1、“一道电磁感应物理题的解析”教学案例“一道电磁感应物理题的解析”教学案例一、案例背景在江苏高考中，电磁感应是高考的重点、也是高考的难点，也是最能考查学生综合运用知识解决问题的能力。在江苏的最近几年的高考中，压轴题都是电磁感应的综合题。在电磁感应与磁场、导体的受力和运动的综合问题中，电磁现象、力现象相互联系、相互影响和制约。其基本形式如：导体运动一电磁感应一感应电动势一闭合电路一感应电流一安培力一阻碍导体运动，形成一个相互制约的链条。而我们同学在分析和求解这类问题时，往往会陷入困境不知如何分析、如何下手。下面就以“一道电磁感应物理题的解析”案例，浅谈怎样通过师生互动、合作探究来解决这一类物理问题
2、的。二、情景与主题1.问题的提出在2012届高三物理的复习中，我们讲解了如下的典型例题。 图 1【典型例题】如图1所示，水平光滑U形框架宽度为L，在其左端串入一个电容器，容量为C，横跨在框架上的金属棒ab质量为m，并在恒定外力F的作用下，从静止开始向右运动，设导轨足够长。则：经过很长的时间，金属棒的运动情况怎样？2.学生和老师的困惑尽管我们老师非常认真、耐心、细致地讲解，可是学生遇到类似的问题仍然无法很好地解答。以至我们老师总是埋怨学生，事实上可能是我们老师只注重习题的讲解过程，而忽略教给学生分析问题和解决问题的思路和方法。3. 教学的目标通过师生互动、合作探究的方法，掌握这一类分析问题解决的
3、思路和方法；领悟研究物理问题的基本思路和科学方法，培养实事求是的科学态度。三、对策和实施：1.引导学生相互讨论分析：金属棒ab在恒定外力F的作用下，经过很长的时间，金属棒可能的运动情况怎样？（要简述理由）2. 引导学生相互讨论，并分析金属棒ab中各物理量是如何变化的？3.有学生解析如下：开始金属棒ab在恒定外力F的作用下，向右做加速运动，此时金属棒ab产生感应电动势对电容器C充电，同时金属棒ab在安培力的作用下，加速度会减小。4.学生的难点：根据以上分析，要确定金属棒ab最终的运动情景，在高中物理范围内很困难。5.引到学生，根据以下思路思考。自己提问自己思考结论（1）金属棒ab在最终状态时，棒
4、中有无感应电流？为什么？没有有感应电流有。如果没有，金属棒ab必然继续加速，感应电动势必然继续增加，将会对电容器C充电。（2）金属棒ab中既然有感应电流，那么是增加？还是减小？还是不变？为什么？增加不变减小不变。若感应电流增加，金属棒ab的安培力必然增加，加速度必然会减小，在很短的时间内速度的增加量必然会减小，感应电动势的增加量必然会减小，对电容器C的充电电流必然会减小。也就是说感应电流的增加，必然会导致感应电流的减小。反之，若感应电流减小，必然会导致感应电流的增加。（3）金属棒ab在最终状态时，受力情况怎样？它们的关系怎样？受四个力，其中重力和支持力平衡，恒力F大于金属棒ab的安培力（金属棒
5、ab的安培力恒定不变）。受四个力，金属棒ab匀加速直线运动。（4）金属棒ab在最终状态时，会做什么运动？匀加速直线运动（5）设金属棒ab在最终状态时，不变的感应电流为I，怎样对金属棒ab建立牛顿第二定律的方程？F-BIL=ma 正确（6）设金属棒ab中的感应电流为I及为充电电流，这电流I怎样与电容器联系？在很短的时间内有： 正确（7）上式中的，怎样与加速度联系？ 正确（8）由可得到什么？正确6.结论。可以看出：经过很长的时间，金属棒以做匀加速直线运动。四、教后反思1.物理课堂要充分调动学生的积极性，引导学生积极思考、分析。甚至鼓励学生相互辩论。2.教给学生分析问题和解决问题的思路和方法。以上是
6、我自己的思考和分析。经过实践，取得了良好的效果，在下面的课堂练习中，我班大多数同学都能解出了正确的结果。你能求解正确吗？【练习】如右图2所示，在同一水平面内有相互平行的两条光滑轨 MN 和PQ 相距L 0.5m ，垂直于滑轨平面竖直向上的匀强磁场的磁感强度 B1T ，垂直于滑轨放置的金属杆 ab 和 cd 的质量分别为 mab2kg 和mcd1kg ，每根金属棒的电阻均为R1 ，其他电阻不计。在cd杆上加一恒力F6N。试问：稳定时电路的热功率。 图2解析：稳定时，经过上述的方法分析可知，在回路abcd中必然存在恒定的感应电流I，因此金属棒ab和cd的速度差必恒定，金属棒ab和cd的加速度a大小必相等。由牛顿第二定律可得：对金属棒ab有：BILmaba 对金属棒cd有：F-BILmcda 对整个电路有：PI2(Rab+Rcd) 由可得：=256(W)本题的关键是我们同学要能分析得到，金属棒ab和cd中的感应电流恒定，金属棒ab和cd做匀加速直线运动。而通过以上思考，使我们知道怎样去思考和分析，提高了我们同学分析问题和解决问题的能力。第 3 页 共 3 页
