高中物理電磁感應(yīng)力學(xué)綜合專題課件PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1高中物理電磁感應(yīng)力學(xué)綜合專題課件高中物理電磁感應(yīng)力學(xué)綜合專題課件第1頁/共19頁電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象自感現(xiàn)自感現(xiàn)象象產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件感應(yīng)電動(dòng)勢的大小感應(yīng)電動(dòng)勢的大小E=n/tE=BLv感應(yīng)電流的方感應(yīng)電流的方向向楞次定律楞次定律右手定則右手定則應(yīng)用牛頓第二定律，解決導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線運(yùn)動(dòng)問題應(yīng)用牛頓第二定律，解決導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線運(yùn)動(dòng)問題應(yīng)用動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律解決導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線運(yùn)動(dòng)問題應(yīng)用動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律解決導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線運(yùn)動(dòng)問題應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律解決電磁感應(yīng)問題應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律解決電磁感應(yīng)問題第2頁/共19頁 如圖所示，在方向豎直向

2、上的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖所示，在方向豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為為B B的勻強(qiáng)磁場中，有兩條足夠長的光滑平行金的勻強(qiáng)磁場中，有兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌，其電阻不計(jì)，間距為屬導(dǎo)軌，其電阻不計(jì)，間距為L L，導(dǎo)軌平面與磁，導(dǎo)軌平面與磁場方向垂直。場方向垂直。abab、cdcd為兩根垂直導(dǎo)軌放置的、電為兩根垂直導(dǎo)軌放置的、電阻都為阻都為R R、質(zhì)量都為、質(zhì)量都為m m的金屬棒的金屬棒, ,兩者相距為兩者相距為x x0 0。棒。棒cdcd用能承受最大拉力為用能承受最大拉力為T T0 0的水平細(xì)線拉住，問：的水平細(xì)線拉住，問：（一）（一）用水平向右的恒力用水平向右的恒力F F拉動(dòng)拉動(dòng)abab棒，棒，設(shè)細(xì)線始設(shè)細(xì)

3、線始終未被拉斷終未被拉斷，則則abab棒此后做什么運(yùn)動(dòng)？最終速度棒此后做什么運(yùn)動(dòng)？最終速度為多少？為多少？第3頁/共19頁FAaIab 在在F作用下向右加速運(yùn)動(dòng)，切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生作用下向右加速運(yùn)動(dòng)，切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流又受到磁場的作用力感應(yīng)電流，感應(yīng)電流又受到磁場的作用力FA，怎樣表述清楚一個(gè)運(yùn)動(dòng)？怎樣表述清楚一個(gè)運(yùn)動(dòng)？三要素：初狀態(tài)、加速度、速度三要素：初狀態(tài)、加速度、速度a=(F- FA)/m ，F(xiàn)A =BIL，I=BLV/2R最后，當(dāng)最后，當(dāng)FA =F 時(shí)，時(shí)，a=0，速度達(dá)到最大，速度達(dá)到最大F= FA =BIL=B2 L2 vm /2R vm=2FR / B2 L2

4、可見可見a減小減小vm稱為收尾速度稱為收尾速度.又解又解：勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力：勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力所做的功使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為所做的功使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電阻電阻R上的內(nèi)能，即上的內(nèi)能，即機(jī)械功機(jī)械功率熱功率。率熱功率。 F vm=I2 。2R= B2 L2 v2 m /2R vm=2FR / B2 L2你還有其它解法嗎？你還有其它解法嗎？v ？運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)第4頁/共19頁在時(shí)刻在時(shí)刻t，ab棒的速度棒的速度va t棒中感應(yīng)電動(dòng)勢為棒中感應(yīng)電動(dòng)勢為EB L vB L a t棒中的感應(yīng)電流為棒中的感應(yīng)電流為 IRBLat2由牛頓第二定律由牛頓第二定律 FBILma得得 F= matRaLB222解解：【分析】FBIL

5、maIE/2REB L vva t（1 1）線斷以前）線斷以前力力F隨時(shí)間隨時(shí)間t 的變化規(guī)律的變化規(guī)律?第5頁/共19頁解：細(xì)線拉斷時(shí)滿足解：細(xì)線拉斷時(shí)滿足 BIL=T0FA即 T0 ftRaLB222t t0 0 =TFA平衡平衡F合合=0【分析】vEIFAcd棒原先靜止?fàn)顟B(tài)棒原先靜止?fàn)顟B(tài)T 隨之增大隨之增大.aLBRT2202即即 TFA對(duì)對(duì)ab根據(jù)牛頓第二定律有根據(jù)牛頓第二定律有F FAma得 FT0ma兩棒的安培力大小相等兩棒的安培力大小相等,對(duì)對(duì)ab棒棒:？能否從以上三題能否從以上三題歸納出解力學(xué)題的歸納出解力學(xué)題的基本步驟基本步驟第6頁/共19頁1.【分析】受力受力運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)研究對(duì)

