电磁感应中的力与能量问题.优秀PPT.ppt

电磁感应中的力与能量问题.1现在学习的是第1页，共19页考纲要求考纲要求53电磁感应现象电磁感应现象54感应电流的产生条件感应电流的产生条件55法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 楞次定律楞次定律限于限于导线导线方向与磁方向与磁场场方向、运方向、运动动方向垂直的情况；有关反方向垂直的情况；有关反电电动势动势的的计计算不作要求算不作要求 56互感互感 自感自感2现在学习的是第2页，共19页 楞次定律 感应电流具有这样的方向，总要阻碍引起感应电流的 。右手定则导体切割磁感线感应电流的磁场感应电流的磁场 磁通量的变化磁通量的变化 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,即E=n（/t）一、知识回顾：磁场变化引起：E=n（/t）S导体切割磁感线引起：E=Blvsin1、感应电流的方向 2、法拉第电磁感应定律3现在学习的是第3页，共19页2010年年2009年年2008年年感感应电应电流流的的产产生和生和方向方向山山东东卷卷21浙江卷浙江卷17，宁夏卷，宁夏卷19宁夏卷宁夏卷16，海南卷，海南卷10电电磁感磁感应应定律、自定律、自感感广广东东卷卷16，全国卷，全国卷17，江苏卷江苏卷2 2，上海上海卷卷19，江苏卷江苏卷4 4，北京，北京卷卷19，湖南卷，湖南卷21等等重重庆庆卷卷20，山，山东东卷卷21，安徽卷安徽卷20等等江苏卷江苏卷8 8，广东卷，广东卷18，上海卷上海卷10，北京卷，北京卷22等等电电磁感磁感应应综综合合全国卷全国卷18，安徽卷，安徽卷20，福建卷，福建卷21，四川，四川卷卷20，天津卷，天津卷11，江江苏卷苏卷1313，重，重庆庆卷卷23，上海卷上海卷32等等天津卷天津卷4，江苏卷江苏卷1515，广广东东卷卷18，福建卷，福建卷18，上海卷上海卷24，全国卷，全国卷24，北京卷，北京卷23等等全国卷全国卷22，上海卷上海卷24，山，山东东卷卷22，江苏江苏卷卷14144现在学习的是第4页，共19页E IF安a vF合电磁学规律电磁学规律力学规律力学规律 电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、左手定则、右手定则、安培力的计算公式等力学中的有关规律，如物体的平衡条件、牛顿运动定律、功与功率的概念、动能定理、能量守恒定律等二、基本思路“法法”“欧欧”“安安”“楞楞”“牛牛”5现在学习的是第5页，共19页水平面上两根足够长的金属导轨MNPQ平行固定放置，间距为l，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m、电阻为r的金属棒ab，整个装置处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向下，如图所示。金属棒ab始终与导轨接触良好且垂直，不计导轨电阻及一切摩擦。开始时磁感强度为开始时磁感强度为B0 0，且且MabP构成边长为构成边长为l的正方形。若的正方形。若从从t=0=0时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为k（k 0），若保持棒静止，求，若保持棒静止，求t=t1 1秒时需加的垂直于棒的水平秒时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？拉力为多大？6现在学习的是第6页，共19页开始时磁感强度为开始时磁感强度为B0 0，且且MabP构成边长为构成边长为l的正方形。若的正方形。若从从t=0=0时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为时刻起，磁感强度均匀增加，每秒增量为k（k 0），若保持棒静止，若保持棒静止，求求t=t1 1秒末时需加的垂直于棒的水秒末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？平拉力为多大？感应电动势t=t1秒时，感应电流由平衡条件：FAFRrlmB7现在学习的是第7页，共19页现用一现用一恒力恒力F沿轨道方向拉金属棒沿轨道方向拉金属棒ab，使之由静止沿导轨，使之由静止沿导轨向右做直线运动。求：向右做直线运动。求：金属棒金属棒ab达到的稳定速度达到的稳定速度v1为多大？为多大？当金属棒当金属棒ab沿导轨运动距离为沿导轨运动距离为s时获得稳定速度，此过程时获得稳定速度，此过程电阻电阻R上产生焦耳热上产生焦耳热Q1为多大？为多大？