电磁感应中的图像问题

电磁感应中的图像问题（精选三篇）

电磁感应中的图像问题 篇1

关键词：图像法,电磁感应,归类分析,优势,作用

随着新课改的实施, 对学生进行综合素质教育成为教育中的重点问题, 尤其是在最近几年的高考理科大综合学科考试中, 有关图像和图形的变换试题是一个热门的出题方向, 这种题型可以检测学生对所学知识运用的灵活性, 同时也可以检测学生的应变能力。物理学科本身就是一门更深层次的科学素养学科, 从实验科学、物理实验的学习中去收集、处理数据。本文将对图像法在处理电磁感应问题方面的优势进行研究, 对培养学生的作用进行分析。

1 图像法处理电磁感应问题的归类分析

1.1 利用图像选择或对照处理电磁感应问题

在电磁感应试题中, 有时候会出现多个图像, 需要学生去分析、判断, 对待这样的问题, 可以采用图像选择排除法, 逐个分析图像图像, 将错误的图像一一排除, 最终选择确的图像来解决这个电磁感应问题;还可以采用将图像进行对照的方式, 按照题目要求, 在对照后获得一个正确的电磁感应图像。解决这样的问题, 关键是做好图像分析功能, 分析有关电磁感应的物理过程或对电磁感应状态的变化特点进行掌握等。

1.2 利用图像转换解决电磁感应问题

在进行图像转换过程中, 必须先找出已知的电磁感应规律或电磁感应过程的图像, 并使用正确的读取方法对图像进行提取, 利用图像间的关联关系就行已知图像的图像转换。

1.3 利用图像分析解决电磁感应问题

使用定性分析, 可以使电磁感应原理清晰的在物理图像中得到显示, 以水平轴和垂直轴代表电磁感应的量, 通过物理概念、公式、定理和定律对电磁感应图像的物理意义作出准确的分析和判断;对于定量的电磁感应图像以及图像之间的关系, 要以搞清电磁感应量和物理量的函数关系为主要目的, 并注意电磁感应量的单位转换, 要认真挖掘图像中的隐含条件, 明确的图表区域, 对图像在某位置的斜率 (或绝对值) 在垂直轴和水平轴截距线所示的位置进行标示, 对图像的物理意义进行描述。

1.4 利用图像应用解决电磁感应问题

利用图像的应用方法来解决电磁感应问题主要是根据题意的输出之间的关系来确定电磁感应的物理量, 利用视觉图像的抽象表示, 对简单的电磁感应过程之间的几何关系进行理解, 并利用图像去分析和解决电磁感应的问题。

2 图像法在处理电磁感应问题方面的优势

2.1 可运用图像直接解题

例题分析:一对平行光滑轨道被放置在一个水平面上, 两轨道间距l为0.2 m, 电阻R=1.0Ω, 有一导体棒被静止放置在轨道上, 和两个轨道垂直, 杆及轨道的电阻可以忽略不计, 整个装置周围是磁感应强度为B=0.5 T均匀的磁场, 磁场方向垂直轨道面向下。沿轨道杆的方向有一个外力F做匀加速运动, 测得力F和时间t关系。求杆的质量m和加速度a。

例题分析:导体杆在轨道初速度为零开始做加速直线运动, 可以用v表示瞬时速度, t表示时间, 则杆切割磁感线产生的感应电动势为:E=BlV=BLat,

闭合回路中的感应电流为:, 由安培力公式和牛顿第二定律得:F-llB=ma,

得:

在图像上取两点: (0, 1) (28, 4) 代入解方程组得:a=10m/s2, m=0.1 kg。

2.2 图像还可应用于实验

电磁感应知识是利用抽象性、复杂性的物理规律将知识有选择的具体表现出来, 直接准确地反映物理量之间的关系, 学生可以从电磁感应的图像中很容易看到物理量之间关联的关系, 从而发现电磁感应的特征和电磁感应的规律。

2.3 应用图像可以触发灵感, 另辟蹊径

从整体图像, 可以看到电磁感应的动力学过程清晰显示, 使学生在学习知识时能够拓展更加清晰的思路, 可以增加思维的广度。电磁感应的许多问题用其他的方法来解决是很困难的, 但是用图像法解决这个问题往往相对简单。

3 学生应明确的图像法学习问题

有很多学生使用图像来解决电磁感应的问题, 往往还更容易出错, 究其原因, 主要是因为对图像的认识不够清晰。所以, 想要很好的使用图像法来来解决电磁感应相关的问题, 就必须要从根本上认清以下几个问题。

