電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題課堂PPT

1、1大姚一中物理教研組 祁青云2考綱展示32.機(jī)械能知識(shí)的應(yīng)用 44 .能量守恒定律 64. 閉合電路的歐姆定律 74.磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用 安培力左手定則 78.電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量 法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律 79.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 右手定則 3學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1、要求從實(shí)驗(yàn)的角度理解法拉第電磁感應(yīng)定律。 2、將電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化成直流電路的問(wèn)題； 3、會(huì)用做功的條件判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象中那些力做功，正功還是負(fù)功； 4、分析、闡述克服安培力做功時(shí)的能量轉(zhuǎn)化；（重、難點(diǎn)） 5、用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析解決電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題； （重、難點(diǎn)）4根據(jù)實(shí)驗(yàn)判斷以下問(wèn)題： 1、小燈泡為什么

2、會(huì)亮？ 磁感應(yīng)強(qiáng)度b發(fā)生改變，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而線圈是閉合的，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。 2、該過(guò)程伴隨著些什么樣的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化?學(xué)生活動(dòng)電能磁場(chǎng)能電能內(nèi)能（焦耳熱）5標(biāo)桿模型bxxxxxxbb水平放置豎直放置傾斜放置6標(biāo)桿題：(標(biāo)桿模型1） 如圖所示，光滑的u形金屬導(dǎo)軌pqmn水平固定在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，導(dǎo)軌的寬度為l，其長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，qm之間接有一個(gè)阻值為r的電阻，其余部分電阻不計(jì)一質(zhì)量為m，電阻也為r的金屬棒ab，恰能放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好給棒一個(gè)水平向右初速度v0 ，棒就沿軌道開(kāi)始向右滑行求：(1)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒中的瞬間電流i和棒兩端的瞬間電壓u分別為多大？(2)當(dāng)棒的速

3、度由v0減小到v0/10的過(guò)程中，棒中產(chǎn)生的焦耳熱q是多少？7分析步驟：1、研究對(duì)象2、初狀態(tài)受力分析；3、過(guò)程4、末狀態(tài)分析5、方法gfnv01/10v0fafa8 解析： (1)以v0開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：eblv0 棒中的瞬時(shí)電流：ie/2rblv0/2r 棒兩端的瞬時(shí)電壓：u1/2blv0. (2)在此過(guò)程中，棒只克服安培力做功，由能量轉(zhuǎn)化與守恒定律知，閉合電路在此過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱： q總1/2mv021/2m(1/10v0)299/200mv02 棒中產(chǎn)生的焦耳熱為：q1/2q總 99/400mv02.9解決這類問(wèn)題的基本方法和步驟：1、確定研究對(duì)象2、用法拉第電磁感應(yīng)定律

4、和楞次定律確定研究對(duì)象中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向；3、進(jìn)行受力分析，明確初末狀態(tài)；4、判斷這些力各做了什么樣的功（正功還是負(fù)功）；5、分析導(dǎo)體能量的變化，用能量守恒關(guān)系得到各種能量的改變，列式求解；10類比題類比題：（標(biāo)桿模型：（標(biāo)桿模型2） 如圖所示，豎直放置的兩根平行金如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻r，質(zhì)量不，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無(wú)摩擦，棒與導(dǎo)垂直并良好接觸且無(wú)摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平

5、面垂直，棒在豎直向上的恒力直，棒在豎直向上的恒力f作用下作用下rxxxxxxxxxf加速上升的一段高度加速上升的一段高度h內(nèi)，力內(nèi)，力f做的功與安培力做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于做的功的代數(shù)和等于() a棒的機(jī)械能增加量棒的機(jī)械能增加量 b棒的動(dòng)能增加量棒的動(dòng)能增加量 c棒的重力勢(shì)能增加量棒的重力勢(shì)能增加量 d電阻電阻r上放出的熱上放出的熱11分析：分析： 對(duì)金屬棒受力分析可知，金屬棒對(duì)金屬棒受力分析可知，金屬棒共受到共受到3個(gè)力：拉力個(gè)力：拉力f、重力、重力g、安培力安培力fa gffa設(shè)上升高度設(shè)上升高度h h，拉力做正功為，拉力做正功為fhfh，重，重力做負(fù)功力做負(fù)功ghgh、安培力

6、做負(fù)功為、安培力做負(fù)功為w w安安則則根據(jù)能量守恒可得：根據(jù)能量守恒可得：fhfhw w安安ghghe ek k，即拉力及安培，即拉力及安培力所做的功的代數(shù)和等于金屬棒機(jī)械力所做的功的代數(shù)和等于金屬棒機(jī)械能的增加量。能的增加量。a a正確正確棒棒12與標(biāo)桿題比較相同點(diǎn)和不同點(diǎn) 1、相同點(diǎn)：解題思維、方法、步驟相同。 2、不同點(diǎn)：模型、受力情況不同13 能力提升題：（標(biāo)桿模型3）如圖所示，傾斜放置的兩根平行如圖所示，傾斜放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻r，質(zhì)量為質(zhì)量為m、長(zhǎng)為、長(zhǎng)為l的金屬棒的金屬棒（內(nèi)阻為（內(nèi)阻為r）與兩導(dǎo)軌始終保）與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且

7、有摩擦，持垂直并良好接觸且有摩擦，棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因素為棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因素為 ，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，當(dāng)棒無(wú)初速度下磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，當(dāng)棒無(wú)初速度下滑時(shí)，求：滑時(shí)，求：（1）、棒的最大速度；）、棒的最大速度；（2）、若達(dá)到最大速度時(shí)，下落高度為）、若達(dá)到最大速度時(shí)，下落高度為h，則在此過(guò)程中總內(nèi)阻所產(chǎn)生的焦耳熱；則在此過(guò)程中總內(nèi)阻所產(chǎn)生的焦耳熱；hrl hrl b14222222cos2sin22cossin22vcossin) 1 (lbmgrmgrvrvlbmgmgrvlbfbilfreiblevfmgmgmmmaama，時(shí)，有最大速度當(dāng)、由受力分析可知：解析：fnffamg15cot)cos2sin2(21cot21cot21cot;)2(22222mghlbmgrmgrmmghqhmgmvmghqhmgqmvmghqfhmgmghmma律得知：根據(jù)能量轉(zhuǎn)換與守恒定；做功為克服克服摩擦力做功為重力做正功為：、根據(jù)分析在此過(guò)程中16知識(shí)歸納總結(jié)：知識(shí)歸納總結(jié)：標(biāo)桿模型：bxxxxxxbb水平放置豎直放置傾斜放置17解決該類題的標(biāo)桿思維、方法：1、確定研究對(duì)象2、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定研究對(duì)象中感應(yīng)電動(dòng)的