开篇:润墨网以专业的文秘视角,为您筛选了八篇电磁感应习题范文,如需获取更多写作素材,在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享!
一、电磁感应与图像
图1例1(2011年江苏物理第5题)如图1所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计.匀强磁场与导轨平面垂直.阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触.t=0时,将开关S由1掷到2.Q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度.下列图象中正确的是
解析t=0时,将开关S由1掷到2,电容器通过导轨、导体棒构成的回路放电,导体棒中有电流通过,导体棒受到安培力作用,导体棒产生加速度,导体棒做加速运动;导体棒速度逐渐增大,导体棒切割磁感线产生与放电电流方向相反的感应电动势.由于放电电流逐渐减小,导体棒的加速度逐渐减小,导体棒做加速度逐渐减小的加速运动.当导体 棒切割磁感线产生的感应电动势与电容器两极板之间电压相等时,电容器放电电流减小到零,导体棒做匀速运动.选项BC错误;综合上述可知,足够长时间 后,电容器所带的电荷量不为零,选项A错误D正确.
点评电磁感应中经常涉及磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流等随时间(或位移)变化的图像,解答的基本方法:根据题述的电磁感应物理过程或磁通量(磁感应强度)的变化情况,运用法拉第电磁感应定律和楞次定律(或右手定则)判断出感应电动势和感应电流随时间或位移的变化情况得出图像.
二、电磁感应与力学综合
图2例1(2011福建理综)如图2所示,足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0
A. ab运动的平均速度大小为 12v
B.平行导轨的位移大小为qRBL
C.产生的焦耳热为qBLv
D.受到的最大安培力大小为B2L2vRsinθ
解析由于金属棒ab下滑做加速度越来越小的加速运动,ab运动的平均速度大小一定大于12v,选项A错误;由q=ΔΦR=BLxR,平行导轨的位移大小为x=qRBL,选项B正确;产生的焦耳热为Q=I2Rt=qIR,由于I随时间逐渐增大,选项C错误;当金属棒的速度大小为v时,金属棒中感应电流I=BLvR最大,受到的安培力最大,大小为F=BIL=B2L2vR,选项D错误.
点评此题考查电磁感应、安培力、焦耳定律、平均速度等知识点.解答电磁感应中的力电综合问题的思路:先根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势,然后根据闭合电路欧姆定律求出回路中的感应电流及导体棒中的电流,再应用安培力公式及左手定则确定安培力的大小及方向,分析导体棒的受力情况应用牛顿运动定律列出方程求解.
三、电磁感应与电路综合
图3例3(2011年全国理综)如图3所示,两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为L1,电阻不计.在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡.整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直.现将一质 量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放.金属棒下落过程中保持水平, 且与导轨接触良好.已知某时刻后两灯泡保持正常发光.重力加速度为g.求:
(1)磁感应强度的大小:
(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率.
解析(1)设小灯泡额定电流为I0,则有P=I20R.由题意,在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后,小灯泡保持正常发光,流经MN的电流为I=2I0,此时金属棒MN所受的重力安培力相等,下落的速度达到最大值,有mg=BIL.联立解得B=mg2LRP;
(2)设灯泡正常发光时,导体棒的速率为v,由电磁感应定律与欧姆定律得E=BLv,E=I0R,联立解得v=2Pmg.
点评此题以电磁感应和电路切入,考查电功率、电路、电磁感应、闭合电路欧姆定律、物体平衡等知识点、综合性强,但难度不大.解决电磁感应与电路综合问题的基本方法:首先明确其等效电路,然后根据电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向,再根据电路的有关规律进行综合分析计算.
