高中物理电磁波谱教案(精选7篇)
1.掌握波长、频率和波速的关系。知道电磁波在真空中的传播速度跟光速相同。
2.了解电磁波谱是由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、v射线组成,能够知道他们各自的特点与重要应用。
3.了解电磁波具有能量。了解太阳辐射大部分能量集中的波长范围。
【教学过程及内容】
[知识回顾]
电磁波的发射与接收
[合作探究]
1.概念:按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们 排列成谱 ,频率逐渐
从左向右频率逐渐增大,波长逐渐减小
不同的电磁波由于具有不同的 ,才具有不同的特性
2、无线电波
范围:波长 ,频率
应用:广播、电视、天体物理研究,微波炉中的微波也是无线电波
3、红外线
范围:波长比无线电波 ,比可见光
特点:红外线具有 ,任何物体都能辐射红外线,温度 ,红外辐射越强
应用:① ② ③
4、可见光
波长范围:
包含七种颜色的色光:红、橙、黄、绿、蓝、聢、紫
作用:
5、紫外线
波长范围:
特征:具有较大的
应用:①杀菌②促进钙的吸收③防伪(例:验钞机)
危害 :过量的紫外线照射会
6、x射线和γ射线
范围:
x射线应用:① ② ③ )
γ射线应用:① ②金
三、电磁波的能量
麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,这说明电磁波是一种客观存在的物质
例:我们可以利用微波对食物进行加热,光是一种电磁波,太阳光照射到我们身上,我们感觉到身体热起来,我们的收音机能够受到广播电台的声音,那是因为电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流。这种.种现象说明电磁波具有
四、太阳辐射
1.太阳辐射中包含 、、、、、
2.能量集中在 、、三个区域
3.波长在 的辐射能量最强 ,人眼对 受最强
例题解析
知识点一 电磁波谱
1.下列各组电磁波,按波长由长到短的正确排列是 ( ).
A.γ射线、红外线、紫外线、可见光
B.红外线、可见光、紫外线、γ射线
C.可见光、红外线、紫外线、γ射线
D.紫外线、可见光、红外线、γ射线
解析 在电磁波谱中,电磁波的波长从长到短排列顺序依次是:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线,由此可判定选项B正确.
答案 B
2.在电磁波谱中,下列说法正确的是 ( ).
A.各种电磁波有明显的频率和波长区域界限
B.γ射线的频率一定大于X射线的频率
C.X射线的波长有可能等于紫外线波长
D.可见光波长一定比无线电波的短
解析 X射线和γ射线、X射线和紫外线有一部分频率重叠,界限不明显,故C、D选项正确.
答案 CD
3.雷达的定位是利用自身发射的 ( ).
A.电磁波 B.红外线
C.次声波 D.光线
解析 雷达是一个电磁波的发射和接收系统,因而是靠发射电磁波来定位的.
答案 A
4.下列说法正确的是 ( ).
A.电磁波是一种物质
B.所有电磁波都有共同的规律
C.频率不同的电磁波有不同的特性
D.低温物体不辐射红外线
解析 电磁波是一种物质,它们既有共性也有个性.所有的物体都能辐射红外线,D不正确.
