公开课《电磁感应中的动力学及能量问题》教学案中学教育高考中学教育中学课件.pdf

学习好资料 欢迎下载 课题：电磁感应中的动力学及能量问题 执教者 江苏省兴化中学 姜晓军 2015年 12月 25日【教学目标】1.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法 2.理解电磁感应过程中能量的转化情况 3.运用能量的观点分析和解决电磁感应问题【教学重点】1.分析计算电磁感应中有安培力参与的导体的运动及平衡问题 2.分析计算电磁感应中能量的转化与转移【教学难点】1.运用牛顿运动定律和运动学规律解答电磁感应问题 2.运用能量的观点分析和解决电磁感应问题【教学过程】一、自主预习（一）感应电流在磁场中所受的安培力 1.安培力的大小:F=BIL=。2.安培力的方向判断 (1)右手定则和左手定则相结合：先用 确定感应电流方向,再用 判断感应电流所受安培力的方向。(2)用楞次定律判断：感应电流所受安培力的方向一定和导体垂直切割磁感线运动的方向 。（二）电磁感应的能量转化 1.电磁感应现象的实质是 和 之间的转化。2.感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力 ，将 的能转化为 ，电流做功再将电能转化为 。3.电流做功产生的热量用焦耳定律计算,公式为 。二、合作探究 情景创设：光滑水平放置的金属导轨间距为 L，连接一电阻 R，质量为 m，电阻为 r 的金属棒 ab 与导轨接触良好，其余部分电阻不计。平面内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B。思考：有哪些办法能让导体棒 ab 沿着导轨向右移动？探究一 水平轨道 问题 1：施加恒定外力 F后，ab 棒的速度 v，加速度 a 如何变化？问题 2：当 ab 棒速度为 v 时，求电路消耗的电功率 P电，安培力的功率 P安分别是多少？问题 3：施加恒定外力 F后，能量如何变化？能不能从能量的视角求 ab 棒的最大速度？探究二 倾斜轨道 两根足够长的直金属导轨平行放置在倾角为的绝缘斜面上，导轨间距为 L，导轨间连接一电阻 R，质量为 m，电阻为 r 的金属棒 ab 与导轨垂直并接触良好，其余部分电阻不计，整套装置处于磁感应强度为 B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。不计它们之间的摩擦，重力加速度为 g。问题 1：让 ab 棒静止下滑，ab 棒速度 v，加速度 a 如何变化？能量如何转化？学习好资料 欢迎下载 问题 2：从动力学和能量两个角度，求下滑过程中，ab 杆可以达到的速度最大值。拓展 1：若 ab 棒与导轨间有摩擦，且动摩擦因数为，则 ab 棒稳定时的速度多大？拓展 2：若无摩擦，棒由静止运动到稳定速度时，电路产生的热量为 Q，则刚达 稳定速度时杆的位移有多大？拓展 3：若无摩擦，现以功率恒为 P，方向沿斜面向上的拉力使棒由静止向上运动位移为 x 时达到稳定速度，电路产生的热量为 Q，则（1）稳定时的速度为多大？（2）棒从静止至达到稳定速度所需要的时间为多少?三、总结归纳 四、达标检测 1.如图所示，电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑一段时间后闭合开关 S，则 S 闭合后()A.导体棒ef的加速度可能大于g B.导体棒ef的加速度一定小于g C.导体棒ef最终速度随 S 闭合时刻的不同而不同 D.导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒 2 两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图 4所示.除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放.则()A.金属棒的动能、重力势能与弹簧的弹性势能的总和保持不变 B.金属棒最后将静止，静止时弹簧伸长量为mgk C.金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为FB2L2vR D.金属棒最后将静止，电阻R上产生的总热量为mgmgk 3(2014 江苏卷,13)如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为 3d，导轨平面与水平面的夹角为，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g。求：(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数；(2)导体棒匀速运动的速度大小v；(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q。感应中动力学问题的分析方法理解电磁感应过程中能量的转化情况运用能量的观点分析和解决电磁感应问题教学重点分析计算电磁感应中有安培力参与的导体的运动及平衡问题分析计算电磁感应中能量的转化与转移教学难点运用牛电流在磁场中所受的安培力安培力的大小安培力的方向判断右手定则和左手定则相结合先用受安培力的方向用楞次定律判断感应电流所受安培力的方向一定和导体垂直切割磁感线运动的方向二电磁感应的能量转化电磁感应现象的实计算公式为二合作探究情景创设光滑平放置的金属导轨间距为连接一电阻质量为电阻为的金属棒与导轨接触良好其余部分电阻不计平面内有垂直纸面向里的匀强磁场磁感应强度为思考有哪些办法能让导体棒沿着导轨向右移动的能转