电磁感应与力学能量综合问题教案

电磁感应综合问题电磁感应综合问题，涉及力学知识（如牛顿运动定律、功、动能定理、动量和能量守恒定律等）、电学知识（如电磁感应定律、楞次定律、直流电路知识、磁场知识等）等多个知识点，其具体应用可分为以下两个方面：（1）受力情况、运动情况的动态分析。

思考方向是：导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……，周而复始，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态。

要画好受力图，抓住 a =0时，速度v 达最大值的特点。

（2）功能分析，电磁感应过程往往涉及多种能量形势的转化。

例如：如图所示中的金属棒ab 沿导轨由静止下滑时，重力势能减小，一部分用来克服安培力做功转化为感应电流的电能，最终在R 上转转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能．若导轨足够长，棒最终达到稳定状态为匀速运动时，重力势能用来克服安培力做功转化为感应电流的电能，因此，从功和能的观点人手，分析清楚电磁感应过程中能量转化的关系，往往是解决电磁感应问题的重要途径．【例1】 如图1所示，矩形裸导线框长边的长度为2l ，短边的长度为l ，在两个短边上均接有电阻R ，其余部分电阻不计，导线框一长边与x 轴重合，左边的坐标x=0，线框内有一垂直于线框平面的磁场，磁场的感应强度满足关系)sin(l xB B 20π=。

一光滑导体棒AB 与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R ，开始时导体棒处于x=0处，从t=0时刻起，导体棒AB 在沿x 方向的力F 作用下做速度为v 的匀速运动，求：（1）导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中力F 随时间t 变化的规律；（2）导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中回路产生的热量。

答案：（1）)()(sin vl t R l vtv l B F 203222220≤≤=π （2）Rv l B Q 32320= 【例2】 如图2所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，它们之间的距离为l =0.2m ，在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻，在x ≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感强度B=0.5T 。

《电磁感应中的能量问题》教学设计
教学目标：
1.理解电磁感应过程中能量的转化情况；
2.运用能量的观点分析和解决电磁感应中焦耳热的问题。

教学重点：
1.继续深化动力学观点；
2.利用运动学、动力学与功能关系解决电磁感应中的能量问题；
3.掌握在电路中焦耳热的分配。

教学难点：运动可能性的讨论、功能关系在电磁感应中的应用
教学方法：练习、讲授
课堂教学：
例1：质量为m，电阻为R的正方形线框边长为L，其下边距离磁场边界h，匀强磁场磁感应强度为B，静止释放线框，对线框从开始下落到刚好完全穿入磁场过程：
(1)分析线框的运动情况，并作出其v-t图像；
(2)若线框还未完全穿入磁场时线框已经匀速，求该线框进入磁场区域的过程中产生的焦耳热。

例2：如图所示，两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为L，电阻不计，水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B.导体棒a与b的质量均为m，电阻值分别为R a＝R，R b＝2R.b棒放置在水平导轨上足够远处，a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放．运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为g.
(1)求a棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向；
(2)求最终稳定时两棒的速度大小；
(3)从a棒开始下落到最终稳定的过程中，求b棒上产生的内能。

课堂小结：
1.由运动学引入，掌握在电磁感应定律中的过程分析；
2.研究确定过程中的功能关系，与焦耳热的分配。

从而让学生掌握运动学、动力学、功能关系和电磁感应定律的综合应用。

专题 :电磁感应与力学综合又分为两种情况：一、与运动学与动力学结合的题目（ 电磁感应力学问题中，要抓好受力情况和运动情况的动态分 析），（1）动力学与运动学结合的动态分析，思考方法 是：导体受力运动产生 E 感→I 感→通电导线受安培力→合外力变化→ a 变化→ v 变化→ E 感变化→⋯⋯周而复始地循环。

循环结束时， a=0，导体达到稳定状态．抓住 a=0 时，速度 v 达最大值的特点动，则 ab 的最大速度为多少（导轨电阻不计，导轨与水平面间夹角为θ，磁感应强度 与斜面垂直）金属棒 ab 的运动过程就是上述我们谈到的变化过程，当 ab 达到最大速度 时：BlL ＝ mgsin θ⋯⋯① I= E /R ⋯⋯⋯② E =BLv ⋯⋯③由①②③得： v=mgRsin θ/B 2L 2。