(一) 教学实际情况
“电磁感应”是在“电流的磁效应”和“磁场对电流的作用”后进行的教学, 使学生对“电与磁相互作用的内容”有了较完整的认识, 具有承前的作用, 是知识的再次延续;“电磁感应”为以后学习发电机的内容打下了坚实的理论基础, 并为学习能的转化和守恒提供了前置知识, 具有启后的作用。
学生经过近三年半物理知识的学习, 已掌握了电、磁的初步知识, 知道了电能产生磁和磁场对电流的作用等方面的知识, 也初步具备了电学实验操作技能和观察、分析、归纳等能力, 但理性思维的能力还不够, 在分析感应电流产生的条件时会遇到一定的困难。
(二) 教学目标
1.认知目标:
(1) 知道是法拉第发现了电磁感应现象; (2) 能描述电磁感应现象, 分析产生感应电流的条件; (3) 列举影响感应电流产生的条件和影响感应电流的因素。
2.能力目标:
(1) 培养实验设计和操作能力; (2) 培养分析、归纳能力; (3) 培养对实验现象的描述和交流能力; (4) 激发学生对物理学科的好奇心和求知欲; (5) 培养实事求是地记录实验现象的科学态度。
(三) 教学重点
“电磁感应”这一章, 重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律。在这部分知识中, 能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线。本章以电流、磁场为基础, 它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面, 是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础。电磁感应的重点和核心是感应电动势及其感应电流, 运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向, 更重要的是它揭示了能量守恒定律的规律。
因此教学重点是让学生理解电磁感应现象。教学难点是对“导线切割磁感线”的理解。教师可以采用以下教学策略:1.变演示实验为演示与学生随堂实验并进;2.采用实验探究法;3.借助于多媒体课件解决教学难点。
二、教学过程
(一) 情景创设
1.多媒体播放“电的使用”产生问题一:
电从何而来?让学生提出猜想:电池、发电机、摩擦起电……
2.复习电流产生的磁场, 引导学生猜想, 产生问题二:
能用磁场产生电流吗?
(二) 设计、操作实验并交流结果
教师引导实验设计、操作, 且演示实验与学生随堂实验同时进行。实验结果一:能用磁场产生电流。
问题三:利用磁场产生电流是否需要条件?让学生提出假设:“要”或“不要”。
实验条件控制: (1) 闭合或断开电路; (2) 不同方向移动导线 (与磁感应线垂直、倾斜、平行) 。实验结果二:电路断开不能产生电;导线运动方向与磁感应线方向平行不能产生电流。“利用磁场产生电流”是需要条件的。
通过阅读课文, 描述电磁感应现象, 并解释难点;用多媒体课件演示实验, 重点演示切割和没有切割两种情形。学生列举产生感应电流的条件:电路闭合、切割磁感线。
问题四:感应电流的方向?教师提示考虑因素:磁场方向与导线切割磁感线的方向, 让学生自己设计实验并操作。实验结果三:感应电流的方向与磁场方向和切割磁感线方向有关。
通过上述实验和结果让学生讨论对电磁感应的看法, 包括:现象、条件、结果、应用、体会等, 并就讨论结果对以上知识点进行总结, 最后提出思考题:电磁感应中能量是怎样转化的?让学生课外就此问题互相交流、并阅读课本。
三、教学建议
学习电磁学首先要抓住场和路这两个方面, 使学生正确理解基本概念, 切实掌握基本规律。在此基础上还应该注意有关综合题的解法。解答综合题时, 首先应搞清不同的运动形式或不同的物理过程是怎样联系在一起的。一般联系渠道有两条:一是力, 二是能, 从而形成两条解题思路。从力的角度考虑, 全面分析受力情况 (三种性质的力和电磁场力) , 并和运动状态的改变联系起来。从能的角度来考虑, 紧紧扣住能的转化和守恒定律, 从而引导学生认识能的转化和守恒定律的正确性和普遍性。使学生明确:能量的不同形式, 就是物质运动的不同形式;能量由一种形式转化为另一种形式就是物质运动由一种形式转化为另一种形式;能量不能创生也不能消灭, 就是运动的不可消灭性。
总之, 物理教学既要发展学生的智力, 又要培养学生的能力。只要运用科学的方法将知识传授给学生, 加强学生的实验能力和自学能力的培养, 调动学生的学习积极性。
参考文献
[1]大学物理课程报告论坛组委会.大学物理课程报告论坛文集[M].北京:高等教育出版社, 2007.
[2]孙威立, 杨祖念.物理教学实践指南[M].武汉:华中师范大学出版社, 2003.
[3]韩景春, 黎昌金, 邹万全等.物理教学技能训练[M].香港:银河出版社, 2002.