四、重视模型的对比性构建
例4足够长的水平固定的光滑U型金属框架宽为L,其上放一质量为m的金属棒ab,左端连接一阻值为R的电阻(金属框架、金属棒及导线的电阻均可忽略不计),整个装置处在垂直框架向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,现给棒ab作用一水平力F,使其从静止开始运动,最大速度为v,如图4甲所示,求:
图4(1)水平力F的大小;
(2)金属棒从开始运动到电阻器产生的电热为Q(此时金属棒已经达到最大速度)时,金属棒所通过的位移;
(3)如果将U形金属框架左端的电阻R换为一电容为C的电容器,金属棒ab在水平力F作用下从静止开始做匀加速运动,加速度为a,其他条件不变,如图4乙所示,求水平力F的大小和金属棒从开始运动到电容器贮存的电能为E时,所经历的时间t.( 不计电路向外辐射而损耗的能量)
解析这里,两个电路的“电源”部分均受恒定外力作用,故达到稳定态时,纯电阻电路中电流恒定,金属棒所受安培力与外力相等,金属棒做匀速直线运动;纯电容电路中电流恒定,金属棒所受安培力与外力的合力为ma,金属棒做匀加速直线运动.
对纯电阻电路,棒做加速度减小的加速运动,达到稳定时,外力等于此时的安培力,即F=BBlvRl;
由动能定理求出从开始运动到电阻器产生的电热为Q,满足
BBlvRl・s-Q=12mv2.
得s=(mv2+2Q)R2B2l2v.
对纯电容电路,稳定时棒做匀加速运动,有
大家好!我今天说课的题目是《法拉第电磁感应定律》,下面我将从教材分析、目标分析、过程分析和效果分析四个方面对本节课进行说明。
一、教材分析
法拉第电磁感应定律是电磁学的核心内容,是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础。
本节的教学重点是:法拉第电磁感应定律的建立和应用。
难点是:磁通量的变化与变化率的区别,决定磁通量大小的因素。
二、目标分析
根据新课标教学的要求,我确定本课三维目标是:
知识与技能:
1、能对“磁通量的变化量”、“磁通量的变化率”进行区别。
2、理解法拉第电磁感应定律的内容和表达式。
3、会用法拉第电磁感应定律计算感应电动势,会计算导线切割磁感线时感应电动势的大小。
过程与方法
1)通过探究过程,提高学生的分析论证能力。
2)在本节课的学习中,培养学生归纳、总结的科学思想方法。
情感、态度与价值观
1)通过对本节知识的学习,体会探索自然规律的科学态度。
2)培养学生的建模能力,培养学生解决实际问题的能力。
根据本节内容特点我确定的教法与学法是:
教法:为了让学生加深对本节内容的理解,在教学中我采用讲述、对比、探究,讨论等方法进行教学。
学法:为体现学生的主体作用,我引导学生在探究中学习,在讨论中突破难点。
三、程序分析
为了达到预期的教学目标,解决教学重点突破教学难点,我对整个教学过程进行了如下设计:
1、引入新课
我首先通过引导学生复习全电路的欧姆定律建立起感应电动势的概念,然后再设问:感应电动势的大小与哪些因素有关呢?
2、猜想探究,设计实验
学生可以猜测到的是:感应电动势与磁通量、磁通量变化还是磁通量变化率有关。
给予学生的这些猜测,我给各学习小组安排了以下器材:螺旋管、电流计、条形磁铁、导线。
引导学生带着三个问题实验:看看感应电动势与磁通量是否有关,感应电动势与磁通量变化是否有关,感应电动势与磁通量的变化率是否有关。
3、各学习小组总结实验,建立电磁感应定律
学生通过实验可能得出的结论有
1)在磁通量变化相同时,所用的时间越少,感应电动势越大。
2)在变化时间一样时,变化量越大,感应电动势越大。
3)磁通量变化越快,感应电动势越大。
引导学生总结得出结论:
感应电动势的大小由磁通量的变化率来决定.由于实验条件所限,我们不能得出定量的结论来,只能得到磁通量变化率越大,感应电动势越大。感应电动势与磁通量的变化率成正比是法拉第经过大量的数据分析得出的结论。
其函数表达式为:E=kΔφ/Δt
4、讨论
接下来我引导学生讨论三个问题:
(1)K为什么等于1?
这个问题从单位上进行说明就可以,让学生自己推出1伏=1韦/秒,这个问题设计到的公式很多,我给学生留出3-5分钟时间推导。
(2)若线圈为n匝,感应电动势的表达式是怎样的?
