公开课电磁感应中的动力学及能量问题课件

江苏省兴化中学姜晓军2015年12月25日电磁感应中的动力学及能量问题

各位专家老师莅临指导热烈欢迎江苏省兴化中学姜晓军电磁感应中的动力学及能量问题

各1

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各位专家老师莅临指导江苏省兴化2电磁感应动力学及能量问题电磁感应动力学及能量问题3模型构建：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有哪些办法能让导体棒ab沿着导轨向右移动？情景创设

模型构建：光滑水平放置的金属导轨间距为L，连接一电阻R，质4公开课电磁感应中的动力学及能量问题课件5光滑水平放置的金属导轨间距为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

问题1：施加恒定外力F后，ab棒的加速度a，速度v如何变化？探究一水平轨道光滑水平放置的金属导轨间距为L，导轨间连接一电阻R，质量为m6v动力学角度分析：F安vaa、v同向当F安=F时，a=0,速度达到最大vm匀速解：运动特征：加速度减小的加速运动，最终匀速。F=F安=BIL=B2L2Vm/（R+r)可得：vm=F(R+r)/B2L2vmtv斜率变小v动力学角度分析：F安vaa、v同向当F安=F时，a=0,速7光滑水平放置的金属导轨间距为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

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？光滑水平放置的金属导轨间距为L，导轨间连接一电阻R，质量为m8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？结论：外力克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能F安问题2.当ab棒速度为v时，求电路消耗的电功率P电，安培力的9光滑水平放置的金属导轨间距为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

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？光滑水平放置的金属导轨间距为L，导轨间连接一电阻R，质量为m10vF安vaa、v同向a=0,v最大匀速能量：动态稳态F安拉力做功(其他形式能）电能、动能内能电能内能拉力做功(其他形式能）解：匀速运动时：P拉=P热能量角度分析：vF安vaa、v同向a=0,v最大匀速能量：动态稳态F安拉力11两根足够长的直金属导轨平行放置在倾角为α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棒加速度a，速度v如何变化？能量如何转化？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α的绝缘斜面上，导轨间12vmgNF安va、v同向a能量：动态稳态电能内能EI重力势能v最大匀速a=0动力学：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？内能重力势能电能、动能vvmgNF安va、v同向a能量：动态稳态电能内能EI重力势能13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。mgNF安解（1）动力学角度：当ab棒稳定下滑时，F安=mgsinα（2）能量角度：当ab棒稳定下滑时，重力势能仅向电能转化，重力的功率等于电阻发热功率，即如果α=900,vm多大？v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14拓展1：若ab棒与导轨间有摩擦，且动摩擦因数为μ，则ab棒稳定时的速度多大？mgNF安f解：ab棒达稳定时，合外力为零。拓展1：若ab棒与导轨间有摩擦，且动摩擦因数为μ，则ab棒稳15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？这是过程中的能量转化解：到达稳定的过程中：重力势能转化为动能和电能，电能全部转化为内能。mgNF安拓展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16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？mgNFF安稳定状态，力平衡拓展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17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，则稳定时的速度为多大？棒从静止至达到稳定速度所需要的时间为多少mgNFF安过程W=Pt（2）棒从静止到达稳定速度的过程中：拉力所做的的功转化为棒的重力势能、动能和电路产生的焦耳热。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18公开课电磁感应中的动力学及能量问题课件19课堂小结导体运动2.处理该类问题时，我们可以通过对运动状态进行分析，动力学、能量、电路多管齐下，抓住稳态或全过程分析解决问题。1、电磁感应中的能量问题并不是孤立的，而是常常体现在动力学、电路等问题相联系。感应电动势感应电流磁场力电磁感应闭合电路磁场对电流的作用阻碍课堂小结导体运动2.处理该类问题时，我们可以通20感谢莅临指导感谢莅临指导21AD达标检测

AD达标检测22图4BC图4BC23

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θ，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μ；

(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。（《世纪金榜》163页典例3）3(2014·江苏卷,13)如图所示，在匀强磁场中24解（1）导体棒在绝缘涂层上受力平衡（2）导体棒在光滑导轨上匀速运动，说明受力平衡（3）整个运动过程中，由能量守恒得：解（1）导体棒在绝缘涂层上受力平衡（2）导体棒在光滑导轨上匀25江苏省兴化中学姜晓军2015年12月25日电磁感应中的动力学及能量问题

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模型构建：光滑水平放置的金属导轨间距为L，连接一电阻R，质29公开课电磁感应中的动力学及能量问题课件30光滑水平放置的金属导轨间距为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

问题1：施加恒定外力F后，ab棒的加速度a，速度v如何变化？探究一水平轨道光滑水平放置的金属导轨间距为L，导轨间连接一电阻R，质量为m31v动力学角度分析：F安vaa、v同向当F安=F时，a=0,速度达到最大vm匀速解：运动特征：加速度减小的加速运动，最终匀速。F=F安=BIL=B2L2Vm/（R+r)可得：vm=F(R+r)/B2L2vmtv斜率变小v动力学角度分析：F安vaa、v同向当F安=F时，a=0,速32光滑水平放置的金属导轨间距为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

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？光滑水平放置的金属导轨间距为L，导轨间连接一电阻R，质量为m33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？结论：外力克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能F安问题2.当ab棒速度为v时，求电路消耗的电功率P电，安培力的34光滑水平放置的金属导轨间距为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

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？光滑水平放置的金属导轨间距为L，导轨间连接一电阻R，质量为m35vF安vaa、v同向a=0,v最大匀速能量：动态稳态F安拉力做功(其他形式能）电能、动能内能电能内能拉力做功(其他形式能）解：匀速运动时：P拉=P热能量角度分析：vF安vaa、v同向a=0,v最大匀速能量：动态稳态F安拉力36两根足够长的直金属导轨平行放置在倾角为α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棒加速度a，速度v如何变化？能量如何转化？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α的绝缘斜面上，导轨间37vmgNF安va、v同向a能量：动态稳态电能内能EI重力势能v最大匀速a=0动力学：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？内能重力势能电能、动能vvmgNF安va、v同向a能量：动态稳态电能内能EI重力势能38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。mgNF安解（1）动力学角度：当ab棒稳定下滑时，F安=mgsinα（2）能量角度：当ab棒稳定下滑时，重力势能仅向电能转化，重力的功率等于电阻发热功率，即如果α=900,vm多大？v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39拓展1：若ab棒与导轨间有摩擦，且动摩擦因数为μ，则ab棒稳定时的速度多大？mgNF安f解：ab棒达稳定时，合外力为零。拓展1：若ab棒与导轨间有摩擦，且动摩擦因数为μ，则ab棒稳40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？这是过程中的能量转化解：到达稳定的过程中：重力势能转化为动能和电能，电能全部转化为内能。mgNF安拓展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41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？mgNFF安稳定状态，力平衡拓展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42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，则稳定时的速度为多大？棒从静止至达到稳定速度所需要的时间为多少mgNFF安过程W=Pt（2）棒从静止到达稳定速度的过程中：拉力所做的的功转化为棒的重力势能、动能和电路产生的焦耳热。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43公开课电磁感应中的动力学及能量问题课件44课堂小结导体运动2.处理该类问题时，我们可以通过对运动状态进行分析，动力学、能量、电路