电磁感应现象中的导轨问题(平衡与动力学)优质课

1、电磁感应现象中的力学问题（平衡与动力学方程）导学者桐庐中学郭金华学习目标：（一）知识与技能：1、熟知法拉第电磁感应定律、右手定则，安培力公式、左手定则，牛顿第二定律2、能解决电磁感应现象屮导轨上的力电综合问题（平衡与动力学方程应用）。（二）过程与方法：通过自主学习，介作交流等行为获得一条解决电磁感应现象屮力学问题的方法。（三）情感态度与价值观：提高口主学习的能力，合作交流的热情，养成在学习过程中注重寻找方法的意识。 学习重点：解决电磁感应现象中力学问题的方法得出。学习难点：综合问题的分析能力，灵活的思、维能力，方法意识的提高。课堂学习:x乂乂xrbr -41乂7 乂xm些自主学习合作交流例1：

2、如图：水平面上有两根相距为l=0.5m 的足够长的平行光渲金属导轨mn和pq,它们 的电阻可忽略不计，在m和p之间接有阻值为 r=30q的定值电阻,导体棒ab的电阻为r=1.0 q质量m=0.5kg,与导轨接触良好.整个装置处 于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应器强度 b=2t,问：（1）若导体棒在水平拉力作用卜以8m/s 的速度向右匀速直线运动，求该水平拉 力多大？导体棒速度达到最人速度10m/s时，求vl匚e_匚i/此时导体棒的加速度。 不平衡情况下的动态分析:（2）第（1）题中若某时刻，该水平拉 力突然变成3n,导体棒接下去将做什么 运动？求出该导体棒的授终速度？当该（3）写出导体棒最终

3、速度vm与所加水 平外力f的关系式，画出vm-f拉图像（4）若要该导体棒由静止开始做a=2m/s2 的匀加速直线运动，写出所盂水平拉力f 拉与时间的关系式条件变式自主学e = elv习合作交流例2：如图水平面上两根足够长平行 金属导轨，间距为l=0.5m, 一端接 电阻r=0.5 q ；导轨上静止放置一质 量m=0.5kg的金属杆（电阻不计）, 匀强磁场竖直向下，b=lto若金属 杆在水平恒力作用下最终做snvs的 匀速直线运动，已知动燃擦因数 “=0.4,重力加速度g=10m/s2,求:（1）该水平恒力f大小（2）当金 属杆速度为4m/s时的加速度a（3）写出导体棒最终速度v与水平 恒力f的

4、关系式，作ill v-f关系图。方法总结：e x-x fbil 运动分析平衡方程或牛顿 左手定则受力分析第二定律求解互手定则 画出电源（4）若金属杆由静止开始做加速度 为2m/s2的匀加速直线运动，写出f 表达式课堂摘记:课后拓展：模型有限题目无限，尝试研究同一模型的各种变式，并尝试自己出变式题。 三类常见的变式法：1、像题目例1屮的（1）（2）两小题，变换已知量与待求量。2、像题目例2将“光滑面”改成“粗糙面”等变换条件。3、水平面，竖直而，斜而三种场景模型的变换。变式题练习1、如图所示，两根足够长的金属直导轨mn、pq平行放置在倾角为6的绝缘斜面上, 两导轨间距为l, m、p两点间接有阻值

5、为r的电阻。一根质量为ni的均匀直金属杆 ab放在两导轨上，并与导轨垂直。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i侨向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑， 导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。问：（1）由b向a方向看到的装置如图2所示，请在此图屮画出ab杆卜滑过程屮某时刻 的受力示意图；（2）求在下滑过程中，ab it nj'以达到的速度最大值vmo（3）在加速下滑过程中，当ab杆 的速度大小为v时（v<vm）,求此时 ab杆中的电流及其加速度的人小；r2、如图所示，光滑竖直导轨顶端连接着一个电阻r=4q,导休棒质量 m=0.8kg

6、,电阻r=lq,磁感应强度b=4t,磁场、导体棒与轨道平面两 两垂直，现导体棒由静止开始竖直下落，下落过程与导轨保持良好接触, 导轨足够长且导轨i'可距l=0.5m,重力加速度取g= 1 om/s2,问：（1）该导体棒最终速度vm （2）当v=5m/s的时候的加速度3、各已知量同例 1 中:r=4q,m=0.8kg,r=lq,b=4t,l=0.5m ,g=10m/s2, 磁场只分布于图中虚线下方，导体棒从磁场区域上方h处由静止开始下 落，问：（1）要使导体棒一进入磁场便做匀速直线运动，求h的值。（2）若导休棒在高度大于h,或小于h处卜落，分析导休棒进入磁场区 域后的运动情况。4、各已知量同例 1 中:r=4 q , m=o.8kg, r=l q , b=4t, l=0.5m, g=10m/s2, 导体棒在恒力f=24n的作用下从静止开始竖直向上运动，问：（1）该导体棒最终速度vm （2）当速度等于15m/s时的加速度（3）若耍导体棒以im/s?的加速度匀加速上滑，求拉力f的表达式5、如图所示，水'卜导轨与竖直导轨相接，导轨间距l=0.5m,导体棒ab、cd分别处于 水平与竖直导轨上，每根导体棒质量m=0.6kg,电阻r=0.4q ,竖直向上的匀强磁场， 磁感应强度b=4t,重力加速度g=10m/s2,动摩擦因数均为卩=0.4,试