E=nΔφ/Δt(即相当于n个单匝电源相串联);
(3)公式E=nΔφ/Δt是求平均电动势还是瞬时电动势?
公式E=nΔφ/Δt所计算的是时间Δt内的平均电动势(若均匀变化,平均感应电动势等于即时感应电动势)。
那么,导体切割磁力线时,感应电动势如何计算呢?
5、推导特殊公式
引导学生自己推到导体切割磁力线时,感应电动势的表达式:E=Blv
引导说明:
当B、L、V两两垂直时E=Blv(最大值)
当B、L、V有一对平行时,即不切割磁感线E=0(最小值)
在运用时要注意E=nφ/t与E=Blv适用的范围和条件:
1)E=nφ/t是一个普遍适用的公式,E=Blv只适用于匀强磁场中切割磁感线的运动,它属于法拉第电磁感应定律的特殊形式,且满足条件是B、L、V两两垂直时。
2)E=nφ/t只能计算t时间内的平均感应电动势,E=Blv可计算某一时刻的瞬时电动势,也可计算平均电动势
3)E=Blv是E=nφ/t的特殊形式.
课堂练习:接下来我设计两道题,一道练习法拉第电磁感应定律,一道练习导体切割磁感线。
当堂训练,巩固提高
设计适量的练习题,并且将练习题分为A、B两组供不同层次的学生使用。
设计意图:充分体现新课标的教学理念,因材施教,分层教学。
课堂小结和作业
让学生概括总结本节的内容,构建知识框架,作业布置要有针对性,梯度。
设计意图:通过学生自己的体验,自己的总结,真正达到了检验学生课堂效果的目的。
作业课后2、3、4题;
板书设计我分两部分,主板书写在左侧,体现本节课的主干知识,副板书在右侧,主要画用来辅助说明的草图。
四、效果分析
通过以上的过程设计我预计可达到以下效果。1.能够使学生成为教学活动的主体,从而实现本节课的知识目标。2.能够充分培养学生的实验能力,发展学生学习物理的兴趣。
在物理复习课中,当老师提出一些创设性的问题,则学生精神振奋,可以精力集中地思考问题,这就是明显反映了学生需要通过问题来复习“基础知识”的迫切要求。问题是物理的心脏,把问题作为教学的出发点,理所应当地顺应了学生的心理需要。在《电》的课程设计上,我精选了如下例题:
例题1:如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L。M、P两点间接有阻值R的电阻,一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直,整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向的垂直斜面向下,导轨和金属杆的电阻可忽略,让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。
(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;
(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小;
(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值.
题中的三个问题指向性非常明确,从(1)问中直接将对空间例题图的受力分析直接引向平面图进行受力分析,(2)问中直接将学生引导到应用牛顿第二定律和电磁感应定律、闭合电路欧姆定律求加速度及电流问题上,在第二问的基础上,对物体的运动状态进行分析,加速度为零时速度最大。
例题2:MN为中间接有电阻R=5Ω的U型足够长金属框架,框架宽度d=0.2m,竖直放置在如图所示的水平匀强磁场中,磁感应强度B=5T,电阻为r=1Ω的导体棒AB可沿MN无摩擦滑动且接触良好。现无初速释放导体棒AB,发现AB下滑h=6m时恰达稳定下滑状态。已知导体棒AB的质量m=0.1kg,其它电阻不计。(重力加速度取10N/Kg)
求:(1)AB棒稳定下滑的速度;(2)此过程中电阻R上消耗的电能;
