16.8.电磁感应中的综合问题.docVIP

电磁感应中的综合问题 一、教学目标 通过电磁感应综合题目的分析与解答，深化学生对电磁感应规律的理解与应用，使学生在建立力、电、磁三部分知识联系的同时，再次复习力与运动、动量与能量、电路计算、安培力做功等知识，进而提高学生的综合分析能力． 教学重点、难点分析 1 2．楞次定律、法拉第电磁感应定律也是能量守恒定律在电磁感应中的体现，因此，在研究电磁感应问题时，从能量的观点去认识问题，往往更能深入问题的本质，处理方法也更简捷，“物理”的思维更突出，对学生提高理解能力有较大帮助，因而应成为复习的重点． 三、教学过程设计 一力、电、磁综合题分析 〈投影片一〉 [1] 如图3-9-1所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导 轨，两导轨间的距离为lB，在导轨的A、D端连接一个阻值为R的电阻．一根垂直于导轨放置的金属棒ab，其质量为m，从静止开始沿导轨下滑．求：ab棒下滑的最大速度．（要求画出ab棒的受力图，已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ，导轨和金属棒的电阻都不计） 教师：（让学生审题，随后请一位学生说题．）题目中表达的是什么物理现象？ab 学生：abab棒在下滑过程中因所受的安培力逐渐增大而使加速度逐渐减小，因此做加速度越来越小的加速下滑． 教师：（肯定学生的答案）你能否按题目要求画出ab 学生画图（图3-9-2 教师指出：本题要求解的是金属棒的最大速度，就要求我们去分析金属棒怎样达到最大速度，最大速度状态下应满足什么物理条件．本质上，仍然是要回答出力学的基本问题：物体受什么力，做什么运动，力与运动建立什么关系式？在电磁现象中，除了分析重力、弹力、摩擦力之外，需考虑是否受磁场力（安培力）作用． 提问：金属棒在速度达到最大值时的力学条件是什么？ 要点：金属棒沿斜面加速下滑，随v =Blv↑→感 力F=BIla↓．当合力为零时，a=0，v达最大vm，以后一直以vm匀速下滑． （让学生写出vvm．） 板书：当v 师：通过上述分析，你能说出何时金属棒的加速度最大？最大加速度为多少？ 生：金属棒做aa最大．由牛顿第二定律有：mgsinθ-μmgcosθ=mam 得　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 am=gsinθ-μcosθ） 师设问：如果要求金属棒abUab最终为多大，应该运用什么知识去思考？ 引导：求电路两端的电压应从金属棒所在电路的组成去分析，为此应先画出等效电路模型图． （学生画图．） 板书：（将学生画出的正确电路图画在黑板上，见图3-9-3 师：根据电路图可知Uab （让学生自己推出UabUab的最大值．） 板书：Uab= -Ir=Blv-Ir 由于金属棒电阻不计，则r=0Uab=Blv随金属棒速度 v↑ →↑→Uab↑，最终 提醒：若金属棒的电阻不能忽略，其电阻为rUab结果又怎样？ （有的学生会想当然，认为将上式中的RR+r）即可．） 师指出：仍然应用基本方法去分析，而不能简单从事，“一改了之”．应该用本题的方法考虑一遍：用力学方法确定最大速度， 用电路分析方法确定路端电压 题后语：由例1 〈投影片二〉 [2] 如图3-9-4所示，两根竖直放置在绝缘地面上的金属导轨的上端，接有一个电容为C的电容器，框架上有一质量为m、长为l的金属棒，平行于地面放置，与框架接触良好且无摩擦，棒离地面的高度为h，磁感强度为B的匀强磁场与框架平面垂直．开始时，电容器不带电．将金属棒由静止释放，问：棒落地时的速度为多大？（整个电路电阻不计） 本题要抓几个要点：①电路中有无电流？②金属棒受不受安培力作用？若有电流，受安培力作用，它们怎样计算？③为了求出金属棒的速度，需要用力学的哪种解题途径：用牛顿运动定律？动量观点？能量观点？ 师：本题与例1 ；但电容器使电路不闭合故而 为了判断有无电流，本 题应先进行电路的组成分析，画出等效电路图． （学生画图，见图3-9-5 问：电路中有电流吗？ （这一问题对大多数学生来说，根据画的电路图都能意识到有电容器充电电流，方向为逆时针．） 再问：这一充电电流强度I 计”这一条件，因而思维又发生障碍． 追问：这个电路是纯电阻电路吗？能否应用欧姆定律求电流强度？——让学生认清用欧姆定律根本就是“张冠李戴”的． 引导：既然是给电容器充电形成电流，那么电流强度与给电容器极板上充上的电量Q 师：让学生判断，分析确定金属棒受的合外力怎样变化时，要考虑安培力的变化情况，所需确定的是瞬时电流，还是平均电流？（瞬时电 学生思维被引导到应考虑很短一段时间△t 师：电容器极板上增加的电量与极板间的电压有何关系？ 因为Q=CUcQ=C△Uc 师：而电容两极板间的电压又根据电路怎样确定？ 生：因电路无电阻，故电源路端电压U= =BlvU=Uc，所以△Uc=BL△v． 指出：本题中电流强度的确定是关键，是本题的难点，突破了这一难点