(1) 物理图像上的“点”代表什么物理状态。对“点”进行认真的分析, 尤其是对电磁感应知识中的几个特殊的“点”, 要正确去理解其物理意义。这些点主要有截距点、交点、极值点、拐点等。

(2) 对于图像线条以及曲线、切线的斜率通常都会有一个明确的物理意义, 在学习中必须要弄清楚这是什么电磁感应, 有什么含义。

(3) 还要掌握图像所表示的电磁感应的物理量的大小值, 坐标轴所围的区域那些数值所代表的电磁感应量都是什么。

(4) 要能将图像的形状结合其斜率找出其中隐藏的物理意义。

4 图像法对培养学生的作用

4.1 使学生在解题能力上得到提高

高中物理在知识具有更深的深度, 电磁感应相关知识就具有代表性。在进行学习的时候, 有的学生能理解教师的分析, 但是一旦题目发生变化, 学生处理起来就有些难度。最主要的原因是学生没有真正理解题意, 对如何进行解题的方法掌握的不足, 缺乏对电磁感应相关知识的类比及知识的转化。这就使学生在学习电磁感应知识的时候, 不能找到正确的解题方式去解题, 老师也不能找到比较合理的解题方式传授给学生。更重要的是, 通过对同类型的电磁感应试题解答, 学生不懂得从相似的题目中找到共同点, 去使用同样的方法解答。而图像法在电磁感应学习中的应用, 可以使学生在解题能力上得到提高。

4.2 激发学生的创新意识, 提高学生的综合能力

图像法的学习是对电磁感应知识实施的具体和抽象的组合。利用电磁感应知识描述的物理过程动态改变形象, 使得在学习电磁感应知识时更直观、更清晰的描述电磁感应发生的物理过程, 学生可以更容易理解电磁感应的视觉印象, 可以使学生对电磁感应的性质和物理概念做更多的深入讨论, 利用图象法使得电磁感应知识图像清晰简化, 可以清晰的分析电磁感应的问题。通过图像法的学习, 在学生充分掌握知识的基础上, 进一步拓展了学生对电磁感应知识的理解范围和深度, 有力的将电磁感应知识与其余的物理知识以及其他学科知识有机的结合, 激发学生的创新意识, 培养创新能力, 提高学生的综合能力。

4.3 应用图像法学习使学生做到了三会

(1) 会识图:认识图像, 理解图像的物理意义。

(2) 会作图:依据物理现象、物理过程、物理规律作出图像, 且能对图像进行变形或转换。

(3) 会用图:能用图像分析实验.用图像描述复杂的物理过程, 用图像法来解决物理问题.为进一步增强对图像的认识, 对物理知识的学习是大有帮助的。

5 结语

综上所述, 图像法在处理电磁感应问题方面还是具有很多优势的, 尤其是现代的教育对学生能力的考察不仅仅是单一的知识掌握程度考察, 而是对学生的综合素质进行考察, 这也是近几年高考中综合素质题越来越多的原因, 利用图像法培养学生解答电磁感应题的能力, 使学生的会识图、会作图、会用图, 使学生的综合素质得到提高。

参考文献

[1]戴建华.电磁感应中图像问题分析[J].中学生数理化:高二版, 2011 (10) .

[2]王雪芳.关于电磁感应中图像问题的归类[J].考试周刊, 2012 (43) .

[3]孙东飞.从电磁感应现象中培养学生的类比思维[J].试题与研究:教学论坛, 2009 (18) .

[4]孟祥妹.巧用高中物理图像法处理问题[J].科学大众, 2009 (4) .

1.9静电场中的图像问题教案 篇2

重/难点

重点：理清描述电场的图像有哪几种情况。难点：如何求解静电场中的图像问题。

重/难点分析

重点分析：在高中物理静电场中，我们都已经注重带电粒子在电场中的运动，我们还应重视描述电场本质的图像。描述电场的图像有以下两种情况，一种是直接在坐标系中用电场线或等势线描述电场的分布，另一种是描述电场的本质的物理量随距离或其他量的变化关系图像，如场强随坐标轴变化的函数图像，电势随坐标轴变化的函数图像，电势能随坐标轴变化的图像。

难点分析：解答该类型题关键是要读懂图像的意义，即坐标轴，坐标原点，斜率，交点坐标，变化趋势等的物理意义，同时结合题意，读懂已知条件，以及提出的问题，根据电场强度的定义式和电势的基本公式解决问题。同时一定要根据图像描述的内容找出对应我们学习过的静电场的模型，场源可能是点电荷，也可能是电偶极子，还可能是带电平板等。