第一个问题是“例题”1的应用,体现学以致用的原则,使问题具有针对性,也可以使复习内容由动力学问题自然过渡到能量问题。解决一问后,教师以问题的形式过渡:“电磁感应过程中产生的电能是凭空产生的吗?”“电能是由什么能转化而来,又是通过何种形式进行转化的?”进而带领学生开始对能量问题进行研究。
反思之一:此节复习课优点之一在于所选题目具有基础性、针对性、量力性、典型性和层次性。基础性:复习题的选择避免开始就是偏题、怪题和难题,这对巩固基础知识是非常不利的;其次,复习题应该具有针对性,一节课上下来,一个章节或一部分知识复习过后,重点在哪我们的习题就要针对到哪,起到巩固知识点的目的,不要让一些无用的“充数”题目冲淡了重点;再次习题应该具有量力性,难度要适中,太容易则不易于增强学生对知识的把握,太难则成为学生“不可能完成的任务”,达不到巩固知识的目的,让学生望而生畏,抹杀学生的自信心。要把握一个“度”,让学生“跳一跳,够的着”,题量也要适中,并不是做的越多效果越好。还有,习题应该典型,具有一定的代表性,起到有“一题”涉及到“一类问题”的效果,而不是就题论题,所以课后还要有选择性地布置作业加以巩固,当然,练习题也要精典;而最后,还有一个习题的层次性问题,知识的掌握是循序渐进的,习题也应该把握一个由易到难的逐步上升的台阶,要避免讲授完新知识后,立马把大量高三的复习题,针对该知识点的高考题搬过来一阵狂轰滥炸,好像难不住学生就显示不出老师的水平似的。
反思之二:如何提高物理复习课的质量,使师生辛勤劳作,换得丰富的硕果?我认为,要想让学生听懂学会,就必须为学生创造和安排练习的机会。
笔者课前针对复习课的教学目标,设计出这两道题,将有关物理基础知识,基本技能,基本方法与物理思想溶于其中,即以题目为骨架编拟课时教案,在具体教学中,以题目开路(先出现题目,再出现其它),让学生先做了“例题”1,把学习的主动权交给了学生,学生应用自己的知识和思维方法去解决物理问题。在分析问题、解决问题的探索过程中,回顾所学的“方法”并作出相应的选择判断,通过对题目的先行练习,教师再引导学生对题目进行分析、讨论、研究和解答,教师借题发挥,画龙点睛,使学生在积极主动地探索研究中,在解答题目的过程中巩固所学的知识,发现规律性的东西,并使学生智力与能力得到训练与提高,变“讲练讲”为“练讲练”,变“一法一题”为“见题想法”。
反思之三:题目解完后,带领学生回过来反思,本题复习了哪些基础知识?体现了哪些基本技能,重温了哪些物理方法?体现了哪些物理思想?哪道题可以推广,引申变式?哪些题还有哪些解法(一题多解)?把后两个疑问交给学生,使他们不断地反思,在反思中巩固、深化、提高,使他们的知识由点到面,由面到体,形成合理的知识结构。
关键词:高中物理;电磁学;解答困难;解题技巧
引言
高中时期作为基础教育中的重要阶段,对于学生的未来发展来说有着很大影响。物理是高考重要学科,其涉及内容广泛,知识综合性较强,抽象复杂、晦涩难懂,在学习过程中会遇到大量的推理、计算、分析,知识重难点较多。“电磁学”在高中物理中就属于一项重难点内容,这类题通常涉及到很多方面的内容,且题目较为繁琐和复杂,很多学生对此十分头疼,如果自身的能力较差则很难完成。对此要想解决这类问题,学生必须要具有扎实的基础以及较强的综合能力,同时掌握解题技巧,这样才能有效解决问题。
一、注重知识框架的构建
概念的学习对于学科来说都占据重要位置,对于电磁学来说也是如此,因此一定不能忽视对于概念的学习和掌握,并懂得将其作为学习基础构建科学合理的知识框架。
1.首先是课堂上的学习开始,在教师讲解香瓜概念的过程中学生必须要快速分析电磁学中相关知识要点,然后课下充分利用网络资源了解更多相关内容,并分析相关知识点之间的关系,这样才能确定好学习目标,从而构建良好的电磁学知识模型。
2.学生可以根据自己的实际水平构建针对性的思维导图,将知识划分成点,将每一个关键点连成线,保证电磁学知识的层次性和条理性,这样在实际解题的过程中才能更好的运用,充分发挥基础知识的作用。只有强化了基础知识,才能更好的解决在学习中遇到的问题,从而提高自身的学习能力和内化能力,最后促进解题能力[1]。
