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如何应对高考物理中的“电磁感应”问题

作 者:禹向荣 (广州市第三中学 510120)

摘   要:电磁感应是高中物理的重要知识模块,它构建于磁场和电路的基础知识之上,将力学与电学知识糅合在一起,从楞次定律判断感应电流的方向,到法拉第定量计算电磁感应的电动势,再到自感,涡流等,完美地体现了高考中对学生理解能力,综合分析能力的考查,历年高考题中都有电磁感应的身影。
关键词:高中物理;高考;电磁感应

1、从近几年高考题看教学要求
1.1 高考要求重视力电结合、电磁感应和电路综合的考查
(2016·全国卷I·T24) 如图,两固定的绝缘斜面倾角均为θ,上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m;用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上,已知两根导线刚好不在磁场中,回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g,已知金属棒ab匀速下滑。求
(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小。
(2)金属棒运动速度的大小。
答案:(1)mg(sinθ-3μcosθ) (2) ■
此题考查学生的综合分析能力,要用到重点内容包括:受力分析,平衡条件,感应电动势中的动生电动势,右手定则,要使用正交分解法、隔离法等一系列力电结合的知识来解题,属于中等难度的题目,难点之一是学生要学会理解立体图形的描述,能“看懂”题目,熟练掌握所有要用的各章中的重点知识,包括电磁感应中的“切割”磁感线产生感应电流。
1.2 高考要求重视实验探究
高中物理课程标准对电磁感应的课标要求是:
1.收集资料,了解电磁感应现象的发现过程,体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神
2.通过实验,理解感应电流的产生条件,举例说明电磁感应在生活和生产中的应用
3.通过探究,理解楞次定律,理解法拉第电磁感应定律。
4.通过实验,了解自感现象和涡流现象,举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。
可以看出,课标要求重视物理实验(多次提出“通过实验”),意在促进学生自主学习,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考,重视学习过程中的体验,发展科学探究能力,逐步形成科学态度和科学精神。
(2017·北京高考·T19)图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈。实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是(  )
A.图甲中,A1与L1的电阻值相同
B.图甲中,闭合S1电路稳定后,A1中电流大于L1中电流
C.图乙中,变阻器R与L2的电阻值相同
D.图乙中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等
【解析】选C。
该题从演示实验“自感现象” 出发,考查学生对实验现象的理解,明白自感中“阻碍”的含义,“阻碍”不是阻止,当电路稳定以后电感线圈相当于一个纯电阻。这类考题要求学生对实验现象有一个清晰的认识,如果在教学中做好演示实验,并引导学生分析好自感的原因,此题并不难。
1.3 高考要求重视联系学生生活、社会实践和现代科技
(2017·全国卷ⅠT18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示.无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是(  )
答案:A
此题情景比较新颖,文字也不少,得分比较低,但是学生只要学过电磁阻尼,掌握产生感应电流的条件是闭合回路“磁通量”发现变化的核心知识,就能很快看出A选项是对的,因为当紫铜薄板上下,或者左右移动时,只有A方案才会造成紫铜薄板环形回路中的磁通量发生变化,从而发生电磁感应,产生感应电流,形成电磁阻尼,根据“来拒去留”可以知道电磁感应导致“阻碍”相对运动使振动受到衰减。
2、教学过程中的策略
2.1 重点难点内容要讲好讲透
综合来看,电磁感应贯穿一条物理知识的主要线索,即“变化”。电磁感应中,讨论产生感应电动势的主线是“磁通量”的变化;深刻理解“变化”的含义,就可以做到有的放矢,进一步体会新课标的要求,提纲挈领,把握知识的主线,帮助学生理清电磁感应的思路,减轻学生学习的负担,起到事半功倍的效果。
再者,在力电综合问题中,引导学生形成画侧视进行受力分析和运动情况分析;在电磁感应和电路综合问题中画出等效电路图;在功能问题中能量守恒和功能关系,让学生好地理解教材的内容,掌握高考的考点知识,实现高考解题的“以不变应万变,无往而不胜”!最终让将学生培养成为物理中的“武林高手”———解物理题中“无招胜有招”。     ]
2.2 处理好三个实验
实验教学是中学物理的基础,也是课标明确要求的重点教学内容,所以教师在教学中要多些展示演示,合理安排学生分组实验,有机会的时候还可以自制一些有特色的教具或者设计一些可行性的课后实验,让学生一起参与进来,展现物理学科的特点和吸引力,提高学生学习物理的的兴趣,比如在“产生感应的条件”这一节中,可以用自制的“墙内电线探测器”导入新课,活跃课堂气氛。
2.3 教学中注重理论联系实际
物理学有自己的实验基础和逻辑结构,有广泛的技术应用,它是人类文化的重要组成部分,它的发展深刻地影响着人类的生产和生活方式。电磁感应模块中,学生将比较全面地学习物理学及其技术应用,了解它与社会发展以及人类文化的互动作用当今社会科技飞速发展,比如金属探测器的应用,无电池手电筒,电磁式扬声器等,都是电磁感应在生活的应用。
参考文献
[1]高中物理电磁学的解题方法研究[J].殷绮霞.学周刊.2018(03).
[2]高中物理解题规范要求及策略指导[J].杨中甫.考试周刊.2014(86).