Idl sin
r2
3）求B：
Bx dBx
By dBy
B Bxi By j Bzk
Bz dBz
（5）有限长直导线
（6）无限长直导线（7）圆电流圆心处
B
0I 4a
cos1
cos
2
B 0I
2 a
B 0I
2R
（8）安培环路定理及其应用
B dl 0 Iint
R1
R2
Q
dr
Q
ln R2
R12 rl0
2 l0 R1
C
Q U
2
ln
l 0
R2
R1
3.球形电容器已知R1 ,R2 ,0
球对称：E 4 r2
qi
0
R2
U E dl R1 Edr
Q
E 40 r2
R2 Q
R1 40
dr r2
Q
4 0
1 R1
1 R2
Q
-Q
C
Q U
4 0
R1R2 R2 R1
解：球对称
1、球体内（r<R）
r
球内作高斯面S，
qi
V

物理电磁学公开课教案竞赛

物理电磁学公开课教案竞赛一、引言在当前科技不断发展的时代，物理学作为一门重要的学科，具有广泛的应用领域和深远的影响力。

针对物理电磁学的教学，本教案旨在通过竞赛的形式，提供一种激发学生学习兴趣和提高学习效果的方式。

本教案将以电磁学教学为例，从导入活动、知识讲解、实验演示和总结评估等方面进行设计，旨在为教师提供一个参考模板。

二、课程目标通过本节课的学习，学生应该能够：1.了解电磁学的基本概念和原理；2.掌握电磁场的特性和运动规律；3.应用电磁学知识解决相关问题；4.培养实验操作和科学思维能力。

三、教学内容1.导入活动：利用实例引发学生对电磁学的兴趣，例如演示霓虹灯的工作原理。

2.知识讲解：介绍电磁学的基本概念、电磁场的性质和电磁波的特点。

3.实验演示：通过示波器、磁铁等实验器材进行电磁学实验演示，如洛伦兹力实验、麦克斯韦环路定理实验等。

4.小组讨论：将学生分为小组，让他们针对实验结果进行讨论和分析，并展示给全班其他组。

5.问题解答：根据学生讨论结果，解答相关问题，引导学生深入思考和巩固学习成果。

6.总结评估：通过小组展示和个人测验形式，对学生进行知识掌握情况进行评估。

四、教学方法1.导入活动：兴趣引入法。

通过实际的例子和现象，激发学生对电磁学的兴趣和好奇心。

2.知识讲解：讲授法。

通过教师讲解和多媒体资源，系统介绍电磁学的基本概念和理论知识。

3.实验演示：实践法。

利用实验演示形式，让学生亲自操作实验器材，观察和分析实验现象，提高实际操作能力和科学思维能力。

4.小组讨论：合作学习法。

将学生分组进行讨论和合作，培养他们的团队合作和沟通能力，激发他们的学习积极性。

5.问题解答：探究式学习法。

引导学生通过提问和讨论的方式，主动思考和解决问题，培养他们的分析和判断能力。

6.总结评估：评价法。

通过小组展示和个人测验，对学生的知识掌握情况进行评估，反馈和总结本节课的学习成果。

五、教学资源1.多媒体课件：包括电磁学的相关概念、实验演示步骤和示波器波形等内容。

2020物理竞赛专题辅导(基础版)·电磁学(B版下)[课件共40PPT]

r1=4cm, 截面半径r2 =1mm, 金的电导率 =4.0107/·m,
设环重F=0.075N, 并可以认为环倒下的过程中重力矩时
时都与磁力矩平衡，求环倒下所需的时间t.
当环倒下时
变
d dt
i
R
M Pm B
S 1）当时 r12 B sin
B
2）
d
dt
r12 Bcos
d
dt
N
3） R 2r1 2r1 r22 r22
均匀磁场。设t 0时磁感应强度B 0，而后B随时间
线性增大，比例系数为k。由于电磁感应，圆环将环
绕圆心旋转，设圆环电阻足够大，环内不会形成传导
电流。试问t 0时刻圆环因旋转而在环内产生的是张力还是挤压力，并计算此力的大小。
推力，则称环内有挤压力。这两种力同记为T ，T 0
代表张力，T 0代表挤压力。将半径为R、质量为m、
电荷量为q的匀质带电刚性细圆环静放在光滑绝缘水
平桌面上，圆环外无磁场，圆周和园内有竖直向上的
2）在稳恒电路中，沿任何闭合回路一周的电势降落的代数和等于零。
——回路电压定律(基尔霍夫第二定律)
欧姆定律的微分形式
J E
1
R l l S S
电导率电阻率
2020物理竞赛专题辅导（基础版）·电磁学（B版下）
例：10根电阻同为R的电阻丝连成如图所示的网络，

电磁学演示实验

• 电磁波
• 电磁波的发射与接收
• 阴极射线管 • 洛仑兹力
• 电磁感应
• 电磁感应现象 • 电磁感应发光二极管
• 对比式楞次定律 • 楞次环 • 电磁驱动与阻尼 • 跳环
图为美军官员视察电磁弹射器。电磁弹射器是航空母舰上的一种舰载机起飞装置，已由美国最新下水的（2013年10月11日）福特号航母首先装备。与传统的蒸汽式弹射器相比，电磁弹射具有容积小、对舰上辅助系统要求低、效率高、重量轻、运行和维护费用低廉的好处。
第二十五讲电磁学演示实验
实验目录
• 静电现象 • 静磁现象 • 电流磁效应 • 电磁感应 • 电磁波
• 静电现象 • 压电效应 • 光电效应、热电子
压电效应的应用—地震预测
带电体相互作用
• 静电摆球 • 静电跳球
尖端放电现象
• 避雷针 • 静电滚筒 • 富兰克林轮
• 放电盘 • 辉光球 • 静电吹风
等离子体
• 静磁现象
• 高斯炮
• “同性相吸”
顺磁质-铁磁体-软磁体
• 磁悬浮小哑铃 • 磁悬浮地球仪
2010年诺贝尔物理奖得主Andre Geim
超导磁悬浮
• 超导磁悬浮列车
• 电流磁效应
• 电磁铁吸盘
• 巴比轮—安培力 • 简易电动机