例如在学习《恒定电流》这一课的时候,由于这节课的知识点比较复杂,我们不仅要熟悉欧姆定律,还要了解伏安法测电阻的实验细节,对此就要提前巩固和复习这些基础知识,建构有效的知识内化网络,这样才能保证在实际的实验操作中更好的运用所学知识,掌握相关定律。在以后解题的过程中做到思路清晰、游刃有余,条理明确,在最短时间内完成解答。
二、优化学习方法
1.加强基础学习
要想学好物理,基础的概念性知识是学习重点,只有将基础打好才能学好后续的知识。在学习过程中对于每一章节的概念性知识进行深入分析,既要牢记又要理解,弄清楚公式、概念的根本含义以及应用条件。在实际遇到问题的时候要适当结合基础知识,分清问题所包含的知识点,针对实际情况选择最好的解决方式。
2.加强实践应用
此外在实践应用方面也要加强练习,学会学以致用,举一反三,多做题,多练习,严格题型的选择。尤其是要认真对待课后作业,使课上所学得到良好的巩固。以下选择了两个比较具有代表性的题型进行了分析:
(1)题型一:图象问题
电磁感应现象中经常会涉及到各种各样的常图像,即B—t、ф一t、E—t和I—t图线。这类题型在高考中十分常见,因此必须要予以高度重视,掌握解题方法。
方法总结:认真分析图像并看懂图像,然后从图像中提取中价值信息;寻找图像的反应规律,并将其与实际相互结合,查找关键所在;结合实际情况抽象分析整个图像;过程中根据题目的实际条件要合理运用右手定则、楞次定律以及法拉第电磁感应定律,并以此来准确判断相关参数[2]。
(2)题型二:电磁感应中的能量转化问题
电磁感应中的能量转化问题指的是导体切割磁力线或者是在磁通量发生变化时,回路中产生了电流或者是将其他形式的能转化成了电能,这时候携带感应电流的导体在磁场中受到安培力作用使得电能转化成了机械能。这种问题的解题思路通常如下:
方法总结:首先要明确题目中感应电动势的方向和大小,主要依靠来“法拉第电磁感应定律”以及“楞次定律”来判断;随后根据题目给出的已知条件画出等效电路图;写出回路中电阻消耗的电功率的表达式;认真分析导体机械能的变化、机械功率的变化以及回路中电功率的变化,这一步骤主要是依靠能量守恒关系来确定[3]。
三、结语
总而言之,物理学在高中学习中占据重要位置,电磁学是其中的一个学习重点,由于知识难度较高,因此在学习过程中总会遇见各种各样的困难,无法有效解答题目,导致这种问题的原因虽然是多方面的,但主要还是在于学生在自己,作为一名高中生必须要根据实际的水平掌握学习合适的方法,多做题,多练习,端正学习态度,提高学习积极性,遇到困难及时请教老师,避免问题放大影响后续的学习。
[参考文献]
[1]刘舒逸.高中物理电磁学习题解答困难的解决对策分析[J]. 现代交际, 2016,(23):188-189 .
[2]孙秋侠.高中学生物理电磁学习题解答困难原因及解决策略研究[D]. 辽宁师范大学, 2014.
1.知识与技能
(1)了解互感和自感现象。
(2)了解自感现象产生的原因。
(3)知道自感现象中的一个重要概念――自感系数,了解它的单位及影响其大小的因素。
2.过程与方法
(1)利用已知知识发现问题、提出问题,并设计解决问题的方法,产生创新和设计的冲动。
(2)通过对实验的设计、观察和讨论,培养学生的探究能力、观察能力和分析推理能力。
(3)通过自感现象的利弊学习,培养学生客观全面认识问题的能力。
3.情感、态度与价值观
体验用已知知识去探索未知规律的乐趣,增强学习的成就感。
【重点、难点及解决办法】
1.教学重点
自感电动势的作用。
2.教学难点
(1)自感现象的产生原因分析。
(2)通、断电自感的演示实验中现象解释。
【教具准备】
通、断电自感演示装置,电流传感器,线圈,电池四节(带电池盒),导线若干。
【重点、难点的学习与目标完成过程】
(一)引入新课
问题情境:发生电磁感应的条件是什么?产生的感应电动势的方向怎么判断?感应电动势的大小与什么有关?
