電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)課教案(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)學(xué)案（復(fù)習(xí)課） 電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用復(fù)習(xí)教案高二物理 王艷偉教學(xué)目標(biāo)：1綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)等電學(xué)知識(shí)解決力、電綜合問(wèn)題；2培養(yǎng)學(xué)生分析解決綜合問(wèn)題的能力教學(xué)重點(diǎn)：力、電綜合問(wèn)題的解法教學(xué)難點(diǎn)：電磁感應(yīng)等電學(xué)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，主要有1、利用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律及功能關(guān)系研究電磁感應(yīng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題2、應(yīng)用牛頓第二定律解決導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。3、應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律解決電磁感應(yīng)問(wèn)題。1.教學(xué)方法講練結(jié)合，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)教學(xué)內(nèi)容雙邊活動(dòng)一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題F=BIL臨界態(tài)態(tài)v與a方向關(guān)系運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析a變化情況F=ma合外力運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體

2、所受的安培力感應(yīng)電流確定電源（E，r）這類問(wèn)題覆蓋面廣，題型也多種多樣；但解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵在于通過(guò)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析來(lái)尋找過(guò)程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度取最大值或最小值的條件等，基本思路是： 【例1】如圖所示，AB、CD是兩根足夠長(zhǎng)的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在導(dǎo)軌的 AC端連接一個(gè)阻值為 R的電阻，一根質(zhì)量為m、垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌下滑，求此過(guò)程中ab棒的最大速度。已知ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻都不計(jì)。解析：ab沿導(dǎo)軌下滑過(guò)程中受四個(gè)力作用，

3、即重力mg，支持力FN 、摩擦力Ff和安培力F安，如圖所示，ab由靜止開(kāi)始下滑后，將是（為增大符號(hào)），所以這是個(gè)變加速過(guò)程，當(dāng)加速度減到a=0時(shí)，其速度即增到最大v=vm，此時(shí)必將處于平衡狀態(tài)，以后將以vm勻速下滑ab下滑時(shí)因切割磁感線，要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律： E=BLv 閉合電路AC ba中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)閉合電路歐姆定律： I=E/R 據(jù)右手定則可判定感應(yīng)電流方向?yàn)閍AC ba，再據(jù)左手定則判斷它受的安培力F安方向如圖示，其大小為：F安=BIL 取平行和垂直導(dǎo)軌的兩個(gè)方向?qū)b所受的力進(jìn)行正交分解，應(yīng)有： FN = mgcos Ff= mgcos由可得以ab為研究對(duì)象，根

4、據(jù)牛頓第二定律應(yīng)有：mgsin mgcos-=maab做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a=0時(shí)速度達(dá)最大因此，ab達(dá)到vm時(shí)應(yīng)有：mgsin mgcos-=0 由式可解得注意：（1）電磁感應(yīng)中的動(dòng)態(tài)分析，是處理電磁感應(yīng)問(wèn)題的關(guān)鍵，要學(xué)會(huì)從動(dòng)態(tài)分析的過(guò)程中來(lái)選擇是從動(dòng)力學(xué)方面，還是從能量、動(dòng)量方面來(lái)解決問(wèn)題。（2）在分析運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的受力時(shí)，常畫(huà)出平面示意圖和物體受力圖。二、電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題無(wú)論是使閉合回路的磁通量發(fā)生變化，還是使閉合回路的部分導(dǎo)體切割磁感線，都要消耗其它形式的能量，轉(zhuǎn)化為回路中的電能。這個(gè)過(guò)程不僅體現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化，而且保持守恒，使我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)包含電和磁在內(nèi)的能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的

