法拉第电磁感应定律的应用.doc

法拉第电磁感应定律的应用（教案）导体棒切割磁感线运动一、教学目标 1在物理知识方面要求 （1）通过复习，进一步理解感生电动势和动生电动势的概念，明确感生电动势和动生电动势的作用； （2）在复习巩固的基础上，熟练掌握法拉第电磁感应定律 （3）能用法拉第电磁感应定律分析和处理导体切割磁感线的相关问题.2通过本节复习，培养学生运用物理知识，分析和解决一些实际问题的能力二、重点、难点分析 1重点是对法拉第电磁感应定律的进一步理解和运用； 2难点是法拉第电磁感应定律的综合运用; 用微元法分析和处理问题.三、教学过程1应用法拉第电磁感应定律时应注意：一般用E = n求平均电动势，用E = Bl求瞬时电动势，但当s随t均匀变化时，由于电动势恒定，平均电动势和瞬时电动势相等，可用E = n求某一时刻的电动势； 匀强磁场中，B、L、相互垂直，导体平动切割磁感线时E = BL，绕导体棒一端转动时E = BL2【例题】水平固定的光滑U型金属框架宽为L，足够长，其上放一质量为m的金属棒ab，左端连接有一阻值为R的电阻（金属框架、金属棒及导线的电阻均可忽略不计），整个装置处在向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现给棒施加一个向右的水平恒力F使之从静止开始运动， 如图所示。问题1 试分析金属棒的运动情况并求出金属棒的最大速度。问题2 若撤去水平恒力F，给金属棒一个初速v0，棒始终垂直框架并沿框架运动，求金属棒从开始运动到最终停下来的整个过程中电阻R上产生的热量。abRv0问题1 解析：.金属棒在力作用下向右加速，随速度的增大，金属棒受到向左的安培力也将不断增大，不断减小，随之减小，当时，达最大先做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动。,，,当时，最大，设为，问题2：解析 ：由能量守恒，知拓展1 在问题2 中若金属棒的电阻为r，求金属棒从开始运动到最终停下来的整个过程中电阻R上产生的热量。解析：,， 拓展2 在在问题2 中电阻R两端在并联一个电阻R0，求金属棒从开始运动到最终停下来的整个过程中电阻R上产生的热量。解析：;，,拓展3 如果将原题中U型金属框架左端的电阻R更换为一电容为C的电容器，试分析金属棒的运动情况。解析：同上述一样对任一小段时间内，金属棒的受力和运动情况进行分析，设初始时刻电压为,后来为，充电电流为， ，又任一段时间内的加速度均为定值，金属棒做匀加速直线运动。拓展4 如果将问题2中U型金属框架左端的电阻R换为一与金属棒ab完全相同的金属棒cd，且它们的电阻均为r，则当它们达到稳定的运动状态时，求金属棒ab和cd的速度差？ 解析:棒ab做加速度减小的加速运动,棒cd做加速度增大的加速运动,当二者加速度相等时达到稳定的运动状态, 此时又拓展5 如果原题中金属棒ab的长为2L，在外力作用下绕b端以角速度匀速转动，如图所示，试求在此过程中电阻R上通过的电量和R上通过的最大电流。思考： 在在问题2 中求金属棒从开始运动到最终停下来的整个过程中电阻R上通过的电量。解析：（微元法）讲导体棒的运动过程分为无数小段这段时间内导体棒的运动可看作匀减速运动，加速度，2、总结：处理导体棒切割磁感线问题的基本思路、从动力学角度分析问题的基本思路是: F=BIL临界状态v与a方向关系运动状态的分析a变化情况F=ma合外力运动导体所受的安培力感应电流确定电源（E，r）、从能量角度分析问题的基本思路是:,首先要分析清楚有哪些力做功, 有哪些形式的能量参与了相互转化,如有重力做功,就可