(二)新课教学
要学到的基本概念:互感、互感现象、互感电动势。
1.对互感的理解
互感现象不仅发生与绕在同一铁芯上的任何两个相互靠近的电路之间、线圈之间,还可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。
问题情境:(互感中的能量)另一电路中能量从哪儿来的?
小结:互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。
互感的应用和防止。
2.自感现象
(1)问题情境
由电流的磁效应可知,线圈通电后周围就有磁场产生。电流变化,则磁场也变化。那么对于这个线圈自身来说,穿过它的磁通量的过程中也发生了变化。是否此时也发生了电磁感应现象呢?我们通过实验来解决这个问题。
(2)断电自感
①学生参与实验:首先让一名学生与一节干电池相连,闭合开关和断开开关时,没有任何感觉。然后把一线圈与人相连(如图所示),闭合后再断开开关,学生有猛的触电的感觉。
设疑:为什么会有触电的感觉呢?
通过与一般情况的比较,启发学生思考有什么不同,学生会马上发现不同之处是有了个线圈,进而想:是否是线圈在“做怪”呢?然后回顾电磁感应的知识,分析线圈的作用。
②断电自感演示实验:如果把学生换成小灯泡,大家可以猜想在开关闭合、开关断开时的小灯泡会“触电”吗?
得到断电自感时自感电动势的作用及自感电动势的方向。
得出自感、自感现象、自感电动势的概念。自感的类型:断电自感、通电自感。
(3)通电自感
①演示课本通电自感演示实验。观察现象:在开关闭合瞬间时灯泡的发光现象,引导学生分析出灯泡A2为什么会晚一点发光。
②取下灯泡,换上两个电流传感器,观察电脑中由数据采集器采集的电流信号的瞬间变换。可以清楚知道在开关闭合瞬间通过电阻的电流和通过线圈的电流的增大的快慢不同。
引导学生分析通电自感时自感电动势的作用及自感电动势的方向。
(4)磁场的能量
问题情境:在课本图4.6-4中,开关断开后,灯泡的发光还能持续一段时间,有时甚至比开关断开前更亮,这时灯泡的能量是从哪里来的呢?教师引导学生分析,可以看作电源把能量输送到磁场,储存在磁场中。
(5)自感现象的理解
线圈中电流的变化不能在瞬间完成,即不能“突变”。也可以说线圈能体现电的惯性。
3.自感系数
问题情境:我们都知道,感应电动势的大小与回路中磁通量变化的快慢有关,而自感现象中的自感电动势是感应电动势的一种,就是说,自感电动势也应正比于穿过线圈的磁通量的变化率,即:E∝ΔΦ/Δt,而磁场的强弱又正比于电流的强弱,即磁通量的变化正比于电流的变化。所以也可以说,自感电动势正比于电流的变化率。即E∝ΔI/Δt写成等式即:E=LΔI/Δt自感系数,简称自感或电感,用字母L表示。
影响因素:形状、长短、匝数、有无铁芯。单位:亨利。符号:H。常用单位:毫亨(mH)、微亨(μH)。
(三)反馈练习
(四)课堂小结
自感现象是电磁感应现象殊情形,它的产生原因是由于通过导体自身电流发生变化。
自感电动势的大小与电流变化快慢和自感系数有关,它总是阻碍导体中电流的变化。
(五)布置作业
完成课后习题。
【教学体会】
1 注重情境的布设,实现复习的立体化
教学不可缺失了情境,对于高三复习亦不能外,有效的情境能够帮助学生串接头脑中的知识与方法,当然复习又有不同于新授课与章节习题课的一面,笔者认为,在复习课例题情境的选择上不要罗列众多看似不同,实际基本雷同的物理情景,应该围绕高考的热点和重点问题,注重问题物理情境的全方位、立体化构建.
例如,“电磁感应”这章内容的复习,从高考的题型来看,问题情境主要在于如下几个:
(1)电磁感应中单轨问题、双轨问题;(2)电磁感应与电路结合,等效电路的问题;(3)电磁感应中闭合线框穿越磁场的问题.
