电磁感应现象中的导轨问题(平衡与动力学)优质课

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1、电磁感应现象中的力学问题(平衡与动力学方程)导学者——桐庐中学郭金华学习目标:(一)知识与技能:1、熟知法拉第电磁感应定律、右手定则,安培力公式、左手定则,牛顿第二定律2、能解决电磁感应现象屮导轨上的力电综合问题(平衡与动力学方程应用)。(二)过程与方法:通过自主学习,介作交流等行为获得一条解决电磁感应现象屮力学问题的方法。(三)情感态度与价值观:提高口主学习的能力,合作交流的热情,养成在学习过程中注重寻找方法的意识。学习重点:解决电磁感应现象中力学问题的方法得出。学习难点:综合问题的分析能力,灵活的思、维能力,方法

2、意识的提高。课堂学习:X乂乂XRBr-41乂7乂XM些[自主学习•合作交流]例1:如图:水平面上有两根相距为L=0.5m的足够长的平行光渲金属导轨MN和PQ,它们的电阻可忽略不计,在M和P之间接有阻值为R=3・0Q的定值电阻,导体棒ab的电阻为r=1.0Q质量m=0.5kg,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,磁感应器强度B=2T,问:(1)若导体棒在水平拉力作用卜•以8m/s的速度向右匀速直线运动,求该水平拉力多大?导体棒速度达到最人速度10m/s时,求vL匚E_匚I/此时导体棒的加速度。不平衡

3、情况下的动态分析:(2)第(1)题中若某时刻,该水平拉力突然变成3N,导体棒接下去将做什么运动?求出该导体棒的授终速度?当该(3)写出导体棒最终速度vm与所加水平外力F的关系式,画出vm-F拉图像(4)若要该导体棒由静止开始做a=2m/s2的匀加速直线运动,写出所盂水平拉力F拉与时间的关系式[条件变式•自主学E=ELv㈡习•合作交流]例2:如图水平面上两根足够长平行金属导轨,间距为L=0.5m,一端接电阻R=0.5Q;导轨上静止放置一质量m=0.5kg的金属杆(电阻不计),匀强磁场竖直向下,B=lTo若金属杆在水平恒

4、力作用下最终做SnVs的匀速直线运动,已知动燃擦因数“=0.4,重力加速度g=10m/s2,求:(1)该水平恒力F大小(2)当金属杆速度为4m/s时的加速度a(3)写出导体棒最终速度v与水平恒力F的关系式,作illv-F关系图。方法总结:E•x-xf^bil运动分析㈠平衡方程或牛顿左手定则受力分析第二定律求解互手定则画出电源(4)若金属杆由静止开始做加速度为2m/s2的匀加速直线运动,写出F表达式课堂摘记:课后拓展:模型有限题目无限,尝试研究同一模型的各种变式,并尝试自己出变式题。三类常见的变式法:1、像题目例1屮的

5、(1)(2)两小题,变换已知量与待求量。2、像题目例2将“光滑面”改成“粗糙面”等变换条件。3、水平面,竖直而,斜而三种场景模型的变换。变式题练习1、如图所示,两根足够长的金属直导轨MN、PQ平行放置在倾角为6的绝缘斜面上,两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为ni的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直。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I侨向下,导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。问:(1)由b向a方向看到的

6、装置如图2所示,请在此图屮画出ab杆卜•滑过程屮某时刻的受力示意图;(2)求在下滑过程中,abITnJ'以达到的速度最大值vmo(3)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时(v

7、速度Vm(2)当v=5m/s的时候的加速度3、各已知量同例1中:R=4Q,m=0.8kg,r=lQ,B=4T,L=0.5m,g=10m/s2,磁场只分布于图中虚线下方,导体棒从磁场区域上方h处由静止开始下落,问:(1)要使导体棒一进入磁场便做匀速直线运动,求h的值。(2)若导休棒在高度大于h,或小于h处卜•落,分析导休棒进入磁场区域后的运动情况。4、各已知量同例1中:R=4Q,m=O.8kg,r=lQ,B=4T,L=0.5m,g=10m/s2,导体棒在恒力F=24N的作用下从静止开始竖直向上运动,问:(1)该导体棒最

8、终速度Vm(2)当速度等于15m/s时的加速度(3)若耍导体棒以Im/s?的加速度匀加速上滑,求拉力F的表达式5、如图所示,水'卜导轨与竖直导轨相接,导轨间距L=0.5m,导体棒ab、cd分别处于水平与竖直导轨上,每根导体棒质量m=0.6kg,电阻r=0.4Q,竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=4T,重力加速度g=10m/s2,动摩擦因数均为卩

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