6、象研究對(duì)象一個(gè)確定一個(gè)確定二個(gè)分析二個(gè)分析狀態(tài)狀態(tài)過程過程初初末末2.【找出正確物理規(guī)律找出正確物理規(guī)律】3.【列方程列方程】第7頁/共19頁 FAFA此后的運(yùn)動(dòng)過程中兩棒產(chǎn)生的熱量是多少此后的運(yùn)動(dòng)過程中兩棒產(chǎn)生的熱量是多少？此后的過程中此后的過程中cd棒消耗的電能是多少？棒消耗的電能是多少？運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)情況：ab棒向右減速運(yùn)動(dòng)棒向右減速運(yùn)動(dòng)(a減小減小)， cd 棒向棒向右加速運(yùn)動(dòng)右加速運(yùn)動(dòng)(a減小減小)，當(dāng)兩者速度相等時(shí)，當(dāng)兩者速度相等時(shí),a=0,兩者兩者一起以共同速度一起以共同速度V勻速運(yùn)動(dòng)。勻速運(yùn)動(dòng)。*最終兩棒運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)相距多遠(yuǎn)？最終兩棒運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)相距多遠(yuǎn)？第8頁/共19頁 mv0=2

7、mv根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，兩棒產(chǎn)生的熱量根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，兩棒產(chǎn)生的熱量 Q=E初E末 mvmv0 02 2 - 2mv- 2mv2 2 2121得得 v=v0/2= mv v0 02 241?V0ab棒勻加速運(yùn)動(dòng)直到線拉斷，故棒勻加速運(yùn)動(dòng)直到線拉斷，故a t t0 02202LBRT由以上解得由以上解得 Q44202LBTmR系統(tǒng)合外力為零，根據(jù)動(dòng)量守恒系統(tǒng)合外力為零，根據(jù)動(dòng)量守恒這一小題分?jǐn)?shù)這一小題分?jǐn)?shù)得全了嗎得全了嗎第9頁/共19頁【分析】1.是否就等于是否就等于cd棒產(chǎn)生的熱量棒產(chǎn)生的熱量?2.是否為安培力對(duì)是否為安培力對(duì)cd棒做的功棒做的功?Ecd=Qcd+Ek根據(jù)能量守恒和

8、轉(zhuǎn)化定律根據(jù)能量守恒和轉(zhuǎn)化定律,對(duì)對(duì)cd棒有棒有= Q+ mvmv2 2 2121= mv v0 02 24144202LBTmR=A.ab棒克服安培力做的功是否等于安培力對(duì)棒克服安培力做的功是否等于安培力對(duì)cd做的功做的功?C.該系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化情況究竟是怎樣的呢該系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化情況究竟是怎樣的呢?思考思考?B.系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量跟那個(gè)功有關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量跟那個(gè)功有關(guān)?怎么會(huì)等于總怎么會(huì)等于總熱量熱量? ?第10頁/共19頁B =BL ttStx(提示提示1:【分析】兩棒都是變加速運(yùn)動(dòng)，求距離不能運(yùn)用運(yùn)兩棒都是變加速運(yùn)動(dòng)，求距離不能運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，能否用功和能觀點(diǎn)呢？動(dòng)學(xué)公式，能否用功和能觀點(diǎn)呢？

9、從電量的角度從電量的角度)設(shè)線斷后經(jīng)過時(shí)間設(shè)線斷后經(jīng)過時(shí)間兩棒達(dá)共同速度，則通兩棒達(dá)共同速度，則通過每一根金屬棒的電量過每一根金屬棒的電量 q tI RE2IE而而故故 qRBL2xRBL2 （x2x1）其中其中x1為線斷時(shí)刻為線斷時(shí)刻ab棒距棒距cd棒的距離棒的距離X2為兩棒最終的相對(duì)距離為兩棒最終的相對(duì)距離+ x0 故故 x1 a t t0 02 221X1=?圖示圖示第11頁/共19頁Fv0vvcdcdababab x2 x0線斷線斷第12頁/共19頁B =BL ttStx(提示提示1:【分析】兩棒都是變加速運(yùn)動(dòng)，求距離不能運(yùn)用運(yùn)兩棒都是變加速運(yùn)動(dòng)，求距離不能運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，能否用功和能