不管哪一个情境都涉及到牛顿第二定律、能量守恒等物理学规律.下面以闭合线框穿越磁场这一情境的构建为例.
情境1 水平穿越(如图1),设线框边长a,磁场宽度为L,又分aL几种不同的情况,在各个情境中又分为匀速通过磁场区域和以恒力拉动通过磁场区域.
在设问上,以匀速穿越,且a
在学生透过水平穿越有效回顾了知识和解题方法后,再拓展延伸到竖直方向的穿越和斜面体上的穿越.
情境2 竖直穿越(如图2),情境的变化,同学们很快联系到情境1的示意图(图1),只要将图1旋转90度就可以得到图2,而且这里面多了一个恒力――重力作用.
对于竖直穿越问题,设问可以在情境1的基础上进行深化,可以重点放在:线框进入磁场可能的运动情况如何?引导学生将问题的讨论放在h的大小,以及a与H的关系上,进行分类讨论,提高思维的缜密性.
2 注重知识体系的有序构建
高中物理知识具有系统化,我们在高三复习时,尤其是一轮复习应该注重知识体系的构建,对于关联度较大的概念和规[HJ1.25mm]律可以采用概念图的方式呈现知识.
例如,电场这一章节,知识是完整且有联系的,电场强度与电势差、电势差与电势、电势与电势能之间的关系千丝万缕,我们应抓住其中的关联,如图3所示,为电势、电势能的概念图.
可以以电势和电势能作为红线串接整个电场重点知识的复习.
3 注重知识复习与生活的联系
物理知识来源实际生活,物理概念和物理规律来自于生活中的许多物理现象和物理事实.物理教学要传授给学生的知识都是经过高度概括和科学抽象得出的物理概念和物理定律,而判断学生是否学会和掌握这些知识,不仅要检查或考查学生对这些物理知识的认识和理解,而且还要进一步考查学生将所学物理知识运用于解决实际物理问题的能力.因此,高三物理复习教学也要融入生活,从高考题的命制特点来看,考题与生活联系度大,渗透着创新味和生活味.
为此,高三复习同样要求教师要实现从知识的灌输者到学生学习的促进者的转变.物理教学要实现由过去单一的知识传授模式向知识与能力的整合型教学模式的转变.
例如,笔者在和学生一起复习曲线运动与能量问题时,设计了如下例题.
例题 如图4所示,车手要驾驶一辆汽车飞越宽度为d的河流.在河岸左侧建起如图所示高为h、倾角为α的斜坡,车手驾车从左侧冲上斜坡并从顶端飞出,接着无碰撞地落在右侧高为H、倾角为θ的斜坡上,顺利完成了飞越.已知h>H,当地重力加速度为g,汽车可看作质点,忽略车在空中运动时所受的空气阻力.根据题设条件可以确定
A.汽车在左侧斜坡上加速的时间t
B.汽车离开左侧斜坡时的动能Ek
C.汽车在空中飞行的最大高度Hm
“形同质异”与“形异质同”
带电体的电势及场强求解方法
几个易混的条件模型辨析
静电场中的“像电荷”及其应用
让“互联网+”走进物理课堂教学
奇妙的“水上升”趣味实验探究
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在研究物理问题时,我们经常会发现不同问题在一定范围内具有形式上的相似性,其中包括数学表达式上的相似性和物理图象上的相似性.利用类比思想,通过发现和探索相似性,我们就可以利用已知系统的规律去寻找未知系统的物理规律,为我们的学习或研究快速找到方向或思路.这在高中物理教学的各个领域都有广泛的应用.本文着重分析一下类比思想在习题教学中的应用.
1 存同类比
在不同表象下去异存同,发现相同的本性和规律,通过头脑中已熟知的知识规律的有效迁移,实现快速解决问题的目的.
1.1 运动规律的类比
人以不同的速度在两种环境下运动,光以不同的速度在两种不同的介质中传播.在某些情况下,我们可以将人在两种环境中的运动类比成光在不同介质中的传播,将光的折射定律迁移到人的运动中来,会起到意想不到的效果.