由静止运动距离由静止运动距离s的过程中流过金属棒的过程中流过金属棒ab的电量的电量q1为多为多大？大？RrlmBRrlm8现在学习的是第8页，共19页FA棒的速度稳定时，对棒由平衡条件得：棒的速度稳定时，对棒由平衡条件得：现现用用一一恒恒力力F沿沿轨轨道道方方向向拉拉金金属属棒棒ab，使使之之由由静静止止沿沿导导轨轨向向右做直线运动。求：右做直线运动。求：金属棒ab达到的稳定速度v1为多大？静止静止匀速直线运动匀速直线运动匀加速（匀减速）直线运动匀加速（匀减速）直线运动小结：中学阶段常见的几种稳定状态有：小结：中学阶段常见的几种稳定状态有：；。vtv1t1RrlmB9现在学习的是第9页，共19页对棒由静止达对棒由静止达v1过程中列动能定理过程中列动能定理：现现用用一一恒恒力力F沿沿轨轨道道方方向向拉拉金金属属棒棒ab，使使之之由由静静止止沿沿导导轨轨向右做直线运动。求：向右做直线运动。求：当当金金属属棒棒ab沿沿导导轨轨运运动动距距离离为为s时时获获得得稳稳定定速速度度，此此过程电阻过程电阻R上产生焦耳热上产生焦耳热Q1为多大？为多大？小结：功能分析：求小结：功能分析：求能量守恒定律或动能量守恒定律或动能定理能定理强调：强调：安培力做负功，将其它形式能量转化为安培力做负功，将其它形式能量转化为 。系统的电能系统的电能RrlmBFA10现在学习的是第10页，共19页 现现用用一一恒恒力力F沿沿轨轨道道方方向向拉拉金金属属棒棒ab，使使之之由由静静止止沿沿导导轨向右做直线运动。求：轨向右做直线运动。求：由由静静止止运运动动距距离离s的的过过程程中中流流过过金金属属棒棒ab的的电电量量q1为为多大？多大？小结小结：电量分析：求电量分析：求 sRrlmBs11现在学习的是第11页，共19页思考：思考：当改变恒力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会改变，若棒与导轨间不光滑，有摩擦，你能大致地画出v-F的关系图吗？直线的横截距表示金属棒ab受到的滑动摩擦力f，由截距可求得滑动摩擦力f（或动摩擦因数为）FAf由v-F的关系图线的横截距可求得什么物理量？fRrlmB12现在学习的是第12页，共19页思考：思考：若外力的功率恒定为若外力的功率恒定为P，金属棒，金属棒ab达到的稳定速度达到的稳定速度v2为多大？为多大？速度稳定时对棒由平衡条件：FARrlmB13现在学习的是第13页，共19页反过来若题中给出 F=kt+C 的图线FARrlmB思考：思考：若在外力作用下，金属棒若在外力作用下，金属棒ab由静止开始以由静止开始以加速度加速度a作匀加速直线运动，并开始计时。求作匀加速直线运动，并开始计时。求t秒末秒末外力的功率外力的功率P为多大？为多大？可知截距表示什么？14现在学习的是第14页，共19页(3)若当金属棒ab运动到某位置x0时撤去外力，并以P为坐标原点O，PQ方向为x轴正方向建立坐标系。设法让金属棒从x0处以v0的初速度沿x轴负方向做加速度大小为a的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用，且aMPb部分的总电阻随金属棒的位置而变化。求：金属棒ab运动s时回路产生的焦耳热Q；导轨中aMPb部分的总电阻Rz随金属棒ab的位置x变化的函数关系；金属棒ab沿x轴负方向运动时间t过程中通过ab的电量q。rlmBa匀减速直线运动匀减速直线运动15现在学习的是第15页，共19页金属棒仅受安培力作用，其大小FAma，回路产生的焦耳热等于克服安培力做的功，QFAs=masrlmBFAa而：而：由于棒做匀减速运由于棒做匀减速运动动，16现在学习的是第16页，共19页“会聚式网络建构会聚式网络建构”电磁感应问题电磁感应问题水平单棒水平单棒（2）外力为恒力）外力为恒力F（2）外力的功率恒定为）外力的功率恒定为P（3）外力均匀变化，以）外力均匀变化，以a作匀加速作匀加速（4）撤去外力以）撤去外力以a匀减速匀减速（1）保持静止而磁场变化）保持静止而磁场变化2009上海上海242010上海上海322000上海上海232004上海上海232007上海上海23 本节课以水平放置在“”导轨上的单棒为研究对象，讨论了静止、变加速、匀加速、匀减静止、变加速、匀加速、匀减速速过程中力与能量问题。17现在学习的是第17页，共19页 其实其实不管电磁感应的题目类型怎么多、综合性怎么强、与前面的知识联系怎么多，也不管是分析力与运动关系问题，还是分析功能关系问题，解决问题关键：有两点值得强调：(1)a、v、s的变化过程分析的变化过程分析；(2)最终稳定状最终稳定状态分析。态分析。18现在学习的是第18页，共19页谢谢！请批评指正！谢谢！请批评指正！19现在学习的是第19页，共19页