电磁感应中的矩形线框模型解题 2014.5.13

《高中理化生课堂教学“模型构建”的实践研究》

模型研究课教案

子课题

名称

电磁感应现象中的模型化教学的研究

教师姓名刘会教研组高二物理组授课名称电磁感应中的矩形线框模型解题授课时间2014.5.13

构建模型研究目标

通过电磁感应中模型的建构学习，掌握建立模型的方法，并能够应用模型法解题。

构建模型解题难点1、应用牛顿第二定律解决矩形线圈切割磁感线运动的问题。

2、利用能的转化和守恒定律及功能关系研究矩形线圈在电磁感应过程中的能量转化问题。

教学环节教学内容教学策略（师生活动）

课前展讲学生进行课前展讲：

A．线框一直都有感应电流

B．线框一定有减速运动过程

C．线框不可能有匀速运动的

过程

D．线框产生的总热量为

mg(d+h+L)

1、学生在课前和教师交流

沟通确定课前展讲的题目。

2、学生进行课前展讲。

2、教师针对展讲习题强调

要重点在线框的运动过程

分析。

激发情感1、展示课题研究目标，2、展示本节课的学习目标。

3、根据课前展讲习题进行新课导入。

模型一、线框平动切割

所谓线框平动切割，通常是指矩形线框平

动进入磁场切割磁感线而产生电磁感应现象。

中学阶段通常讨论的是线框垂直磁感线平动

切割。

问题：

(1)分别求出ab

边刚进入中央无

磁场区域Ⅱ和刚

进入磁场区域Ⅲ

时,通过ab边的电流大小和方向。

线圈切割模型：

1、教师借助例题分析引导

学生分析题意，重点是关

键词的寻找和处理。

2、分析线圈刚由Ⅰ磁场进

入Ⅱ磁场时产生电流的方

向（楞次定律），线圈由Ⅱ

磁场进入Ⅲ磁场时电流方

向。

3、引导学生分析，从能量

构

建

(2)把金属框从Ⅰ区域完全拉入Ⅲ区域过程中拉力所做的功。 变式分析：斜向平动切割 (1)若b≥L，a ＞L 时线框通过匀强磁场后释放多少焦耳热。 (2)若b≥L，a ＜L 时线框通过匀强磁场后释放多少焦耳热。 守恒的角度分析拉力做功。（动能定理） 4、切割类型拓展：斜向平

动切割 通过类比，对比水平

切割和斜向切割的相同和不同之处。

对比分析解题方法。

模

型

应

用

二、矩形线圈模型切割 1、用密度为D ，电阻率为ρ的导线做正方形线框。线框平面在竖直平面内从高处自由

落下，初速度为零，有一沿水平方向的匀强磁场区域，在竖直方向其宽度与线框边长相等，

如图所示，磁感强度的大小为B,方向与线框平面垂直，若要通过磁场区域时的速度恒定，试求线框下落时的高度h(不计空气阻力)。 2、如图所示，用电阻丝焊接的边长为2L 的正方形线框abcd ，ab 边的电阻为2r ，其余三边的电阻均为r ，现将线框放在光滑的水平面上，在外力作用下线框以垂直于ab 边的速度ν在水平面上匀速通过一宽度为L 的有理想边界的匀强磁场区域，磁场边界与ab 边平行，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里。 （1）以磁场区域左边界为x 轴的原点，请在坐标中定量画出abcd 线框在穿过该磁场的过程中，a 、b 两点的电势差u 随ab 边的位置x 而变化的图象（a 点电势高于b 点电势时u 为正）； （2）求出abcd 线框在穿过该磁场过程中，外力所做的功； 学生进行模型解题训练：

1、竖直平动切割

2、教师指导学生应用模型

进行进行解题分析。 3、学生对比竖直切割与水

平切割的解题不同点。

4、线圈水平切割

教师指导学生画出电势差

U 随ab 位置x 变化的图像。

模 型

归

纳

矩形线框切割磁感线模型：

1、根据右手定则判断电流方向，建立等效电路图。

2、根据安培定则判断受力方向。

3、根据题意或受力分析判断运动状态。

4、利用能的转化和守恒定律及功能关系研究矩形线圈在电磁感应过程中的能量转化问题。 1、学生根据教师讲解结合

自己的分析过程，归纳解

题步骤。

2、同小组内针对讨论内容进行整合，提出具体的方

法步骤。

3、教师对学生做出的解题

步骤进行补充，提升。 作业布置

1、学生根据归纳总结的模型进行课后整理，巩固复习。

2、应用课堂归纳的模型解题步骤进行解题，深化理解记忆。

3、完成导学单中的高考链接部分内容，对高考试题做到模型归类。

课后反思：

1、通过对电磁感应中的矩形线框模型解题的步骤分析，学生掌握了解决线圈类切割的基本解题步骤和方法。

2、学生对于应用此类模型解题还有一定的抵触情绪，不能很好的将模型思想贯彻全程。

a b

c d B

2L v L

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