关键词:高中物理;电磁学教学;教材分析;教学对策
改革开放以来,我国社会经济发生了巨大的变化,社会经济体制正在发生改变,我国的教育体制也在进行改革。高中课程改革正在与时俱进,教材体系也在不断完善。高中物理教材的编写更加注重理论与实际的联系,更重视物理知识在实际生活中的应用。物理教学目标更加重视学生能力的培养。电磁学是高中物理中的重要内容,提高电磁学的教学效果,是提高学生物理学习能力,强化物理知识的重要前提。
一、高中电磁学教材分析
自然界到处存在着电磁运动,它是物质运动的基本形式之一。在高中物理中主要研究的是电磁学的基本规律和应用范围,主要内容包括:静电、电流、磁现象以及电磁辐射和电磁场。教师为让学生更简单的理解电磁现象,一般把电和磁现象分开讲解。其实,在现实生活中,电和磁是紧密联系在一起的。所以,教师在教学过程中自身要充分掌握电磁学的相关内容,能做到由部分再到整体,实现综合教学的目的。
1.电磁学研究方式
高中对电磁学的研究主要包括“场”和“路”的方法。运用这两种方法,需要教师向学生阐明二者之间的区别与联系,并采用适当的教学方法,培养学生学习电磁学的兴趣。“场”在物理学电磁学研究中应用的最为广泛。“场”在物理解释中是自然界物质之间相互作用的关系,所以,在进行电磁学解释中就需要用到“场”,如:电磁场、静电场等。
2.高中物理知识定律
教师在讲解某一个定律时,首先可以引导学生注意到这种物理现象,通过学生的亲手实验得出与定律相似的结论,然后对实验对象之间的关系进行分析,从而总结出实验的恒定关系,并要求学生试着用一个定理的概念表述出来。物理定律不是孤立的,一个定理一定与其他的物理概念存在一定的联系。而且定律都是有前提才发生的,一旦超过这个前提,就有可能不会发生。比如,教师在讲授恒定电流这一章时,这一章总共有电阻、欧姆和焦耳三个定律。欧姆定律主要是在金属导电性质的基础上总结出来的,适用于金属导电的范围,不适用于气体导电的范围。而电阻定律是关于电路的物理性质的总结,只适用于温度不变的金属导体。
3.通过电磁场的讲述,确立世界是物质的观念
大量的实验证明,电荷的周围存在着电场,电场包围着每个电粒子。而电场对场中的电荷具有力的作用。在运动中的电荷的周围不仅有电场还有磁场。磁场是客观存在的物质,只要借助一定的手段就可以使磁场现出原形,从而被人们的肉眼看到。而磁场对于场中电流具有磁力的作用。由此可知,磁场是一种物质。
二、高中电磁学教学对策
1.电磁学的教学要有章可循
在高中物理电磁学的教学中要做到贯穿学科体系,帮助学生既能掌握知识也能提高能力。如:电磁学中,“场”的存在是很客观的,教师在电学的教学过程中要重视“场”的讲解。利用电场强度、磁场感应知识的讲解和实验让学生了解场的性质和概念,同时可以借助电场线和磁感线来描述“场”的分布,寻找二者之间的差别和共性,从而让学生确实理解“场”。同时可以采取一些新颖且有实效的教学方法进行教学。如:逆向思维法主要运用于已知矛盾和未知矛盾发生冲突的时候,这时需要人们打破常规的思维模
式,从反方向考虑问题。比如:学生知道电流会在周围产生磁场后,激发学生思考是否可以利用磁场产生电流,促进学生进一步学习。
2.重视实验操作对电磁学教学的意义
物理实验可以帮助学生更进一步的理解物理现象和定律,
所以,教师做好实验演示以及学生动手实验在高中物理电磁学的学习中非常重要。让学生动手做实验,不仅有利于学生掌握物理知识还有利于提高学生的实验技能。如何引导学生通过做实验来分析实验现象,并从实验现象中利用发展性思维得出物理定义,是高中物理教师教学水平高低的重要体现。培养学生独立进行实验和自学物理知识的能力是高中物理知识的要求。所以,教师应该设置新颖的物理实验提高学生学习电磁场知识的兴趣,从而提高教学效果。并且通过实验现象激发学生做实验的兴趣,以此刺激学生的求知欲望,培养学生严谨和实事求是的求学态度。
3.培养学生利用物理知识解决问题的能力