5、普遍性。分析問(wèn)題時(shí)，應(yīng)當(dāng)牢牢抓住能量守恒這一基本規(guī)律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量參與了相互轉(zhuǎn)化，如有摩擦力做功，必然有內(nèi)能出現(xiàn)；重力做功，就可能有機(jī)械能參與轉(zhuǎn)化；安培力做負(fù)功就將其它形式能轉(zhuǎn)化為電能，做正功將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能；然后利用能量守恒列出方程求解?！纠?】如圖所示，電動(dòng)機(jī)牽引一根原來(lái)靜止的、長(zhǎng)L為1m、質(zhì)量m為0.1kg的導(dǎo)體棒MN上升，導(dǎo)體棒的電阻R為1，架在豎直放置的框架上，它們處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與框架平面垂直。當(dāng)導(dǎo)體棒上升h=3.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為2J，電動(dòng)機(jī)牽引棒時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7V、1

6、A，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r為1，不計(jì)框架電阻及一切摩擦，求：（1）棒能達(dá)到的穩(wěn)定速度；（2） 棒從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時(shí)間。解析：（1）電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：W電動(dòng)機(jī)的輸出功率就是電動(dòng)機(jī)牽引棒的拉力的功率，所以有其中F為電動(dòng)機(jī)對(duì)棒的拉力，當(dāng)棒達(dá)穩(wěn)定速度時(shí)感應(yīng)電流由式解得，棒達(dá)到的穩(wěn)定速度為m/s（2）從棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至達(dá)到穩(wěn)定速度的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)提供的能量轉(zhuǎn)化為棒的機(jī)械能和內(nèi)能，由能量守恒定律得：解得 t=1s三、綜合例析電磁感應(yīng)中的“雙桿問(wèn)題” 電磁感應(yīng)中“雙桿問(wèn)題”是學(xué)科內(nèi)部綜合的問(wèn)題，涉及到電磁感應(yīng)、安培力、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及能量守恒定律等。要求學(xué)生綜合上述知識(shí)，認(rèn)識(shí)題目所給的物理情景，找出物理

7、量之間的關(guān)系，因此是較難的一類問(wèn)題，也是近幾年高考考察的熱點(diǎn)?？碱}回顧【例3】（2004年全國(guó)理綜卷）圖中a1b1c1d1和a2b2c2d2為在同一豎直平面內(nèi)的金屬導(dǎo)軌，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面（紙面）向里。導(dǎo)軌的a1b1段與a2b2段是豎直的，距離為l1；c1d1段與c2d2段也是豎直的，距離為l2。x1 y1與x2 y2為兩根用不可伸長(zhǎng)的絕緣輕線相連的金屬細(xì)桿，質(zhì)量分別為和m1和m2，它們都垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持光滑接觸。兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的總電阻為R。F為作用于金屬桿x1y1上的豎直向上的恒力。已知兩桿運(yùn)動(dòng)到圖示位置時(shí)，已勻速向上運(yùn)動(dòng)，求此時(shí)作用于兩桿

8、的重力的功率的大小和回路電阻上的熱功率。解析：設(shè)桿向上的速度為v，因桿的運(yùn)動(dòng)，兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積減少，從而磁通量也減少。由法拉第電磁感應(yīng)定律，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 回路中的電流 電流沿順時(shí)針?lè)较?。兩金屬桿都要受到安培力作用，作用于桿x1y1的安培力為 方向向上，作用于桿x2y2的安培力為 方向向下，當(dāng)桿作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有 解以上各式得 作用于兩桿的重力的功率的大小 電阻上的熱功率 由式，可得 四、針對(duì)練習(xí)1如圖，甲、乙兩個(gè)完全相同的線圈，在距地面同一高度處由靜止開(kāi)始釋放，A、B是邊界范圍、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均完全相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，只是A的區(qū)域比B的區(qū)域離地面高一些，

9、兩線圈下落時(shí)始終保持線圈平面與磁場(chǎng)垂直，則（ ）A. 甲先落地。B. 乙先落地。C. 二者同時(shí)落地。D. 無(wú)法確定。baR× × × ×× × × ×2 水平放置的平行金屬框架寬L=0.2m，質(zhì)量為m=0.1kg的金屬棒ab放在框架上，并且與框架的兩條邊垂直。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，方向垂直框架平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示。金屬棒ab在F=2N的水平向右的恒力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。電路中除R=0.05外，其余電阻、摩擦阻力均不考慮。試求當(dāng)金屬棒ab達(dá)到最大速度后，撤去外力F，此后感應(yīng)電流還能產(chǎn)生的熱量。（

