AP物理C：电和磁单元5电磁学
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个人进度检查 5
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电磁学
发展理解
在整个课程中，学生们探索了电和磁在我们日常生活中的重要作用。 第 5 单元通过电磁感应的概念和麦克斯韦方程的应用来研究电磁学。 通过活动和详细的实验室调查，学生将学习、应用和分析归纳的概念，并研究法拉第定律和楞次定律之间的关系。 此外，学生应利用他们在早期单元中获得的知识——特别是电荷、电流、电场和磁场——更好地理解麦克斯韦方程，并能够以数学方式证明和推理这些场是如何产生的 被生成。
建设科学实践
4.E 5.E 7.D
在第 5 单元中，学生不仅需要创建和使用表示（包括图形、方程式和数据表），还必须能够解释表示如何说明物理原理、过程、概念或理论。 学生将被要求使用表示以及数据和/或物理基本定律来提供推理来证明索赔的合理性。 在第 5 单元结束时，学生应该能够通过选择和遵循逻辑计算路径，熟练地从已知量中用单位和/或符号表达式计算未知量。 与第 4 单元一样，仅仅求解最终答案是不够的； 学生需要练习制作清晰、简洁、论证、推导和遵循逻辑路径的计算。
准备 AP考试
学生将需要确定变量和模型之间的关系来描述物理情况。例如，可能会要求学生确定当通过环路的磁通量发生变化或磁场是否打开和关闭时感应电流的变化。 在考试中，学生还需要根据科学推理做出断言或预测，例如使用楞次定律推断回路中感应电流的方向。学生经常纠结于磁场的方向，认为如果磁场指向环路，环路会感应出相反方向的磁场。但是，如果正确应用楞次定律，学生将理解它与磁通量的变化有关（即，感应场与磁通量的变化相反，而不是与磁场本身的方向相反）。
单位一览
CNV-9、FIE-6、ACT-4
话题
5.1 电磁学：电磁感应（包括法拉第定律和楞次定律）
建议的技能
1.D 选择表示的相关特征来回答问题或解决问题。
1.E 描述改变物理状况表征的条件或特征的影响。
6.D 评估结果或解决方案的合理性。
7.A 提出科学主张。
7.E 解释实验结果与更大的物理原理、定律或理论之间的联系。
CNV-10
话题
5.2 电磁学： 电感（包括 LR电路）
建议的技能
5.A 选择适当的定律、定义、数学关系或模型来描述物理情况。
6.B 应用适当的定律、定义或数学关系来解决问题。
6.C 计算一个未知量，其单位为 已知数量，通过选择并遵循逻辑计算路径。
7.D 使用物理原理或定律提供推理来证明索赔的合理性。
FIE-7
话题
5.3 电磁学： 麦克斯韦方程组
建议的技能
1.E 描述改变物理状况表征的条件或特征的影响。
4.C 线性化数据和/或确定最佳拟合线或曲线。
4.E 解释数据或图表如何说明物理原理、过程、概念或理论。
5.E 通过选择并遵循逻辑代数路径，从已知量推导出符号表达式。
7.D 使用物理原理或定律提供推理来证明索赔的合理性。
教学活动示例
此页面上的示例活动是可选的，旨在提供可能的方法来 将教学方法融入课堂。 教师不需要使用这些 活动或教学方法，并且可以自由更改或编辑它们。 下面的例子 是与 AP 社区的教师合作开发的，以分享他们学习的方式 方法教授本单元中的一些主题。 请参考教学方法 从第页开始的部分。 107 了解更多活动和策略示例。
活动主题建议活动
1 5.1 桌面实验
让学生在一圈线圈内旋转一块磁铁，并测量旋转速度、面积、线圈数量和感应的峰值电压。让学生据此估计磁铁产生的磁场强度。
2 5.1 定性推理
让学生定性地解释电磁制动的工作原理，包括电磁制动器的结构、电子制动器如何为电池充电以及电子制动器如何兼作电动机。
3 5.2 桌面实验
让学生构建自己的螺线管（或提供一个）并使用 RL 电路测量其电感（测量时间常数和 R 以获得 L）。让他们用铁或钢在电感器的铁芯中重复实验以获得增加的 L。
4 5.2 图形和开关
让学生 A 为电感器、电阻器 1 和电阻器 2 构建电流与时间和​​电压与时间的定量图，显示开关打开/关闭前后的电流/电压。然后学生 B 必须用开关 R1、R2、L 构建电路。
5 5.3 构造参数
让学生使用麦克斯韦方程来构建以下论点：为什么不可能有磁单极子，涡流是什么以及它们为什么存在，为什么完全在导电材料内的表面必须具有零净电荷，以及为什么必须有电流在地核内。
单位规划说明
使用下面的空间来规划你的单位方法
主题 5.1
电磁学：电磁感应（包括法拉第定律和楞次定律）
持久的理解
CNV-9
有一些定律使用对称性和微积分来推导数学关系，这些关系适用于包含磁场的物理系统。
学习目标
CNV-9.A
A.计算通过与磁场方向相关的任意方向的规则形状回路的磁通量。
B. 计算由于载流的长直导线穿过位于导线平面内且垂直于磁场定向的矩形区域而产生的磁场磁通量。
C.计算一个非均匀磁场的磁通量，该磁场的大小可能在一个坐标上变化，通过一个指定的矩形环，该矩形环垂直于磁场定向。
基本知识
CNV-9.A.1
磁通量是磁场矢量与环所包含的整个区域上的面积矢量的标量积。 磁通量的定义是：
基本知识
CNV-9.A.1
磁通量是磁场矢量与环所包含的整个区域上的面积矢量的标量积。 磁通量的定义是：
持久的理解
FIE-6
随时间变化的磁场会在导体中感应出电流。