在高中物理教学中,让学生运用所学的知识去分析和解决问题非常重要。在电磁学的学习过程,教师首先要抓住“场”与“路”的学习,确保学生能够正确地理解其概念,掌握基本规律。其次,要重视学生解决关于电磁学问题的培养。教师在教学生解题时,应该讲解不同的运动形式是通过何种方式联系在一起的,在物理中一般有“力”和“能”两种,从而确定解题的思路,形成解题思维。
高中物理学习是高中学生学习的重要内容,物理教师在进行物理教学过程中应该以提高学生的学习能力为主要目的来制订教学计划和内容。高中物理电磁学的内容非常重要,是学生学好高中物理知识的关键也是以后继续物理研究的基础,所以,教师应该从以下几方面着手确实提高教学效果,帮助学生更好地学习物理知识。首先,教师应该认真研究新课标的教学目的和新的物理教材体系,把握电磁学的教学要求和目的。其次,依据电磁学的“场”与“路”的研究方式,对学生进行电磁学知识讲解。再次,在电磁学的教学过程坚持电磁学知识的系统贯穿,让学生充分掌握电磁学知识。最后学会利用物理实验帮助学生学习电磁学知识,利用实验将抽象的知识形象化,让学生更直观的接受物理知识,提高学习兴趣。相信通过广大教师的共同努力,高中电磁学教学定会迈上一个新台阶。
参考文献:
[1]唐海林.新课改下高中物理的创新教学[J].现代教学,2010(7).
[2]赵云龙.跨越初高中物理台阶:新高考下的高中物理教与学[J].高考研究,2012(5).
物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。教学目标
1了解光信号和电信号的转换过程; 2了解电视信号的录制、发射和接收过程; 3了解雷达的定位原理。
教学重点:电磁波在信息社会的作用。教学难点:电磁波在信息社会的作用。
一、电磁波与我们的生活
电视台通过电磁波,将精彩的电视节目展现给我们。
二、电视和雷达 1电视
(1)电视的历史:
1927年,美国人研制出最早的电视机。1928年,美国通用公司生产出第一台电视机。1925年,美国开始试验发射一些电视图像,不仅小,而且模糊不清。1927年,纽约州斯克内克塔迪一家老资格的无线电台开始每周三次进行试验性广播。1939年,全国广播公司在纽约市试验广播。美国最早的电视机,荧光屏是圆形的,只有5-9英寸大,差不多要坐在电视机跟前才能看清。但是,电视很快以惊人的速度冲进了美国人的家庭(第二次世界大战中,电视的发展一度陷入停顿。1947年美国家庭中约有1.4万台电视机,1949年达到近100万台。1955年,将近3000万台,1960年,达6000万台,于1951年问世的彩色电视机 以及大屏幕电视机也进入美国人家庭。目前美国约有l.2l亿台电视机,平均不到两个人就有一台电视机)。
中国最早的电视诞生在1958年3月17日。
这天晚上,我国电视广播中心在北京第一次试播电视节目,国营天津无线电厂(后改为天津通信广播公司)研制的中国第一台电视接收机实地接收试验成功。
这台被誉为“华夏第一屏”的北京牌820型35cm电子管黑白电视机,如今摆在天津通信广播公司的产品陈列室里。我国在1958年以前还没有电视广播,国内不能生产电视机。1957年4月,第二机械工业部第十局把研制电视接收机的任务交给国营天津无线电厂,厂领导立即组织试制小组,黄仕机同志主持设计。当年,试制组多数成员只有20岁上下,他们对电视这门综合电、磁、声、光的新技术极其生疏,没有见过电视机,参考资料也很少,通过对资料、国外样机、样件的研究,他们根据当时国内元器件生产能力和工艺加工水平,制定了“电视接收和调频接收两用、通道和扫描分开供电、采用国产电子管器件”的电视机设计方案。
我国第一台电视机的试制成功,填补了我国电视机生产的空白,是我国电视机生产史的起点,今天我国已成为世界电视机生产大国。(2)电视的录制
