2022年电磁感应与力学能量综合问题教案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案电磁感应与力学、能量的综合问题 教学目标学问与技能：1、加强感应电动势的求算公式、楞次定律、右手定就与左手定就的懂得与应用 2、能深化懂得并娴熟处理电磁感应如干综合问题（电路、力学、能量、图像）过程与方法：问题分类处理,讲练一一对应,留意同一类问题的方法总结；情感、态度、价值观：提高同学的分析综合才能和解决实际问题的才能,帮忙同学克服畏难的心情；重难点1. 电磁感应中的动力学问题2. 电磁感应中的能量问题教学过程：一、学问点回忆：1 力： F 安 = F 合= 电源：2 电与磁 电路：电量： 1. 求解电磁感应中电路问题的关键是清晰内电路和外电路；“ 切割” 磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“ 电源” ,而其余部分的电路就是外电路； 2. 几个公式：电源内部电流由负极到正极 感生电动势该部分导体的电阻,相当于内电阻,动生电动势 E=BLv（B、L、v 两两垂直）2 BL E E NBS 2q 为通过电源的总电荷量；sint感生电荷量与磁通量变化的时间无关,3. 解决此类问题的基本步骤：定电源画电路 列方程二、电磁感应与动力学问题 例 1 如下列图,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距 1m,导轨平面与水平面成 =37° 角,下端连接阻值为 R的电阻匀强磁场方向与 导轨平面垂直质量为 0.2 kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直 并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为 0.25. 求1 金属棒沿导轨由静止开头下滑时的加速度大小；名师归纳总结 2 当金属棒下滑速度达到稳固时,电阻R 消耗的功率第 1 页,共 4 页为 8W,求该速度的大小；3 在上问中,如 R=2 ,金属棒中的电流方向由a 到 b,求磁感应强度的大小和方向 g=10m/ s 2,sin 37° =0.6 , - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案方法总结：电磁感应和力学问题的综合, 其联系桥梁是磁场对感应电流的安培力,由于感应电流与导体运动的加速度有相互制约的关系,这类问题中的导体一般不是做匀变速运动,而是经受一个动态变化过程再趋于一个稳固状态,故解这类问题时正确 进行动态分析确定最终状态是解题的关键； 1. 受力情形、运动情形的动态分析、摸索路线是：导体受力运动产生感应电 动势感应电流通电导体受安培力合外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化 , 周而复始地循环, 直至最终达到稳固状态, 此时加速度为 零,而速度 v 通过加速达到最大值, 做匀速直线运动或通过减速达到稳固值做匀 速直线运动； 2. 解决此类问题的基本步骤（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律（包括右手定就）求出感应电动势的大 小和方向；（2）依据全电路欧姆定律,求出回路中的电流强度；（3）分析导体的受力情形（包含安培力,可利用左手定就确定所受安培力的方 向）；（4）列出动力学方程或平稳方程, 或运动学方程, 或能量守恒方程, 然后求解；变式训练：如下列图,电阻不计的平行金属导轨MN和 OP水平放置, MO间接有阻值为 R的电阻,导轨相距为 d,其间有竖直向下的匀强磁场, 磁感强度为 B质 量为 m、电阻为 r 的导体棒 CD垂直于导轨放置,并接触良好用平行于 MN的恒 力 F向右拉动 CD,CD受恒定的摩擦阻力 f ,已知 F>f问： 1CD 运动的最大速度是多少 . 2 当 CD达到最大速度后,电阻 R消耗的电功率是多少 . 3 当 CD的速度是最大速度的 少. 1/3 时,CD的加速度是多三、电磁感应与能量问题例 2（杆的模型）如下列图,两根正对的平行金属直轨道 MN、MN 位于同一水平面上,两轨道之间的距离 l =0.50m.轨道的 MM 端之间接一阻值 R=0.40 的定值电阻, NN 端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道 NP、NP 平滑连接,两半圆轨道的半径均为 R0=0.50m.直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64T 的匀强磁场中,磁场区域的宽度 d=0.80m,且其右边界与 NN 重合现有一质量 m=0.20kg、电阻 r =0.10 的导体杆 ab 静止在距磁场的左边界 s=2.0m处在与杆垂直的水平恒力 F=2.0N 的作用下 ab 杆开头运动, 当运动至磁场的左边界时撤去F,结果导体杆ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点 PP .已知导体杆 ab 在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆 ab与直轨道之间的动摩擦因数 =0.10,轨道的电阻可忽视不计, 取 g=10m/s 2, 保留两位小数 求： 1 导体杆刚进入磁场时,通过导体杆上的电流大小和方向；名师归纳总结 2 导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电第 2 页,共 4 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案荷量；3 导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热方法总结：电磁感应中的能量转化问题1. 电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程,电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用；因此要维护安培力存在, 必需有“ 外力”克服安培力做功； 此过程中, 其他形式的能转化为电能； “ 外力” 克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能；当感应电流通过用电器时, 电能又转化为其他形式的能； 同理,安培力做功的过程, 是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能； 2. 电能求解思路主要有三种：利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；利用能量守恒求解： 开头的机械能总和与最终的机械能总和之差等于产生的电能；利用电路特点来求解：通过电路中所产生的电能来运算； 3. 解电磁感应现象中的能量守恒问题的一般步骤：在电磁感应中, 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路就相当于电源；分析清晰有哪些力做功,就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化,应特殊留意对下面第c 条的懂得和应用； b. 有重力做功,重力势能必定发生a. 有摩擦力做功,必有内能产生；变化；c. 克服安培力做功,必定有其他形式的能转化为电能,并且克服安培力做多少功,就产生多少电能；d. 假如是安培力做正功,就是电能转化为其他形式的能；列有关能量的关系式；2. 解决此类问题的一般步骤（1）明确图象的种类,即是Bt 图仍是图,或者 Et 图、 I t 图等；（2）分析电磁感应的详细过程；（3）结合法拉第电磁感应定律、 欧姆定律、 牛顿定律等规律写出函数方程 , 依据函数方程,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等；（4）画图象或判定图象；3、方法：对比法、挑选法、排除法、特殊代入法、极限法等变式训练：如图 4 所示 , 两条足够长的平行光滑金属导轨 , 与水平面的夹角为 ,该空间存在着两个磁感应强度大小均为 B 的匀强磁场区域和 , 区域的磁场方向垂直导轨平面对下 , 区域的磁场方向垂直导轨平面对上 , 两匀强磁场在斜面上的宽度均为 L, 一个质量为 m、电阻为 R、边长为 L 的正方形金属线框 , 由静止开头沿导轨下滑 , 当线圈运动到 ab 边刚越过 ee 即做匀速直线运动 ; 当线框刚好有一半进入磁场区域时 , 线框又恰好做匀速直线运动 . 求: 1 当线框刚进入磁场区域时的速度 v. 2 当线框刚进入磁场区域时的加速度 . 3 当线框刚进入磁场区域到刚好有一半进入磁场区域名师归纳总结 的过程中产生的热量Q. 第 3 页,共 4 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案课后练习名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 4 页