1、公開(kāi)課電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)及能量問(wèn)題公開(kāi)課電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)及能量問(wèn)題 各位專(zhuān)家老師蒞臨指導(dǎo) 江蘇省興化中學(xué) 姜曉軍熱 烈 歡 迎 各位專(zhuān)家老師蒞臨指導(dǎo) 江蘇省興化電磁感應(yīng)動(dòng)力學(xué)及能量問(wèn)題電磁感應(yīng)動(dòng)力學(xué)及能量問(wèn)題模型構(gòu)建 ：光滑水平放置的金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，連接一電阻R，質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好，其余部分電阻不計(jì)。平面內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B有哪些辦法能讓導(dǎo)體棒ab沿著導(dǎo)軌向右移動(dòng)？情景創(chuàng)設(shè) 模型構(gòu)建 ：光滑水平放置的金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，連接一電阻R，質(zhì)公開(kāi)課電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)及能量問(wèn)題光滑水平放置的金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌間連接一電阻R，質(zhì)量為m，電阻為r的金屬

2、棒ab與導(dǎo)軌接觸良好，其余部分電阻不計(jì)。平面內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 問(wèn)題1：施加恒定外力F后，ab棒的加速度a，速度v如何變化？探究一 水平軌道光滑水平放置的金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌間連接一電阻R，質(zhì)量為mv動(dòng)力學(xué)角度分析：F安vaa、v同向當(dāng)F安=F時(shí)，a=0,速度達(dá)到最大vm勻速解：運(yùn)動(dòng)特征：加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻速。F=F安=BIL=B2L2Vm/（R+r)可得：vm=F(R+r)/B2L2vmtv斜率變小v動(dòng)力學(xué)角度分析：F安vaa、v同向當(dāng)F安=F時(shí)，a=0,速光滑水平放置的金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌間連接一電阻R，質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好，其

3、余部分電阻不計(jì)。平面內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 問(wèn)題2：當(dāng)ab棒速度為v時(shí)，求電路消耗的電功率P電，安培力的功率P安分別是多少？光滑水平放置的金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌間連接一電阻R，質(zhì)量為m問(wèn)題2.當(dāng)ab棒速度為v時(shí)，求電路消耗的電功率P電，安培力的功率P安分別是多少？結(jié)論：外力克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能F安問(wèn)題2.當(dāng)ab棒速度為v時(shí)，求電路消耗的電功率P電，安培力的光滑水平放置的金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌間連接一電阻R，質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好，其余部分電阻不計(jì)。平面內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 問(wèn)題3：施加恒定外力F后，

4、能量如何變化？能不能從能量的視角求ab棒的最大速度？光滑水平放置的金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌間連接一電阻R，質(zhì)量為mvF安vaa、v同向a=0,v最大勻速能量：動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)F安拉力做功(其他形式能）電能、動(dòng)能內(nèi)能電能內(nèi)能拉力做功(其他形式能）解：勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)：P拉=P熱能量角度分析：vF安vaa、v同向a=0,v最大勻速能量：動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)F安拉力兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為的絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌間連接一電阻R，質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒ab與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，其余部分電阻不計(jì)，整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下。不計(jì)它們之間的摩擦，重力加速度為g。 問(wèn)題1：讓

5、ab棒靜止下滑，ab棒加速度a ，速度v如何變化？能量如何轉(zhuǎn)化？探究二 傾斜軌道兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為的絕緣斜面上，導(dǎo)軌間vmgNF安va、v同向a能量：動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)電能內(nèi)能EI重力勢(shì)能v最大勻速a=0動(dòng)力學(xué)：?jiǎn)栴}1：讓ab棒靜止下滑，ab棒速度v，加速度a如何變化？能量如何轉(zhuǎn)化？?jī)?nèi)能重力勢(shì)能電能、動(dòng)能vvmgNF安va、v同向a能量：動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)電能內(nèi)能EI重力勢(shì)能問(wèn)題2：從動(dòng)力學(xué)和能量?jī)蓚€(gè)角度，求下滑過(guò)程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值。 mgNF安解（1）動(dòng)力學(xué)角度：當(dāng)ab棒穩(wěn)定下滑 時(shí)，F(xiàn)安=mgsin（2）能量角度：當(dāng)ab棒穩(wěn)定下滑時(shí)，重力勢(shì)能僅向電能轉(zhuǎn)化，重力的功率等于電阻發(fā)