③纯力学问题中只有重力、弹力、摩擦力，电磁感应中多一个安培力，安培力随速度变化，部分弹力及相应的摩擦力也随之而变，导致物体的运动状态发生变化，在分析问题时要注意上述联系．电磁感应中的动力学问题 解题关键：在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等，基本思路方法是： 确定电源（ E ， r ） F=BIL专心 运动导体所受的安培力例：如图所示，足够长的光滑导轨上有一质量为 m ，长为 L ，电阻为 R 的金属棒 ab ，由静止沿导轨运 （2） 电磁感应与力学综合 方法：从运动和力的关系着手，运用牛顿第二定律①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向②求回路中电流强度.③分析研究导体受力情况（包含安培力，用左手定则确定其方向）④列动力学方程或平衡方程求解.ab 沿导轨下滑过程中受四个力作用，即重力mg ，支持力ab 由静止开始下滑后，将是v E I个变加速过程，当加速度减到a=0 时，其速度即增到最大以v m 匀速下滑v m mg sin cosB2L2F N 、摩擦力F f 和安培力F 安，如图所示，a（为增大符号），所以这是v=v m，此时必将处于平衡状态，以后将（1）电磁感应定律与能量转化在物理学研究的问题中，能量是一个非常重要的课题，能量守恒是自然界的一个普遍的、重要的规律．在电磁感应现象时，由磁生电并不是创造了电能，而只是机械能转化为电能而已，在力学中：功是能量转化的量度．那么在机械能转化为电能的电磁感应现象时，是什么力在做功呢？是安培力在做功。

电磁感应中的力学问题[P3 .]电磁感应中的力学问题电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起，解决这类电磁感应中的力学问题，不仅要应用电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左右手定则、安培力的计算公式等，还要应用力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、动能定理、动量守恒定律、机械能守恒定律等。

要将电磁学和力学的知识综合起来应用。

电磁感应与动力学、运动学结合的动态分析，思考方法是：电磁感应现象中感应电动势→感应电流→通电导线受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定状态．[P5 .] 07届12月江苏省丹阳中学试卷7．如图所示，两倾斜放置的光滑平行金属导轨间距为L ，电阻不计，导轨平面与水平方向的夹角为θ，导轨上端接入一内电阻可忽略的电源，电动势为E ．一粗细均匀的金属棒电阻为R ，金属棒水平放在导轨上且与导轨接触良好．欲使金属棒静止在导轨上不动，则以下说法正确的是 （ A C ）A ．可加竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为EL mgRB θtan =B ．可加竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为ELmgR B θtan =C ．所加匀强磁场磁感应强度的最小值为ELmgR B θsin =[P6 .] 07届南京市综合检测题（三）8、超导体磁悬浮列车是利用超导体的抗磁化作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具。