10、觀點(diǎn)呢？動(dòng)學(xué)公式，能否用功和能觀點(diǎn)呢？從電量的角度從電量的角度)設(shè)線斷后經(jīng)過時(shí)間設(shè)線斷后經(jīng)過時(shí)間兩棒達(dá)共同速度，則通兩棒達(dá)共同速度，則通過每一根金屬棒的電量過每一根金屬棒的電量 q tI RE2IE而而故故 qRBL2xRBL2 （x2x1）其中其中x1為線斷時(shí)刻為線斷時(shí)刻ab棒距棒距cd棒的距離棒的距離X2為兩棒最終的相對(duì)距離為兩棒最終的相對(duì)距離+ x0 故故 x1 a t t0 02 221X X1 1= =? ?圖示圖示第13頁/共19頁* *最終兩棒運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)相距多遠(yuǎn)？最終兩棒運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)相距多遠(yuǎn)？Fv0vvcdcdababab x2 x1 x0線斷線斷第14頁/共19頁B =BL tt

11、Stx* *最終兩棒運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)相距多遠(yuǎn)？最終兩棒運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)相距多遠(yuǎn)？(提示提示1:【分析】兩棒都是變加速運(yùn)動(dòng)，求距離不能運(yùn)用運(yùn)兩棒都是變加速運(yùn)動(dòng)，求距離不能運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，能否用功和能觀點(diǎn)呢？動(dòng)學(xué)公式，能否用功和能觀點(diǎn)呢？從電量的角度從電量的角度)設(shè)線斷后經(jīng)過時(shí)間設(shè)線斷后經(jīng)過時(shí)間兩棒達(dá)共同速度，則通兩棒達(dá)共同速度，則通過每一根金屬棒的電量過每一根金屬棒的電量 q tI RE2IE而而故故 qRBL2xRBL2 （x2x1）其中其中x1為線斷時(shí)刻為線斷時(shí)刻ab棒距棒距cd棒的距離棒的距離X2為兩棒最終的相對(duì)距離為兩棒最終的相對(duì)距離+ x0 故故 x1 a t t0 02 221X1=?圖示圖示第

12、15頁/共19頁（提示（提示2： 從動(dòng)量定理角度）從動(dòng)量定理角度）cd棒從初速為零加速到共同速度棒從初速為零加速到共同速度v,根據(jù)動(dòng)量定理根據(jù)動(dòng)量定理 BL t = mv0I因?yàn)橐驗(yàn)?q tI所以所以BLq = m v220LBRT=由以上各式解得由以上各式解得X244022LBTR （m ）aT0 x0第16頁/共19頁電磁感應(yīng)中的力學(xué)綜合問題電磁感應(yīng)中的力學(xué)綜合問題1.平衡平衡2.動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)3.動(dòng)量動(dòng)量4.功和能功和能F合合=0F合合0（ F合合ma）動(dòng)量守恒動(dòng)量守恒動(dòng)量定理動(dòng)量定理功能關(guān)系功能關(guān)系動(dòng)能定理動(dòng)能定理守恒定律守恒定律運(yùn)動(dòng)學(xué)公式運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題操作要點(diǎn)解題操作要點(diǎn)一個(gè)確定一個(gè)確

13、定二個(gè)分析二個(gè)分析研究對(duì)象研究對(duì)象受力受力、運(yùn)動(dòng)（過程、狀、運(yùn)動(dòng)（過程、狀態(tài)）態(tài)）找出正確的物理規(guī)律，列方程找出正確的物理規(guī)律，列方程勻變速勻變速第17頁/共19頁2021mvEkmEvk20mEBLBLvEK2mERBLREIK2mERLBBILFK222kmghkhmg,QEEmghPKPKEEkgmQ22（習(xí)題（習(xí)題3 3）設(shè)導(dǎo)體棒的初速度為）設(shè)導(dǎo)體棒的初速度為v v0 0，由動(dòng)能的定義式由動(dòng)能的定義式 得得 設(shè)初始時(shí)刻產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為設(shè)初始時(shí)刻產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E E，由法拉第電磁感，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：應(yīng)定律得： 設(shè)初始時(shí)刻回路中產(chǎn)生的電流為設(shè)初始時(shí)刻回路中產(chǎn)生的電流為I I，由閉合電路的歐姆定律得：由閉合電路的歐姆定律得： 設(shè)初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力為設(shè)初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力為F F，由安培力公式得：由安培力公式得： （2 2）從初始時(shí)刻到最終導(dǎo)體棒靜止的過程中，導(dǎo)體棒減少）從初始時(shí)刻到最終導(dǎo)體棒靜止的過程中，導(dǎo)體棒減少的機(jī)械能一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，另一部分通過克服安的機(jī)械能