公開課電磁感應(yīng)中的動力學及能量問題省公開課一等獎全國示范課微課金獎?wù)n件

江蘇省興化中學姜曉軍年12月25日電磁感應(yīng)中動力學及能量問題

各位教授老師蒞臨指導(dǎo)熱烈歡迎1/25

各位教授老師蒞臨指導(dǎo)

江蘇省興化中學姜曉軍熱烈歡迎2/25電磁感應(yīng)動力學及能量問題3/25模型構(gòu)建：光滑水平放置金屬導(dǎo)軌間距為L，連接一電阻R，質(zhì)量為m，電阻為r金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好，其余部分電阻不計。平面內(nèi)有垂直紙面向里勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B有哪些方法能讓導(dǎo)體棒ab沿著導(dǎo)軌向右移動？情景創(chuàng)設(shè)

4/255/25光滑水平放置金屬導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌間連接一電阻R，質(zhì)量為m，電阻為r金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好，其余部分電阻不計。平面內(nèi)有垂直紙面向里勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B問題1：施加恒定外力F后，ab棒加速度a，速度v怎樣改變？探究一水平軌道6/25v動力學角度分析：F安vaa、v同向當F安=F時，a=0,速度到達最大vm勻速解：運動特征：加速度減小加速運動，最終勻速。F=F安=BIL=B2L2Vm/（R+r)可得：vm=F(R+r)/B2L2vmtv斜率變小7/25光滑水平放置金屬導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌間連接一電阻R，質(zhì)量為m，電阻為r金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好，其余部分電阻不計。平面內(nèi)有垂直紙面向里勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B問題2：當ab棒速度為v時，求電路消耗電功率P電，安培力功率P安分別是多少？8/25問題2.當ab棒速度為v時，求電路消耗電功率P電，安培力功率P安分別是多少？結(jié)論：外力克服安培力做了多少功，就有多少其它形式能轉(zhuǎn)化為電能F安9/25光滑水平放置金屬導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌間連接一電阻R，質(zhì)量為m，電阻為r金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好，其余部分電阻不計。平面內(nèi)有垂直紙面向里勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B問題3：施加恒定外力F后，能量怎樣改變？能不能從能量視角求ab棒最大速度？10/25vF安vaa、v同向a=0,v最大勻速能量：動態(tài)穩(wěn)態(tài)F安拉力做功(其它形式能）電能、動能內(nèi)能電能內(nèi)能拉力做功(其它形式能）解：勻速運動時：P拉=P熱能量角度分析：11/25兩根足夠長直金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為α絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌間連接一電阻R，質(zhì)量為m，電阻為r金屬棒ab與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，其余部分電阻不計，整套裝置處于磁感應(yīng)強度為B勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向下。不計它們之間摩擦，重力加速度為g。問題1：讓ab棒靜止下滑，ab棒加速度a，速度v怎樣改變？能量怎樣轉(zhuǎn)化？探究二傾斜軌道12/25vmgNF安va、v同向a能量：動態(tài)穩(wěn)態(tài)電能內(nèi)能EI重力勢能v最大勻速a=0動力學：問題1：讓ab棒靜止下滑，ab棒速度v，加速度a怎樣改變？能量怎樣轉(zhuǎn)化？內(nèi)能重力勢能電能、動能v13/25問題2：從動力學和能量兩個角度，求下滑過程中，ab桿能夠到達速度最大值。mgNF安解（1）動力學角度：當ab棒穩(wěn)定下滑時，F(xiàn)安=mgsinα（2）能量角度：當ab棒穩(wěn)定下滑時，重力勢能僅向電能轉(zhuǎn)化，重力功率等于電阻發(fā)燒功率，即假如α=900,vm多大？v14/25拓展1：若ab棒與導(dǎo)軌間有摩擦，且動摩擦因數(shù)為μ，則ab棒穩(wěn)定時速度多大？mgNF安f解：ab棒達穩(wěn)定時，合外力為零。15/25拓展2：若無摩擦，棒由靜止運動到穩(wěn)定速度時，電路產(chǎn)生熱量為Q，則剛達穩(wěn)定速度時桿位移有多大？這是過程中能量轉(zhuǎn)化解：抵達穩(wěn)定過程中：重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和電能，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。mgNF安16/25拓展3：若無摩擦，現(xiàn)以功率恒為P，方向沿斜面向上拉力使棒由靜止向上運動位移為x時到達穩(wěn)定速度，電路產(chǎn)生熱量為Q，則（1）穩(wěn)定時速度為多大？（2）棒從靜止至到達穩(wěn)定速度所需要時間為多少？mgNFF安穩(wěn)定狀態(tài)，力平衡17/25拓展3：若無摩擦，現(xiàn)以功率恒為P，方向沿斜面向上拉力使棒由靜止向上運動位移為x時到達穩(wěn)定速度，電路產(chǎn)生熱量為Q，則穩(wěn)定時速度為多大？棒從靜止至到達穩(wěn)定速度所需要時間為多少mgNFF安過程W=Pt（2）棒從靜止抵達穩(wěn)定速度過程中：拉力所做功轉(zhuǎn)化為棒重力勢能、動能和電路產(chǎn)生焦耳熱。18/2519/25課堂小結(jié)導(dǎo)體運動2.處理該類問題時，我們能夠經(jīng)過對運動狀態(tài)進行分析，動力學、能量、電路多管齊下，抓住穩(wěn)態(tài)或全過程分析處理問題。1、電磁感應(yīng)中能量問題并不是孤立，而是經(jīng)常表達在動力學、電路等問題相聯(lián)絡(luò)。感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流磁場力電磁感應(yīng)閉合電路磁場對電流作用妨礙20/25感激蒞臨指導(dǎo)21/25AD達標檢測

22/25圖4BC23/25

3(·江蘇卷,13)如圖所表示，在勻強磁場中有一傾斜平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L，長為3d，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為θ，在導(dǎo)軌中部刷有一段長為d薄絕緣涂層。勻強磁場磁感應(yīng)強度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運動，并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端。導(dǎo)體棒一直與導(dǎo)軌垂直，且僅與涂層間有摩擦，接在兩導(dǎo)軌間電阻為R，