如图所示为磁悬浮列车的原理图，在水平面上，两根平行直导轨间有竖直方向且等距离的匀强磁场B 1和B 2，导轨上有一个与磁场间距等宽的金属框abcd 。

当匀强磁场B 1和B 2同时以某一速度沿直轨道向右运动时，金属框也会沿直轨道运动。

设直轨道间距为L ，匀强磁场的磁感应强度为B 1=B 2=B 磁场运动的速度为v ，金属框的电阻为R 。

九、电磁感应中的综合问题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．电磁感应的综合问题中，往往运用牛顿第二定律、动量守恒定律、功能关系、闭合电路计算等物理规律及基本方法，而这些规律及方法又都是中学物理学中的重点知识，因此进行与此相关的训练，有助于学生对这些知识的回顾和应用，建立各部分知识的联系．但是另一方面，也因其综合性强，要求学生有更强的处理问题的能力，也就成为学生学习中的难点．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．教学过程设计一、力、电、磁综合题分析〈投影片一〉[例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l，导轨平面与水平面的夹角为θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感强度为B，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棒将经历什么运动过程？——动态分析．学生：ab棒沿导轨下滑会切割磁感线，产生感应电动势，进而在闭合电路中产生感应电流．这是电磁感应现象．ab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棒在运动中的受力图？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↑→感应电动势=Blv↑→感力F=BIl↑→合力↓→a↓．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v达最大的平衡方程并解出vm．）板书：当v最大时，沿斜面方向的平衡方程为师：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a减小的加速下滑，故最初刚开始下滑时，加速度a最大．由牛顿第二定律有：mgsinθ-μmgcosθ=mam得am=g（sinθ-μcosθ）师设问：如果要求金属棒ab两端的电压Uab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指什么电压？（路端电压）（让学生自己推出Uab表达式及Uab的最大值．）板书：Uab= -Ir=Blv-Ir由于金属棒电阻不计，则r=0，故Uab=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r，则Uab结果又怎样？（有的学生会想当然，认为将上式中的R改为（R+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可知，解答电磁感应与力、电综合题，对于运动与力的分析用力学题的分析方法，只需增加对安培力的分析；而电路的电流、电压分析与电学分析方法一样，只是需要先明确电路的组成模型，画出等效电路图．这是力、电、磁综合题的典型解题方法．分析这类题要抓住“速度变化引起磁场力变化”的相互关联关系，从分析物体的受力情况与运动情况入手是解题的关键和解题的钥匙．〈投影片二〉[例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的区别是，在分析金属棒受什么力时首先思维受阻：除了重力外，还受安培力吗？即电路中有电流吗？有的学生认为，虽然金属棒由于“切割”而产生感应电动势；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应怎样计算？（运用什么物理概念或规律？）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 有什么关系？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内电容极板上增加的电师：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=CUc，所以△Q=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= =Blv，而U=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，以后的问题即可迎刃而解．问题：下面面临的问题是金属棒在重力、安培力共同作用下运动了位移为h时的速度怎样求．用动量观点、能量观点，还是用牛顿第二定律？（学生经过分析已知条件，并进行比较，都会选择用牛顿第二定律．）指点：用牛顿第二定律求解加速度a，以便能进一步弄清金属棒的运动性质．板书：mg-B·I·l=ma②师：由同学们推出的结果，可知金属棒做什么性质的运动？生：从③式知a=恒量，所以金属棒做匀加速运动．师：让学生写出落地瞬时速度表达式．师：进一步分析金属棒下落中的能量转化，金属棒下落，重力势能减少，转化为什么能力？机械能守恒吗？学生：克服安培力做功，使金属棒的机械能减少，轻化为电能，储存在电容器里，故金属棒的机械能不守恒．金属棒下落中减少的重力势能一部分转化的电能，还有一部分转化为动能．师：对．只要电容器不被击穿，这种充电、储能过程就持续进行，小结：以上两例都是力、电、磁综合问题．例1是从分析物体受什么力、做什么运动的力学分析为突破口，进而确定最大速度的．例2则以分析电路中的电流、电压等电路状态为突破口，特别是它不符合欧姆定律这一点应引起重视．两题的突破点虽不同，但都离不开力学、电学、电磁感应、安培力等基本概念、基本规律、基本方法的运用．同学们平时在自己独立做题中，仍应在“知（基本知识）、法（基本方法）、路（基本思路）、审（认真审题）”四个字上下功夫，努力提高自己的分析能力、推理能力．衔接：力电综合题中除了上述的一个物体运动之外，还有所谓的“两体”问题．见例3．〈投影片三〉[例3] 如图3-9-6所示，质量为m1的金属棒P在离地h高处从静止开始沿弧形金属平行导轨MM′、NN′下滑．水平轨道所在的空间有竖直向上的匀强磁场，磁感强度为B．水平导轨上原来放有质量为m2 的金属杆Q．已知两杆质量之比为3∶4，导轨足够长，不计摩擦，m1为已知．求：（1）两金属杆的最大速度分别为多少？（2）在两杆运动过程中释放出的最大电能是多少？师：第（1）问的思维方法与例1一样，先确定两杆分别受什么力，做什么运动，进而可知何时速度最大，最大速度怎样求．（让学生审题后互相讨论思考一会儿，然后叫一位学生代表表述分析的结果．）这一阶段Q棒仍静止．当P棒滑入水平轨道上并以v1开始切割磁感线后，产生，闭合电路中产生感应电流I，方向为逆时针．由左手定则知，P棒受到安培力向左，使P棒减速．而Q棒受安培力向右，使Q棒加速．当两棒速度相等时，感应电流为零，安培力F 安=BIl=0，加速度a=0，两棒以后以共同的速度匀速运动．此时的速度v2即为棒的最大速度，而v1则为P棒的最大速度．学生一边分析，教师一边在黑板上画示意图．见图3-9-7．师：分析得很好．进一步确定一下v2。

