公开课电磁感应中的动力学及能量问题.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,江苏省兴化中学 姜晓军,年12月25日,电磁感应中动力学及能量问题,各位教授老师莅临指导,热 烈 欢 迎,1/25,各位教授老师莅临指导,江苏省兴化中学 姜晓军,热 烈 欢 迎,2/25,电磁感应,动力学及能量问题,3/25,模型构建,：光滑水平放置金属导轨间距为,L，连接一电阻R，质量为m，电阻为r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匀强磁场，磁感应强度为B,有哪些方法能让导体棒,ab沿着导轨向右移动？,情景创设,4/25,5/25,光滑水平放置金属导轨间距为,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匀强磁场，磁感应强度为B,问题1：,施加恒定外力,F后，ab棒加速度a，速度v怎样改变？,探究一,水平轨道,6/25,v,动力学角度分析：,F,安,v,a,a、v同向,当F,安,=F时，a=0,速度到达最大v,m,匀速,解：运动特征：加速度减小加速运动，最终匀速。,F=F,安,=BIL=B,2,L,2,V,m,/（R+r),可得：v,m,=F(R+r)/B,2,L,2,v,m,t,v,斜率变小,7/25,光滑水平放置金属导轨间距为,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，求电路消耗电功率P,电,，安培力功率,P,安,分别是多少？,8/25,问题2.当ab棒速度为,v时，求电路消耗电功率P,电,，安培力功率,P,安,分别是多少？,结论：外力克服安培力做了多少功，就有多少其它形式能转化为电能,F,安,9/25,光滑水平放置金属导轨间距为,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匀强磁场，磁感应强度为B,问题3：,施加恒定外力,F后，能量怎样改变？能不能从能量视角求ab棒最大速度？,10/25,v,F,安,v,a,a、v同向,a=0,v最大匀速,能量：,动态,稳态,F,安,拉力做功,(其它形式能）,电能、动能,内能,电能,内能,拉力做功,(其它形式能）,解：匀速运动时：P,拉,=P,热,能量角度分析：,11/25,两根足够长直金属导轨平行放置在倾角为,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匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。不计它们之间摩擦，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怎样改变？能量怎样转化？,探究二,倾斜轨道,12/25,v,mg,N,F,安,v,a、v同向,a,能量：,动态,稳态,电能,内能,E,I,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怎样改变？能量怎样转化？,内能,重力势能,电能、动能,v,13/25,问题2：,从动力学和能量两个角度，求下滑过程中，ab杆能够到达速度最大值。,mg,N,F,安,解,（1）,动力学角度：当ab棒稳定下滑,时，F,安,=mgsin,（2）,能量角度：当ab棒稳定下滑时，重力势能仅向电能转化，重力功率等于电阻发烧功率，即,假如,=90,0,v,m,多大？,v,14/25,拓展1：,若ab棒与导轨间有摩擦，且动摩擦因数为,，则,ab棒稳定时,速度多大？,mg,N,F,安,f,解：ab棒达稳定时，合外力为零。,15/25,拓展2：,若无摩擦，棒由静止运动到稳定速度时，电路产生热量为Q，则刚达稳定速度时杆位移有多大？,这是过程中能量转化,解：抵达稳定过程中：重力势能转化为动能和电能，电能全部转化为内能。,mg,N,F,安,16/25,拓展3：,若无摩擦，现以功率恒为P，方向沿斜面向上拉力使棒由静止向上运动位移为x时到达稳定速度，电路产生热量为Q，则（1）稳定时速度为多大？（2）棒从静止至到达稳定速度所需要时间为多少？,mg,N,F,F,安,稳定状态，力平衡,17/25,拓展3：,若无摩擦，现以功率恒为P，方向沿斜面向上拉力使棒由静止向上运动位移为x时到达稳定速度，电路产生热量为Q，则稳定时速度为多大？棒从静止至到达稳定速度所需要时间为多少,mg,N,F,F,安,过程,W=Pt,（2）棒从静止抵达稳定速度过程中：拉力所做功转化为棒重力势能、动能和电路产生焦耳热。,18/25,19/25,课 堂 小 结,导体运动,2.处理该类问题时，我们能够经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处理问题。,1、电磁感应中能量问题并不是孤立，而是经常表达在动力学、电路等问题相联络。,感应电动势,感应电流,磁场力,电磁感应,闭合电路,磁场对电流作用,妨碍,20/25,感激莅临指导,21/25,AD,达标检测,22/25,图4,BC,23/25,3,(江苏卷,13),如图所表示，在匀强磁场中有一倾斜平行金属导轨，导轨间距为,L,，长为3,d,，导轨平面与水平面夹角为,，在导轨中部刷有一段长为,d,薄绝缘涂层。匀强磁场磁感应强度大小为,B,，方向与导轨平面垂直。质量为,m,导体棒从导轨顶端由静止释放，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。导体棒一直与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间电阻为,R,，其它部分电阻均不计，重力加速度为,g,。求：,(1)导体棒与涂层间动摩擦因数,；,(2)导体棒匀速运动速度大小,v,；,(3)整个运动过程中，,电阻产生焦耳热,Q,。,（世纪金榜163页 典例3）,24/25,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：,25/25,