10、設(shè)框架足夠長(zhǎng)）3如圖所示位于豎直平面的正方形平面導(dǎo)線框abcd，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=10cm，線框質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為R=0.5，其下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域上、下兩邊界間的距離為H（ H> L），磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=5T，方向與線框平面垂直。今線框從距磁場(chǎng)上邊界h=30cm處自由下落，已知線框的dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)后，ab 邊到達(dá)上邊界之前的某一時(shí)刻線框的速度已達(dá)到這一階段的最大值，問(wèn)從線框開(kāi)始下落到dc邊剛剛到達(dá)磁場(chǎng)下邊界的過(guò)程中，磁場(chǎng)作用于線框的安培力做的總功是多少？（g=10m/s2）v04如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)與B垂直的平面中有兩根足夠長(zhǎng)的固定金屬平行導(dǎo)軌，在它們上面橫放兩根平

11、行導(dǎo)體棒構(gòu)成矩形回路，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，質(zhì)量為m，電阻為R，回路部分導(dǎo)軌電阻可忽略，棒與導(dǎo)軌無(wú)摩擦，不計(jì)重力和電磁輻射，且開(kāi)始時(shí)圖中左側(cè)導(dǎo)體棒靜止，右側(cè)導(dǎo)體棒具有向右的初速v0，試求兩棒之間距離增長(zhǎng)量x的上限。參考答案：1解析：先比較甲、乙線圈落地速度的大小。乙進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度較大，則安培力較大，克服安培力做功較多，即產(chǎn)生的焦耳熱較多。由能量守恒定律可知，乙線圈落地速度較小。線圈穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)受到的安培力為變力，設(shè)受到的平均安培力為F，穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)間為，下落全過(guò)程時(shí)間為，落地時(shí)的速度為v，則全過(guò)程由動(dòng)量定理得所以，通過(guò)導(dǎo)體棒的電量q= 而所以q= 由上述各式可得： x=。2解析 當(dāng)金屬棒ab所受恒力F與

12、其所受磁場(chǎng)力相等時(shí)，達(dá)到最大速度vm .由F= 解得：vm=10 m/s.此后，撤去外力F，金屬棒ab克服磁場(chǎng)力做功，使其機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化，進(jìn)而通過(guò)電阻R發(fā)熱，此過(guò)程一直持續(xù)到金屬棒ab停止運(yùn)動(dòng)。所以，感應(yīng)電流在此過(guò)程中產(chǎn)生的熱量等于金屬棒損失的機(jī)械能，即Q=5J.3解析：線框達(dá)到最大速度之前所受的安培力F=隨速度v的變化而變化，所以直接求解安培力做的總功較為困難，而用能量守恒的思想便可迎刃而解。設(shè)線框的最大速度為vm ，此后直到ab邊開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)為止，線框做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中線框的動(dòng)能不變。由mg= 解得 vm= 2m/s全部進(jìn)入后，無(wú)安培力，因此只需考慮從開(kāi)始下落到剛好全部進(jìn)入時(shí)，這段時(shí)間內(nèi)線框因克服安培力做功而損失的機(jī)械能為：mg（h+ L）=0.2 J.所以磁場(chǎng)作用于線框的安培力做的總功是0.2J印刷到學(xué)案上，展示給學(xué)生，引導(dǎo)其閱讀、分析，以了解不同知識(shí)點(diǎn)的重要性、能力要求教師引導(dǎo)，學(xué)生分析為主要活動(dòng)方式,注意總結(jié).易混點(diǎn)及時(shí)點(diǎn)撥，要求學(xué)生及時(shí)做好筆記電動(dòng)機(jī)問(wèn)題是教學(xué)的重點(diǎn),