电磁感应规律的综合应用 知识点 电磁感应和电路的综合1．对电源的理解：在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于01电源。

如：切割磁感线的导体棒、有磁通量变化的线圈等。

2．对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈；除电源外其余部分是外电路，外电路由电阻器、电容器等电学元件组成。

在外电路中，电流从高电势处流向低电势处；在内电路中，电流则从02低电势处流向03高电势处。

3．与电路相联系的几个公式(1)电源电动势：E ＝04n ΔΦΔt 或E ＝Bl v 。

(2)闭合电路欧姆定律：I ＝E R ＋r。

电源的内电压：U 内＝05Ir 。

电源的路端电压：U 外＝IR ＝E －Ir 。

(3)消耗功率：P 外＝IU ，P 总＝06EI 。

(4)电热：Q 外＝07I 2Rt ，Q 总＝I 2(R ＋r )t 。

知识点 电磁感应现象中的动力学问题 Ⅱ1．安培力的大小⎬⎪⎫感应电动势：E 01Bl v 感应电流：I ＝E R ＋r安培力公式：F 02IlB F ＝B 2l 2v R ＋r 2．安培力的方向(1)03右手定则或楞次定律确定感应电流方向，04左手定则确定安培力方向。

(2)根据楞次定律，安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向05相反。

3．分析导体受力情况时，应做包含安培力在内的全面受力分析。

4．根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。

知识点电磁感应现象中的能量问题Ⅱ1．电磁感应中的能量转化闭合电路的部分导体做01切割磁感线运动产生感应电流，通有感应电流的导体在磁场中受02安培力。

外力03克服安培力做功，将其他形式的能转化为04电能；通有感应电流的导体在磁场中通过受安培力做功或通过电阻发热，使电能转化为其他形式的能。

2．实质电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能和05电能之间的转化。

一堵点疏通1．在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

() 2．导体所受安培力的方向一定与导体的运动方向相反。

第4课时专题二：电磁感应中的能量问题教学案一、考纲指要1．法拉第电磁感应定律。

（Ⅱ）2.导体切割磁感线时的感应电动势，右手定则．（Ⅱ）二、命题落点1．导体棒切割磁感线中结合电路的能量问题。

单棒切割，如例1；双棒切割，如例2。

2．电磁感应结合能量守恒定律如例3。

三、教学过程：1、电磁感应中的能量问题分析要点：电磁感应总是伴随能量的转化和守恒过程，所以，要善于从功和能的角度去分析电磁感应相关问题。

（1）分析要点：①楞次定律和法拉第电磁感应定律是能的转化和守恒定律在电磁感应现象中的反映。

要维持感应电流的存在，必然要克服安培力做功，即由其它形式的能转化为电能。

产生的感应电流通过用电器、导体棒等，电能又转化为其它形式的能（如机械能、内能等）。

②能量分析过程分两步走：第一步：确定对象：相当于“电源”——部分导体或闭合回路，能量转化：其它形式的能（如机械能）转化为电能，此过程：安培力一定做负功第二步：确定对象：闭合电路，把电能转化其它形式的能（如纯电阻电路转化为内能，非纯电阻电路转化为内能和机械能）③因常涉及变加速运动过程，所以，对导体棒或线圈较多运用动能定理列方程，对系统较多运用能量转化和守恒定律列方程。