电视在电视发射端,由摄像管(图18-14)摄取景物并将景物反射的光转换为电信号。摄像镜头把被摄景物的像投射在摄像管的屏上,电子枪发出的电子束对屏上的图像进行扫描。扫描的路线如图所示,从a开始,逐行进行,直到b。电子束把一幅图像按照各点的明暗情况,逐点变为强弱不同的信号电流。天线则把带有图像信号的电磁波发射出去。
扫描行数:普通清晰度电视(LDTV——Low Definition Television的简称)200-300线,标准清晰度电视(SDTV)500-600线,高清晰度电视(HDTV)1000线以上。(3)信号的调制与发射
调制过程见图18-17甲图。请注意,摄象机无法在屏幕上显现声音信号,因此,这里还有一个同步录音后,将声波(机械波)转换成点信号的过程。最后,图象(电)信息和声音(电)信息都要同时调制在高频载波中去。
摄像机在一秒内传送25张画面,这些画面都要通过发射设备发射出去。电视接收机也以相同的速率在荧光屏上显现这些画面。由于画面更换迅速,眼睛又有视觉暂留现象,所以我们感觉到的是连续的活动景像。⑷电视信号的接收
在电视接收端,天线收到电磁波后产生感应电流,经过调谐、解调等处理,将得到的图像信号送到显像管(图18-16),还原成景物的像。显像管里的电子枪发射的电子束也在荧光屏上扫描,扫描的方式和步调与摄像管的扫描同步。同时,显像管电子枪发射电子束的强弱受图像信号的控制,这样在荧光屏上便出现了与摄像屏上相同的像。电视机天线接收到的电磁波除了载有图像信号外,还有伴音信号。伴音信号经解调取出后送到扬声器。
电视技术还广泛应用在工业、交通、文化教育、国防和科学研究等各个方面。现代化的办公室常常用到传真机。电视传递的是活动的图像,而传真传递的是静止的图像,如图表、书信、照片等。传真的原理和电视相似,也是把图像逐点变成电信号,然后通过电话线或其他途经传送出去。介绍:数字电视和等离子电视
数字电视是电视数字化和网络化后的产物。相对于传统的模拟电视,它可以同时传输和接收多路视频信号和其他数字化信息,同时令信息数字化存储以便观众随时调用。其图像水平清晰度达到1200线以上,声音质量也非常高。与传统的模拟电视相比,数字电视的优点体现在:第一,提高了频率资源的利用率。利用数字压缩技术可以在一个标准有线电视模拟频道中传输4—10套电视节目。第二,提高电视信号的传输和接收质量,可以保证用户接收到和前端播出效果基本相同的电视信号。第三,可以提供数据广播。第四,逐步改变观众传统的收视习惯,由被动收看到准视频点播(NVOD)收看,以至下一步的收看真正的视频点播(VOD)。频率资源的增加有利于节目数量的增加和频道的专业化,可满足不同观众群体的需要。我国将在2008年全面推进数字高清晰度电视,2010年基本实现数字化,2015年停止模拟信号的播出。观众家里只要能够收看有线电视,那么,再接上一个机顶盒就可以收看丰富多彩的数字电视了。
等离子电视(PDM——Plasma Display Monitor的简称): 等离子(PDP)是指通过在两张薄玻璃板之间充填混合气体,施加电压使之产生离子气体,然后使等离子气体放电并与基板中的荧光体发生反应,从而产生彩色影像的电视产品。它以等离子管作为发光元件,大量的等离子管排列在一起构成屏幕,每个等离子对应的每个小室内都充有氖氙气体,在等离子管电极间加上高压后,封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外光,并激发平板显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。每个等离子管作为一个像素,由这些像素的明暗和颜色变化组合使之产生各种灰度和色彩的图像,类似显像管发光。等离子电视又被称做“壁挂式电视”,不受磁力和磁场影响,具有机身纤薄、重量轻、屏幕大、色彩鲜艳、画面清晰、亮度高、失真度小、视觉感受舒适、节省空间等优点。目前,常见的等离子电视有42、52、60寸。2雷达
雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备。
电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射,雷达就是利用电磁波的这个特性工作的.波长越短的电磁波,传播的直线性越好,反射性能越强,因此雷达用的是微波。
雷达的天线可以转动。它向一定的方向发射不连续的无线电波(叫做脉冲)。每次发射的时间不超过1ms,两次发射的时间间隔约为这个时间的100倍。这样,发射出去的无线电波遇到障碍物后返回时,可以在这个时间间隔内被天线接收。测出从发射无线电波到收到反射波的时间,就可以求得障碍物的距离,再根据发射电波的方向和仰角,便能确定障碍物的位置了。
实际上,障碍物的距离等情况是由雷达的指示器直接显示出来的。当雷达向目标发射无线电波时,在指示器的荧光屏上呈现一个尖形脉冲;在收到反射回来的无线电波时,在荧光屏上呈现第二个尖形脉冲,如图所示。根据两个脉冲的间隔可以直接从荧光屏上的刻度读出障碍物的距离.现代雷达往往和计算机相连,直接对数据进行处理。
利用雷达可以探测飞机、舰艇、导弹等军事目标,还可以用来为飞机、船只导航。在天文学上可以用雷达研究飞近地球的小行星、慧星等天体,气象台则用雷达探测台风、雷雨云。
三、移动电话
四、因特网
五、电磁波的危害
手机的危害原因
教学目的
1.知道什么是自感现象和自感电动势
2.知道自感系数是表示线圈本身特性和物理量。知道它的单位 3.知道自感现象的利和弊以及它们应用和防止
教具
通电自感演示器,断电自感演示器,直流电源,导线若干
教学过程
一、复习导入(5分钟)
[提问] 1.产生电磁感应的条件是什么?
[投影] 2.如图是一个通电螺线管,其中电流强度为I,回答下列问题:(1).螺线管中有无磁场?磁场的强弱与电流有无关系?(2).当电流变化时,螺线管中的磁场是否变化?(3).当电流变化时,通过螺线管中的磁通量是否变化?(4).当电流变化时,螺线管中是否产生电磁感应现象?(5).当电流变化时,螺线管中是否产生感应电动势?
[启发讲解] 当通过螺线管中电流变化时,螺线管中也能产生电磁感应现象,但这种电磁感应现象与我们前面学过的电磁感应现象有所不同,这种电磁感应现象的产生是由于通过导体自身的电流变化引起磁通量的变化。这种现象就称为自感现象。
二、新课:
[板书]
一、自感现象
[板书] 1.自感现象:由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。
[启发提问]通过上面的分析,想一想,自感现象产生的原因是什么呢? [板书]2.自感现象产生的原因:导体本身电流变化,引起磁通量的变化。[提问讲解]自感现象属于一种电磁感应现象,那么在自感现象中有没有感应电动势产生呢? [板书]
二、自感电动势:(15分钟)
[板书] 1.自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。[设问讲解] 那么自感电动势有什么作用呢?回顾楞次定律,然后通过实验来说明。
[板书] 2.自感电动势的作用:阻碍导体中原来电流的变化。
[小结讲解] :(投影灯片)当通过螺线管中原来的电流I增大时,螺线管中产生的自感电动势阻碍I变大;当通过螺线管中原来的电流I减小时,螺线管中产生的自感电动阻碍I减小。[板书](1)导体中原电流增大时,自感电动势阻碍它增大。(2)导体中原电流减小时,自感电动势阻碍它减小。[讲解] 下面通过实验来验证自感电动势的作用。[投影] 实验电路如图:
[讲解]介绍电路,其中L是带有铁芯的线圈。下面进行理论分析。[启发思考](投影思考题)
(1)开关S合上的瞬间,通过两个支路的电流怎么变化?
(2)开关S合上的瞬间,通过两个支路的电流变化情况是否相同?为什么?(3)灯1和灯2哪个只能逐渐亮起来?
