动力学和能量问题课件.ppt
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- 动力学 能量 问题 课件
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1、高中物理高中物理选修选修3-2鲁科版鲁科版第二章第二章 楞次定律和自感现象楞次定律和自感现象第六讲第六讲 电磁感应的综合应用(二)电磁感应的综合应用(二)动力学和能量问题动力学和能量问题目标定位目标定位电磁感应中的动力学和能量问题电磁感应中的动力学和能量问题2会分析电磁感应中的能量转化问题会分析电磁感应中的能量转化问题 1理解楞次定律的内容,并应用楞次定律判定感应电流的方向理解楞次定律的内容,并应用楞次定律判定感应电流的方向. 1理解楞次定律的内容,并应用楞次定律判定感应电流的方向理解楞次定律的内容,并应用楞次定律判定感应电流的方向. 1综合运用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的动综
2、合运用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的动力学问题力学问题 预习导学预习导学1楞次定律楞次定律BLv右手定则右手定则2BIL左手定则左手定则3ma增大增大减小减小匀速直线运动匀速直线运动4.能量转化能量转化转化转化功功 (1) 动能动能 (2) 重力势能重力势能 (3) 弹性势能弹性势能 (4) 机械能机械能 (5) 电能电能 5I2Rt电磁感应中的动力学和能量问题电磁感应中的动力学和能量问题课堂讲义课堂讲义一、电磁感应中的动力学问题一、电磁感应中的动力学问题电磁感应中产生感应电流,在磁场中受到安培力的作用,因此电磁感电磁感应中产生感应电流,在磁场中受到安培力的作用,因此电磁感应问题
3、往往与应问题往往与力学问题力学问题联系在一起联系在一起1在解决此类问题时要注意内部各量之间的两个制约关系:在解决此类问题时要注意内部各量之间的两个制约关系:(1)力和运动关系力和运动关系 (2)动力学量和电学量之间的关系,表示如图所示动力学量和电学量之间的关系,表示如图所示2解决此类问题的主要方法:解决此类问题的主要方法: (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向 (2)依据闭合电路欧姆定律,求出回路中的电流依据闭合电路欧姆定律,求出回路中的电流 (3)分析导体的受力情况分析导体的受力情况 (4)依据牛顿第二定律列出
4、动力学方程或平衡方程,求解依据牛顿第二定律列出动力学方程或平衡方程,求解电磁感应中的动力学和能量问题电磁感应中的动力学和能量问题课堂讲义课堂讲义电磁感应中的动力学和能量问题电磁感应中的动力学和能量问题例例1如图所示,电阻不计的金如图所示,电阻不计的金属导轨属导轨MN和和OP放置在水平面内,放置在水平面内,MO间接有阻值为间接有阻值为R3 的电阻,的电阻,导轨相距导轨相距d1 m,其间有,其间有竖直向竖直向下下的匀强磁场,磁感应强度的匀强磁场,磁感应强度B0.5 T,质量,质量m0.1 kg,电阻,电阻r1 的导体棒的导体棒CD垂直于导轨放置,垂直于导轨放置,并接触良好现用平行于并接触良好现用平
5、行于MN的恒的恒力力F1 N向右拉动向右拉动CD,CD所受所受摩擦力摩擦力f恒为恒为0.5 N,求:,求:(1)CD运动的最大速度是多少?运动的最大速度是多少?(2)当当CD的速度为最大速度一半的速度为最大速度一半时,时,CD的加速度是多少?的加速度是多少?FfF0课堂讲义课堂讲义例例2如图甲所示,两根足够长的直金属导轨如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为平行放置在倾角为的绝缘斜面上,两导的绝缘斜面上,两导轨间距为轨间距为L,M、P两点间接有阻值为两点间接有阻值为R的电阻,的电阻,一根质量为一根质量为m的均匀直金属杆的均匀直金属杆ab放在两导轨上,放在两导轨上,并与导轨
6、垂直,整套装置处于磁感应强度为并与导轨垂直,整套装置处于磁感应强度为B的的匀强磁场中,匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向下磁场方向垂直于斜面向下,导轨和,导轨和金属杆的电阻可忽略,让金属杆的电阻可忽略,让ab杆沿导轨由静止开始杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦摩擦(1)由由b向向a方向看到的装置如图乙所示,请在此图方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;杆下滑过程中某时刻的受力示意图;(2)在加速下滑过程中,当在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为杆的速度大小为v时时,求此时,求此时
7、ab杆中的电流及其加速度的大小;杆中的电流及其加速度的大小;(3)求在下滑过程中,求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值杆可以达到的速度最大值电磁感应中的动力学和能量问题电磁感应中的动力学和能量问题 课堂讲义课堂讲义针对训练针对训练如图所示,竖直平面内有足够长的金属如图所示,竖直平面内有足够长的金属导轨,轨距导轨,轨距0.2 m,金属导体,金属导体ab可在导轨上可在导轨上无摩擦无摩擦地地上下滑动,上下滑动,ab的电阻为的电阻为0.4 ,导轨电阻不计,导体,导轨电阻不计,导体ab的质量为的质量为0.2 g,垂直纸面向里的匀强磁场的磁感,垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为应强度为0.2 T,
8、且磁场区域足够大,当导体,且磁场区域足够大,当导体ab自由自由下落下落0.4 s时,突然接通电键时,突然接通电键S,则:,则:(1)试说出试说出S接通后,导体接通后,导体ab的运动情况;的运动情况;(2)导体导体ab匀速下落的速度是多少?匀速下落的速度是多少?(g取取10 m/s2)(1)S闭合前:闭合前:v0gt4 m/s.S闭合后:闭合后:mgF安安ab做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动当速度减小至做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动当速度减小至F安安mg时,时,ab做竖直向下的匀速运动做竖直向下的匀速运动 电磁感应中的动力学和能量问题电磁感应中的动力学和能量问题课堂讲义课堂讲义二、电磁
9、感应中的能量问题二、电磁感应中的能量问题1电磁感应现象中的能量守恒:电磁感应现象中的电磁感应现象中的能量守恒:电磁感应现象中的“阻碍阻碍”就是能量守恒的具体体现,在这种就是能量守恒的具体体现,在这种“阻碍阻碍”的过程中,其他形的过程中,其他形式的能转化为式的能转化为电能电能2电磁感应现象中的能量转化方式电磁感应现象中的能量转化方式 (1)与感生电动势有关的电磁感应现象中,磁场能转化为电能,与感生电动势有关的电磁感应现象中,磁场能转化为电能,若电路是纯电阻电路,转化过来的电能将全部转化为电阻的若电路是纯电阻电路,转化过来的电能将全部转化为电阻的内内能能 (2)与动生电动势有关的电磁感应现象中,通
10、过克服安培力做与动生电动势有关的电磁感应现象中,通过克服安培力做功,把机械能或其他形式的能转化为电能,克服安培力做多功,把机械能或其他形式的能转化为电能,克服安培力做多少功,就产生多少电能,若电路是纯电阻电路,转化过来的少功,就产生多少电能,若电路是纯电阻电路,转化过来的电能也将全部转化为电阻的电能也将全部转化为电阻的内能内能电磁感应中的动力学和能量问题电磁感应中的动力学和能量问题课堂讲义课堂讲义3分析求解电磁感应现象中能量问题的一般思路:分析求解电磁感应现象中能量问题的一般思路: (1)分析回路,分清分析回路,分清电源电源和和外电路外电路 (2)分析清楚有哪些力做功,明确有哪些形式的能量发生
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