（2）解决这类问题的基本思维方法和步骤是：①根据法拉第电磁感应定律求感应电动势，根据楞次定律确定安培力（或感应电流）的方向；②找准等效电源、画出等效电路图；③根据欧姆定律求感应电流；④求回路中电阻消耗的电功或电功率的表达式；⑤分析系统中能的转化情况和导体的机械能的变化情况；⑥根据能的转化和守恒定律列出能量守恒方程。

典型例题例1：如图16所示，电阻R=0.1Ω的导体ab沿光滑的导线框向右做匀速运动，线框中接有电阻R＝0.4Ω线框放在磁感应强度B＝0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，导体ab的长度L＝0.4m，运动速度v＝5.0m/s．线框的电阻不计。

⑴电源的电动势（即产生的感应电动势）为多少？电路abcd中的电流为多少？⑵求导体ab所受的安培力的大小，并判断其方向。

电磁感应力学问题教学设计电磁感应力学问题教学设计（精选6篇）作为一名专为他人授业解惑的人民教师，编写教学设计是必不可少的，教学设计要遵循教学过程的基本规律，选择教学目标，以解决教什么的问题。

教学设计应该怎么写呢？以下是店铺精心整理的电磁感应力学问题教学设计（精选6篇），供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

电磁感应力学问题教学设计1（一）教学目的1．知道电磁感应现象及其产生的条件。

2．知道感应电流的方向与哪些因素有关。

3．培养学生观察实验的能力和从实验事实中归纳、概括物理概念与规律的能力。

（二）教具蹄形磁铁4～6块，漆包线，演示用电流计，导线若干，开关一只。

（三）教学过程1．由实验引入新课重做奥斯特实验，请同学们观察后回答：此实验称为什么实验？它揭示了一个什么现象？（奥斯特实验。

说明电流周围能产生磁场）进一步启发引入新课：奥斯特实验揭示了电和磁之间的联系，说明电可以生磁，那么，我们可不可以反过来进行逆向思索：磁能否生电呢？怎样才能使磁生电呢？下面我们就沿着这个猜想来设计实验，进行探索研究。

2．进行新课(1)通过实验研究电磁感应现象板书：〈一、实验目的：探索磁能否生电，怎样使磁生电。

〉提问：根据实验目的，本实验应选择哪些实验器材？为什么？师生讨论认同：根据研究的对象，需要有磁体和导线；检验电路中是否有电流需要有电流表；控制电路必须有开关。

教师展示以上实验器材，注意让学生弄清蹄形磁铁的N、s极和磁感线的方向，然后按课本图12—1的装置安装好（直导线先不要放在磁场内）。

进一步提问：如何做实验？其步骤又怎样呢？我们先做如下设想：电能生磁，反过来，我们可以把导体放在磁场里观察是否产生电流。

那么导体应怎样放在磁场中呢？是平放？竖放？斜放？导体在磁场中是静止？还是运动？怎样运动？磁场的强弱对实验有没有影响？下面我们依次对这几种情况逐一进行实验，探索在什么条件下导体在磁场中产生电流。