例1 有一个很大的湖,岸边(可视湖岸为直线)停放着一艘小船,缆绳突然断开,小船被风刮跑,其方向与湖岸成15°角,速度为2.5 km/h. 同时岸上一人从停放点起追赶小船,已知他在岸上跑的速度为4.0 km/h,在水中游的速度为2.0 km/h,问此人能否追及小船?
解析 费马原理指出:光总是沿着光程为极小值的路径传播. 据此可以证明,光在平面分界面上的折射是以时间为极小值的路程传播. 本题求最短时间问题,可类比光在平面分界面上的折射情况,这样就把一个运动问题通过类比转化为光的折射问题,从而可应用光的折射定律求解运动类问题.
从上表可以得出三种运动最本质的特征就是匀变速曲线运动,我们就可以将平抛的解决方法推广到所有的匀变速曲线运动.在这样的类比中,有效的实现了方法的迁移应用.
碰撞模型是高中物理阶段很重要的一个模型,其中涉及到动量、能量众多的知识点,通常作为力学综合题的原型出现.弹簧类的问题和电磁感应问题看似和碰撞毫无关联.但如果我们能够仔细分析,挖掘它们共同的本质,就会发现它们在物理模型上还是相通的.掌握了这些“相通”,则在解决有些弹簧类和电磁感应类问题时就会豁然开朗.
1.3.1 弹簧中的碰撞模型思想
例3 在光滑水平长直轨道上,放着一个静止的弹簧振子,它由一轻弹簧两端各联结一个小球构成,如图2所示,两小球质量相等,现突然给左端小球一个向右的速度v,试分析从开始运动到弹簧第一次恢复原长这一过程中两球的运动情况并求弹簧第一次恢复到自然长度时,每个小球的速度?
解析 刚开始,A向右运动,B静止,A、B间距离减小,弹簧被压缩,对两球产生斥力,相当于一般意义上的碰撞,此时A动量减小,B动量增加.当两者速度相等时,两球间距离最小,弹簧形变量最大,此过程相当于完全弹性碰撞.接着,A、B不会一直做匀速直线运动,[TP7GW85.TIF,Y#]弹簧要恢复原长,对两球产生斥力,A动量继续减小,B动量继续增加.所以,到弹簧第一次恢复原长时,A球动量最小,B球动量最大,就整个过程而言,这相当于弹性碰撞.在整个过程中,系统动量守恒,从开始到第一次恢复原长时,弹簧的弹性势能均为零,即系统的动能不变.
1.3.2 电磁感应中的碰撞模型思想
例4 两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L.导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,如图3所示.两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,[TP7GW86.TIF,Y#]磁感应强度为B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行.开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0.若两导体棒在运动中始终不接触,求:在运动中产生的焦耳热最多是多少.
解析 ab棒向cd棒运动时,两棒和导轨构成的回路面积变小,磁通量发生变化,于是产生感应电流.ab棒受到与运动方向相反的安培力作用作减速运动,cd棒则在安培力作用下作加速运动.在ab棒的速度大于cd棒的速度时,回路总有感应电流,ab棒继续减速,cd棒继续加速.两棒速度达到相同后,回路面积保持不变,磁通量不变化,不产生感应电流,两棒以相同的速度v作匀速运动.此过程相当于两棒发生完全非弹性碰撞.
2.2运动模型的差异比较
同样,运动模型中的细微差异,将导致运动过程完全不同.我们在分析问题时要注意细节的差异,如运动合成中的物置不同,直接导致了物体的运动特征发生变化.
例7、如图10所示,一块橡皮用细线悬挂于O点,现用一支铅笔贴着细线的左侧水平向右以速度v匀速移动,运动过程中保持铅笔的高度不变,悬挂橡皮的那段细线保持竖直,则在铅笔未碰到橡皮前,橡皮的运动情况是( ).
A.橡皮在水平方向上做匀速运动
B.橡皮在竖直方向上做加速运动
C.橡皮的运动轨迹是一条直线
D.橡皮在图示虚线位置时的速度大小为vcos2θ+1