6、熱功率，即如果=900 ,vm多大？v問(wèn)題2：從動(dòng)力學(xué)和能量?jī)蓚€(gè)角度，求下滑過(guò)程中，ab桿可以達(dá)到拓展1：若ab棒與導(dǎo)軌間有摩擦，且動(dòng)摩擦因數(shù)為，則ab棒穩(wěn)定時(shí)的速度多大？mgNF安f解：ab棒達(dá)穩(wěn)定時(shí)，合外力為零。拓展1：若ab棒與導(dǎo)軌間有摩擦，且動(dòng)摩擦因數(shù)為，則ab棒穩(wěn)拓展2：若無(wú)摩擦，棒由靜止運(yùn)動(dòng)到穩(wěn)定速度時(shí)，電路產(chǎn)生的熱量為Q，則剛達(dá)穩(wěn)定速度時(shí)桿的位移有多大？這是過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化解：到達(dá)穩(wěn)定的過(guò)程中：重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和電能，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。mgNF安拓展2：若無(wú)摩擦，棒由靜止運(yùn)動(dòng)到穩(wěn)定速度時(shí)，電路產(chǎn)生的熱量為拓展3：若無(wú)摩擦，現(xiàn)以功率恒為P，方向沿斜面向上的拉力使棒由靜止向上運(yùn)動(dòng)

7、位移為x時(shí)達(dá)到穩(wěn)定速度，電路產(chǎn)生的熱量為Q，則（1）穩(wěn)定時(shí)的速度為多大？（2）棒從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時(shí)間為多少？mgNFF安穩(wěn)定狀態(tài)，力平衡拓展3：若無(wú)摩擦，現(xiàn)以功率恒為P，方向沿斜面向上的拉力使棒由拓展3：若無(wú)摩擦，現(xiàn)以功率恒為P，方向沿斜面向上的拉力使棒由靜止向上運(yùn)動(dòng)位移為x時(shí)達(dá)到穩(wěn)定速度，電路產(chǎn)生的熱量為Q，則穩(wěn)定時(shí)的速度為多大？棒從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時(shí)間為多少mgNFF安過(guò)程W=Pt（2）棒從靜止到達(dá)穩(wěn)定速度的過(guò)程中：拉力所做的的功轉(zhuǎn)化為棒的重力勢(shì)能、動(dòng)能和電路產(chǎn)生的焦耳熱。拓展3：若無(wú)摩擦，現(xiàn)以功率恒為P，方向沿斜面向上的拉力使棒由公開(kāi)課電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)及能量問(wèn)題課

8、 堂 小 結(jié)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng) 2.處理該類(lèi)問(wèn)題時(shí)，我們可以通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析，動(dòng)力學(xué)、能量、電路多管齊下，抓住穩(wěn)態(tài)或全過(guò)程分析解決問(wèn)題。 1、電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題并不是孤立的，而是常常體現(xiàn)在動(dòng)力學(xué)、電路等問(wèn)題相聯(lián)系。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 感應(yīng)電流磁場(chǎng)力電磁感應(yīng) 閉合電路 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用阻礙 課 堂 小 結(jié)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng) 2.處理該類(lèi)問(wèn)題時(shí)，我們可以通感謝蒞臨指導(dǎo)感謝蒞臨指導(dǎo)AD達(dá)標(biāo)檢測(cè) AD達(dá)標(biāo)檢測(cè) 圖4BC圖4BC 3(2014江蘇卷,13)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，長(zhǎng)為3d，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，在導(dǎo)軌的中部刷有一段長(zhǎng)為d的薄絕緣涂層。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直，且僅與涂層間有摩擦，接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R，其他部分的電阻均不計(jì)，重力加速度為g。求： (1)導(dǎo)體棒與涂層間的動(dòng)摩擦因數(shù)； (2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v； (3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中， 電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q。