用小黑板或幻灯出示观察演示实验的记录表格。

(1)在加速下滑过程中，求 ab 杆的速度大小为 (2 )求下滑过程中，ab 杆可以达到的最大速度v 时通过杆的电流及加速度的大小磁场，磁场边界 PQ 与MN 平行， 间t 的变化可能是下图中的(从MN 进入磁场开始计时，通过 )MN 的感应电流i 随时“电磁感应与力学规律的综合应用”学案一、电磁感应与力和运动相结合电磁感应中，受力情况、运动情况的动态分析过程：电磁感应现象中产生的感应电动势T 感应电流T 通电导体受安培力T 合外力变化T 加速度变化T 速度变化T 感应电动势 变化周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态 •要画好受力图，抓住加速度 a=0时，速度v 达到最大的特点.例1.如图所示，两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为 B 绝缘斜面上，两导轨间距为 L , M 、P 两点间接有阻值为 R 的电阻，一根质量为 m 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上，并与导轨垂直 .整个装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab 沿轨道由静止开始下滑，金属杆和导轨接触良好，不计它们之间的摩擦 .练习：如图所示，水平放置的两平行导轨左侧连接电阻，其它电阻不计.导体MN 放在导轨上，在水平恒力 F 的作用下，沿导轨向右运动，并将穿过方向竖直向下的有界匀强二、电磁感应与动量定理、动量守恒相结合例1.两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为 I ，导轨上面横放着两根导体棒 ab 和cd ，构成矩形回路，如图所示.两根导体棒的质量皆为 m , 电阻皆为R ,回路中其余部分的电阻不计，在整个导轨 ( B L平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为 B.设 戸 ’/"：：：：；：：：；&：；：：：：；：：：两导体棒均可沿轨道无摩擦地滑行.开始时，棒cd静止，V / v7I IliBd ■ iiBB J I li B d ■ I, L B 4 I L B 3 J I li B 棒ab有指向cd的初速度v o(见图).若两导体棒在运动中 a c始终不接触，求：(1) 在运动中产生的焦耳热量最多是多少？(2) 当ab棒的速度变为初速度的3/4时，cd棒的加速度是多少?三、电磁感应与能量守恒相结合导体切割磁感线或磁通量发生变化时，在回路中产生感应电流，机械能或其它形式能量便转化为电能•具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或电阻的内能，因此电磁感应过程中总是伴随着能量的转化“外力”克服安培力做多少功，就有多少其它形式的能转化为电能•同理，安培力做功的过程，是电能转化为其它形式能的过程，安培力做多少功，就有多少电能转化为其它形式的能•解决这类问题的基本思路是：(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(2) 画出等效电路，求出回路中电阻消耗的电功率表达式(3) 分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程•例1.如图所示，质量为m,高度为h的矩形导体线框在竖直面内由静止开始自由下落•它的上下两边始终保持水平，途中恰好匀速通过一个有理想边界的匀强磁场区域，则线框在此过程中产生的热量为( )A. mghB. 2mghC. 大于mgh，小于2mghD. 大于2mgh练习.位于竖直平面内的矩形平面导线框abed，ab长L i=1.0m，bd长L2=0.5m，线框的质量m=0.2kg，电阻R=2Q.其下方有一匀强磁场区域，该区域的上、下边界PP/和QQ/均与ab平行，两边界间距离为H , H>L2，磁场的磁感应强度B=1.0T,方向与线框平面垂直.如图所示，令线框的dc边从离磁场区域的上边界PP/的距离为h=0.7m处自由下落，已知在线框的dc边进入磁场以后，ab边到达边界PP/之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值.问从线框开始下落到dc边刚刚到达磁场区域下边界QQ/的过程中，磁场作用于线框的安培力做的总功为多少？(取g=10m/s2)ax xlx X那么（ ）A . 完全进入磁场中时线圈的速度大于（ V 0+V ) /2；B DX X X X X X X X X X X X X X X XV ---------------- —L30。

电磁感应与力学、能量的综合问题教学目标知识与技能：1、加强感应电动势的求算公式、楞次定律、右手定则与左手定则的理解与应用2、能深入理解并熟练处理电磁感应若干综合问题（电路、力学、能量、图像）过程与方法：问题分类处理，讲练一一对应，注重同一类问题的方法总结。

情感、态度、价值观：提高学生的分析综合能力和解决实际问题的能力，帮助学生克服畏难的情绪。

重难点1. 电磁感应中的动力学问题2.电磁感应中的能量问题教学过程：一、知识点回顾：1力：F安 = F合= 电源：2电与磁电路：例1如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.求(1)金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；(3)在上问中，若R=2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小和方向．(g=10m/s2，sin37°=0.6，)方法总结：电磁感应和力学问题的综合，其联系桥梁是磁场对感应电流的安培力，因为感应电流与导体运动的加速度有相互制约的关系，这类问题中的导体一般不是做匀变速运动，而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态，故解这类问题时正确进行动态分析确定最终状态是解题的关键。

1. 受力情况、运动情况的动态分析、思考路线是：导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→…，周而复始地循环，直至最终达到稳定状态，此时加速度为零，而速度v通过加速达到最大值，做匀速直线运动或通过减速达到稳定值做匀速直线运动。

2. 解决此类问题的基本步骤（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律（包括右手定则）求出感应电动势的大小和方向。