突破策略

一、在坐标系中用电场线或者等势线来描述电场 知识准备：

1、等势线和电场线互相垂直；

2、等势线密的部分电场强度大；

3、电势沿着电场线电势越来越低。

例1.其中某部分静电场的分布如图所示。虚线表示这个静电场在xoy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于ox轴、oy轴对称。等势线的电势沿x轴正向增加。且相邻两等势线的电势差相等。一个电子经过P点（其横坐标为-x0）时，速度与ox轴平行。适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在ox轴上方运动。在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度vy随位置坐标x变化的示意图是（）

题目分析：根据等势线与电场线垂直和电势变化的情况从而画出经过p点的电场线（画时先在经过的等势线上的点作一小段垂线，再用平滑的曲线连接起来），然后根据受力情况求出物体在y轴方向的加速度和水平方向的加速度，得出物体在水平方向的速度和竖直方向速度变化情况。这其实是运动的合成与分解的问题。

解：由于等势线的电势沿x轴正向增加，等势线与电场线垂直，故可做出经过P点的电场线如图所示，电子所受的电场力与场强方向相反，故电子受到一个斜向右下方的电场力，这个力可以分解为沿x轴正方向的力和沿y轴负方向的力，所以粒子从-x0开始沿x轴正方向做初速度为v的加速度运动；沿y轴的负方向做初速度等于0的加速运动，所以沿y轴方向的速度方向向下，为负值，故A、C错误。

电子通过y轴后受到的电场力斜向右上方，故沿y轴负方向减速运动； 又由于在x轴方向始终加速，故在水平方向通过相同的位移时间变短，根据

Δvy=ayΔt，故通过相同的水平位移，竖直方向速度变化量减小，到达x0时, vy还没有减小到0。故D正确。

二、描述电场的本质的物理量随距离或其他量的变化关系图像，场源可能是点电荷，解答该类型题除了要读懂图像的意义，还要结合我们学习过静电场模型，找出图像与模型的联系，使艰难的的图像问题豁然开朗。

例2.空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示。下列说法正确的是（）

A．O点的电势最低 B．x2点的电势最高 C．x1和-x1两点的电势相等 D．x1和x3两点的电势相等

分析：解答本题需掌握：电场线的切线方向表示空间该点的场强方向； 沿着电场线电势越来越低；

解答１： A、B、从图象可以看出，电场强度的大小和方向都沿x轴对称分布，沿着电场强度的方向，电势一定降低，故根据其电场强度E随x变化的图象容易判断，O点的电势最高，故A错误，B也错误； C、由于x1和x2两点关于y轴对称，且电场强度的大小也相等，故从O点到x1和从O点到x2电势降落相等，故x1和-x1两点的电势相等，因而C正确；D、由于沿着电场强度的方向，电势一定降低，故从O点到x1和从O点到 x3电势都是一直降落，故x1和x3两点的电势不相等，故D错误；故选C。点评：本题关键抓住沿着电场强度的方向，电势一定降低；然后结合图象得到电场强度的分布情况，再分析电势变化情况即可。

解答２：联系等量正电荷的连线的中垂线的中点两边的电场分布，答案立即就出来了，选择C。

例3.两带电量分别为q和-q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图（）

分析：考查电场的叠加。结合等量异种电荷的电场线分布情况分析，电场线的疏密程度反映场强的大小，电场线的切线方向反映电场强度的方向。

解答：由等量异种点电荷的电场强度的关系可知，在两电荷连线中点处电场强度最小，但不是零，从两点电荷向中点电场强度逐渐减小。故选A。

点评：本题关键是结合等量异种电荷的电场线分布情况分析，也可以结合点电荷的电场强度公式列式求解。

总之，只要我们结合题意，读懂图像的意义，根据图像描述的内容找出对应我们学习过的静电场的模型，再根据电场强度的定义式和电势的基本公式或功能关系来解决这类问题就比较容易。

突破反思

电磁感应中的图像问题 篇3

【摘要】《电磁学》是物理专业一门十分重要的基础课，涉及较多的后续课程。通过多年来的教学实践，笔者发现建立物理图像，抓住物理本质，提高学生的学习兴趣对于《电磁学》教学质量的提升具有十分重要的意义。