理论结果:(让学生讨论后回答)[演示实验一]
实验要观察的现象:灯1和灯2哪个立即达最亮,哪个只能逐渐亮起来。实验结果:灯1只能逐渐亮起来、灯2立即达最亮。
实验结果说明的问题:通过线圈的电流发生变化时,线圈中产生了自感电动势,自感电动势的作用是阻碍线圈中原电流的变化。[演示实验二]
实验观察到的现象:电键断开后,灯泡要过一会儿才熄灭。
[引导学生对实验结果进行分析]:(投影实验电路)电路断开的瞬间,通过线圈的电流突然减弱,穿过线圈的磁通量也就很快地减少,因而线圈中产生了自感电动势。自感电动势阻碍电流的减弱,这时尽管灯泡与电源已经断开,但线圈和灯泡组成了闭合回路,所以灯泡中有有感应电流通过,因而灯泡不会立即熄灭。
总结两个实验要说明的问题。
[讲解]自感现象在我们日常生活中有很广泛的应用,如日光灯的镇流器就是利用线圈自感现象的一个例子……
[提问](投影灯片)感应电动势大小与下面哪个因素有关? A 磁通量大小 B 磁通量变化量的大小 C 磁通量变化的快慢 D 磁场的强弱
[设问]自感电动势是一种感应电动势,它的大小也与磁通量的变化快慢有关。在发生自感现象时,导体中产生的自感电动势与下面的哪个因素有关? A 电流大小 B 电流变化量的大小 C 电流变化的快慢
(指导学生看书、思考、集体回答)
[板书] 3.自感电动势大小与线圈中电流变化快慢有关。
[讲解] 对同一线圈来说,电流变化的快,线圈中产生的自感电动势大;反之,电流变化得慢,产生的自感电动势小。
[讲解过渡]对于不同线圈,在电流变化快慢相同的情况下,产生的自感电动势可以不同,说明不同线圈具有不同的特性,在物理上用自感系数来表示这种特性。
[板书]
三、自感系数
[设问]那么线圈的自感系数与线圈的哪些因数有关呢?它的单位是什么? [板书] 1.决定线圈自感系数的因素:线圈的形状、长短、匝数、线圈中是否有铁芯。
[板书] 2.自感系数的单位:亨利,简称亨,符号是H。1mH=10H,1μH=10H [例题]有关自感现象,下列叙述中正确的是:………()
A 有铁芯的多匝金属线圈中,通过的电流强度不变时,无自感现象发生,线圈的自感系数为零
B 导体中所通电流发生变化时,产生的自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化
C 线圈中所通电流越大,产生的自感电动势也越大 D 线圈中所通电流变化越大,产生的自感电动势也越大
[引导学生分析]线圈的自感系数与线圈中是否有电流无关,它是由线圈本身的特性决定的。自感电动势的大小与线圈中电流变化的快慢有关。
高中物理主要思路就是力与运动、功与能的转换,所以对于高中物理的电磁学教学也需要充分把准这一命脉,将其作为教学的基本思路。电磁学在高中物理课程的设置中由场和路两方面构成,所以在电磁学教学过程中也应该从这2方面进行教学,帮助学生理解和掌握其基本概念,找出电磁学的基本规律,最终更好地解决电磁场综合问题,完成对电磁学的学习。例如,在电磁学问题的解答过程中,首先根据粒子在不同的运动情况或者物理现象下都是以力与运动的联系进行组合,将电磁学的问题转换为力与运动或者是功与能的问题。这样,解题思路得以显现,再对电磁学问题进行力学分析,将粒子运动状态所体现的受力情况完全显露出来,再应用牛顿定律,最终完成电磁学中力学的讨论部分。同时,对于电磁学中功与能的问题就需要应用能量守恒与转化的观点,列出能量方程式,让电磁学问题迎刃而解。对于电磁学的教学就是抓住电磁学特点,将抽象的电磁运动转化为宏观的力学与能量问题,利于学生运用已知的知识解决未知的问题。在电磁学教学过程中,还需要注意尽量帮助学生理解抽象的物理现象,帮助学生运用丰富的想象掌握电磁学运动问题,总结解题的一般思路。
2、高中物理电磁学教学方法分类
既然电磁学主要包括了场与路,那么在教学方法的选择上就可采用将这二者分开研究的方式进行。物质与物质相互作用形成电磁学的场,例如匀强电场、匀强磁场等可以从场入手,对学生进行电磁学的讨论与研究。而对于电磁学中的路,包括磁感线、电路等,例如匀强磁场与电路的关系就可以反映出它们存在某种特殊的联系。在电磁学教学过程中可以以场为研究对象,以路为研究方法:
