教科2003课标版《5.电磁感应中的能量转化与守恒》集体备课教案设计

教科2003课标版《5.电磁感应中的能量转化与守恒》集体备课教案优质课下载

(3)分析电路，应用闭合电路欧姆定律求出电路中感应电流的大小．

(4)结合电路中的安培力，分析物体的运动状态，和受力情况

(5)列方程求解

(6)重要推论：安培力F＝BIL＝ eq ﹨f(B2L2v,R) ；电荷量Q＝n eq ﹨f(ΔΦ,R)

二、电磁感应中的能量问题

1．电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程．电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到反向安培力的阻碍作用，因此要维持感应电流存在，必须有“外力”克服安培力做功．此过程中，其他形式的能转化为电能，“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能．可以简化为下列形式：

eq ﹨x(其他形式的能?如：机械能?) eq ﹨o(――→,﹨s﹨up7(安培力做负功)) eq ﹨x(电能)

eq ﹨o(――→,﹨s﹨up7(电流做功)) eq ﹨x(其他形式的能?如：内能?)

2．电能求解的思路主要有三种

(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；

(2)利用能量守恒求解：能量的转移转化过程中，总量保持不变；

(3)利用电路特征求解：通过电路中所产生的电能来计算．（如串联电路电阻生热Q于阻值R正比）

(4)分析思路：搞清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化．如：有摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然发生变化；克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能．然后列有关的功能关系或能量守恒关系式，求解相关问题．

实例讲解：

【例1】如图所示，abcd为静止于水平面上宽度为L而长度足够长的U形金属滑轨，ac边接有电阻R，其他部分电阻不计．ef为一可在滑轨平面上滑动、质量为m的均匀导体棒．整个滑轨面处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B.忽略所有摩擦．

(1)若用恒力F沿水平方向向右拉棒，使其平动，求导体棒的最大速度；

(2)若导体棒从开始运动到获得最大速度发生的位移为x，求这一过程中电阻R上产生的热量Q.

【跟踪发散】　3－1：两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨的电阻可忽略不计．斜面处在匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度．如图所示，在这个过程中(　　)

A．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零

B．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和

C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零

D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热

【例2】如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略．初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0.在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．

(1)求初始时刻导体棒受到的安培力．

(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？