【关键词】物理图像 电磁学 教学方法改革

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）09-0171-02

近年来随着就业压力的增大，填报物理师范专业志愿的学生越来越少，生源的素质有所下降。此外，为了提高师范生的就业技能，留出更多的时间用于教育和生产实习，许多原本属于高年级的课程下放到低年级学习。在这样的背景下，教师的授课难度越来越大。《电磁学》是一门物理学专业的核心必修课，涉及较多的后续课程，例如《电动力学》、《电介质物理和器件》和《电路分析基础》等。通过多年来的教学实践，笔者发现建立物理图像，抓住物理本质，提高学生学习物理的兴趣对于《电磁学》教学质量的提升具有十分重要的意义。

什么是物理图像？不同的学者对这一概念的理解各有偏差。在大学物理中，物理图像不仅指两个物理量之间的函数关系，还指数学公式的物理内涵或物理过程演绎的规律性。通俗来讲，是指在学习物理公式的过程中脑子里建立的“画面感”——就是把事物之间的联系从理性认识变成感性认识最后固化成物理直觉。对于刚刚学了高等数学，并利用微积分等数学知识来演绎物理规律的学生而言，建立物理图像是很困难的。为了使低年级本科学生建立起清晰的物理图像，我们认为应当加强以下几个方面的工作：

一、物理规律与数学知识的有机结合

作为一名学习物理的学生，不应当将物理当成应用数学。数学是为了表达物理量之间的关系而引入的，而不是为了做计算引入的。例如，电磁场的麦克斯韦方程组，积分形式、微分形式乃至张量形式，从数学角度来说是截然不同的东西。从物理角度来说，尽管所用的数学语言越来越抽象，实际上表达的都是电场磁场的内在联系，物理图像上没有什么差别。物理学是实验现象和实验规律的总结，在授课过程中，教师应当尽可能先展示实验现象，让学生自己去总结物理规律，以建立初步的物理图像，这样才不会迷失于越来越复杂的数学推导。举例来说，在学习磁场的过程中，通过实验展示，学生很快会发现每一条磁感线都是闭合的。他们很容易接受“磁场是无源场”这一概念。然后在推导高斯定理时，因为磁场的无源性，对于一个封闭的曲面，不存在“磁单极子”接收磁感线，进去一条磁感线，必然会出来一条磁感线，因此磁场的高斯通量为零。然后通过严格的数学推导，将高斯定理的积分形式转变为微分形式，即磁场的散度为零。以后，学生在听到“散度为零”时，他就懂得里面存在一个无源的矢量场。这样，本来是基于实验得到的物理图像就变成基于数学公式联想到的物理图像，达到数学与物理有机结合的目地。从认知规律的角度，这是一种认知层次的提升。

二、物理抽象规律和过程的“可视化”

在学习电磁学的过程中，电场和磁场因为分别引入了电场线和磁感线作为形象化的手段，学生比较容易想象物理量的大小和方向。但是有些物理量比如能量，既看不见也摸不着也没有“能量线”之类的辅助手段，在授课过程中又如何让学生较好地掌握其物理图像呢？电磁学关于能量的学习一直是难点之一，涉及的能量种类繁多，包括点电荷体系的自能和互能、导体组的能量、电容器的储能以及通电线圈的储能等。例如贾起民等编著的《电磁学》一书中有近十处章节提及能量的问题[1]，其它如赵凯华版[2]和梁灿彬版[3]的《电磁学》也多次提及能量的问题，而且这些章节遍布全书。如果学生不明确每种能量说明的物理图像，不了解这些物理图像之间的联系和差别，只是死记硬背公式，一定会弄得头昏脑胀，甚至张冠李戴。因此，我们曾尝试依照循序渐进的规律，不拘泥于课本安排的授课顺序，将电场能量和磁场能量分别作为两个单独的体系，从学生熟悉的知识点——力作功和能量守恒定律出发，得到各种电荷体系的静电能量的场源表示形式，再经过数学推论得到能量密度的表示形式并推广到极化电场的情形，从中揭示了电场能量的物理本质。对于磁场能量也作了类似处理，最后水到渠成得到了电磁场的能量密度及能流的坡印亭矢量。在授课过程中，因为针对的是同一个知识点的变迁和演化，学生通过类比，容易针对每一种能量建立清晰的物理图像，而且在教学过程中，培养了学生的物理分析能力和数学逻辑思维能力，已初步取得了良好的教学效果。

综上所述，研究物理图像对本科教学的促进作用，将抽象的物理概念和规律具体化，使学生更好地掌握和理解电磁学的概念和规律是值得思考和有意义的问题。

参考文献

[1]贾起民，郑永令，陈暨耀.电磁学（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]赵凯华，陈熙谋.电磁学[M].北京：高等教育出版社，2003.

[3]梁灿彬，秦光戎，梁竹键.（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2004.

基金项目：