1)对于“电生磁”与“磁生电”的讨论中,会运用逆向教学的方法,让学生去思考和探索未知的问题。
2)类比法,对于2个概念,通过对比某些相似的地方,进而推导出其他部分也相似的结论。比如在电场与电场强度的教学中,也可以运用类比法,将试探电荷置于电场中类比物体在重力场中的情况,最终获得电场强度的表达以及电场强度的影响因素。
3)其实对于这类抽象概念的教学,还可运用形象思维的方法。在电磁学教学中,对于磁场这类似看不见、摸不着的物理现象,如果直接交给学生让其掌握,那么很可能就会忘记,但是如果用生活中可以接触或者感知的具象来解释这种现象,就可以让学生更好地理解和把握这一知识点。再例如对于磁铁在铁粉盒上方移动过程中,会产生一系列现象,而这些现象就是在磁场作用下产生的,这样就能加深学生对于磁场的理解。例如在安培定律、左手定律等定律描述相关物理现象之间的关系时,本来是人为假想出来的原理,但因为存在现象,所以可以运用形象思维,想象出相关量,最终将形象思维衍成抽象事物。
4)实验法,通过实验验证某些规律或者得出新的结论。例如人类通过“磁生电”这一实验成功发明了电。通过这一系列的教学方法,高中物理教师可以让学生在电磁学的学习过程中收获更多的知识。
3、科学运用理论教学与实验教学
电磁学是高中物理学的重要组成部分,同时又是高考的必考内容之一,其中的左右手定则又是电磁学中沟通“电”“磁”“力”三者关系的重要桥梁。然而有的时候在一道题中,既要使用左手定则又要使用右手定则,这不仅给老师的教学带来了干扰,而且也给学生的学习和考试带来了很大的困惑。针对以上的困惑,笔者总结了“三句话,一只手”来帮助读者理解和记忆电磁学中的:①通电导线在磁场中受力的方向的判断②带电粒子在磁场中受力方向的判断③感应电流方向的判断,希望能给读者带来帮助,同时也希望同行参考指正。
在高中物理电磁学部分有三种定则:①左手定则②右手定则③安培定则,下面笔者对左手定则和右手定则进行修正,并用“三句话,九个字”总结笔者的新右手定则。
一、通电导线在磁场中受力方向的判断。
方法:伸开右手,使四指与大拇指垂直且在同一平面内,让四指与电流的方向相同。然后四指弯向磁场的方向,则大拇指所指的方向就为通电导线所受力的方向即安培力的方向(巧记“电”、“磁”、“力”)
例1.一通电直导线处在垂直于纸面向里的匀强磁场中如图(1)所示,则所受安培力的方向为?
二、带点粒子在磁场中运动时受力方向的判断。
方法:伸开右手,使四指与大拇指垂直且在同一平面内,让四指与带电粒子速度的方向相同。然后四指弯向磁场的方向,则大拇指所指的方向就为带电粒子所受力的方向即洛伦兹力的方向(巧记“速”、“磁”、“力”)
注:上面方法所指粒子的电性为正,如果为负则就是大拇指所指方向的反方向。
例2.一带正电的粒子垂直射入纸面向里的匀强磁场,则所受洛伦兹力的方向为?
三、直导线做切割磁感线运动,产生感应电流的反向的判断。
方法:伸开右手,使四指与大拇指垂直且在同一平面内,让四指与导線运动的方向相同。然后四指弯向磁场的方向,则大拇指所指的方向就为感应电流的方向即感应电动势的方向(巧记“动”、“磁”、“电”)
综合上面三个过程的分析,“新右手定则”解决三大问题:
(1)通电导线在磁场中受力的方向问题
(2)运动电荷在磁场中受力的方向问题
(3)磁场中产生感应电流的方向问题
三个问题的解决,只需一只手(即右手)就可以解决,无需左右手并用。三个过程围绕三句话即“电磁力、速磁力、动磁电”。记住这三句话就可以用一只手完成三个过程的问题,不仅理解和记忆简单,还存在以下几点优点:
(1)手形简单:第一步都是右手的四指与大拇指垂直,让四指与电流或者速度或者运动的方向相同。第二步都是四指弯向磁场的方向,大拇指的指向即为所要判断的方向。
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