《电磁感应中的能量转化与守恒》课件1
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电磁感应中能量转化与守恒问题解析ppt课件
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？ 3）导体棒往复运动，最终将静止于何处？从 导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电 阻R上产生的焦耳热Q各多少？
编辑版pppt
5
解析：
❖ （1）用右手定则判断导体棒的感应电流方向从B向
A，用左手定则判断导体棒受的安培力方向向左，
感应电动势为E=BLV0，感应电流为I=E/R，安培力 为F=BIL，所以F=B2L2V0）/R
❖ （2）这一过程中导体棒的动能转化为弹簧的弹性
势能和电路的电能（通过安培力做功），电路的电
能通过电阻R转化为焦耳热，所以
❖ 根据能量弹转力做化负及功守，恒弹性,列势能方增程加.。
电场力做功= 电势能的改变。电场力做正功，电势能减少；电势 能做负功，电势能增加。
安培力做功= 电能的改变。安培力做正功，电能转化为其他形 式的能；安培力编做辑版负ppp功t （即克服安培力做功）， 2 其他形式的能转化为电能。
❖ 例1：如图1所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同 一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构 成矩形回路，导体棒的两端连接处于压缩状态的两根轻质弹簧， 两棒的中间用细线绑住，它们的电阻均为R，回路上其余部分 电阻不计，在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场， 开始时，导体棒处于静止状态，剪断细线后，导体在运动过程 中（ ）
❖ 2)当金属棒下滑速度达到稳定时，金属棒重力势能一部分克 服摩擦力做功，转化为内能，另一部分克服安培力做功，转 化为电能，它等于电路中电阻R消耗的电功，设速度为v， 在∆t时间内，根据能量守恒，有： mgV∆t.sinθ=μmgcosθ.vt+P∆t
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5
解析：
❖ （1）用右手定则判断导体棒的感应电流方向从B向
A，用左手定则判断导体棒受的安培力方向向左，
感应电动势为E=BLV0，感应电流为I=E/R，安培力 为F=BIL，所以F=B2L2V0）/R
❖ （2）这一过程中导体棒的动能转化为弹簧的弹性
势能和电路的电能（通过安培力做功），电路的电
能通过电阻R转化为焦耳热，所以
❖ 根据能量弹转力做化负及功守，恒弹性,列势能方增程加.。
电场力做功= 电势能的改变。电场力做正功，电势能减少；电势 能做负功，电势能增加。
安培力做功= 电能的改变。安培力做正功，电能转化为其他形 式的能；安培力编做辑版负ppp功t （即克服安培力做功）， 2 其他形式的能转化为电能。
❖ 例1：如图1所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同 一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构 成矩形回路，导体棒的两端连接处于压缩状态的两根轻质弹簧， 两棒的中间用细线绑住，它们的电阻均为R，回路上其余部分 电阻不计，在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场， 开始时，导体棒处于静止状态，剪断细线后，导体在运动过程 中（ ）
❖ 2)当金属棒下滑速度达到稳定时，金属棒重力势能一部分克 服摩擦力做功，转化为内能，另一部分克服安培力做功，转 化为电能，它等于电路中电阻R消耗的电功，设速度为v， 在∆t时间内，根据能量守恒，有： mgV∆t.sinθ=μmgcosθ.vt+P∆t
高中物理电磁感应中的能量转化与守恒课件
则：
（3）1 分钟环内产生的焦耳热
解这类问题的一般步骤：
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.画出等效电路图，分析电路结构。
3.用能量守恒关系得到其他形式能量与回路中电能的转 化满足的方程或运用闭合电路欧姆定律,串并联电路特点 、电功率、电热等公式联立求解。
环中感应电流最大 D．最后此摆在匀强磁场中
振动时，机械能守恒
如下图,当图中电阻R变化时,螺线管M中变化的电流产 生变化的磁场,从而使穿过螺线管N中的磁通量发生变 化,在N中产生感应电流,此处电能是螺线管M转移给N 的，实质上还是能量的转化． 此转移过程: __电__能____→ ___磁__场__能_ → ___电__能___,
学习目标：
1.能理解电磁感应现象中的能量转化与守恒。 2.会分析电磁感应现象中的能量转化问题，会
计算相关物理量。 3.体会运用能量守恒解决电磁感应相关问题的优
越性。
学习重、难点：
重点:电磁感应中能量守恒的理解 难点:电磁感应中能量守恒的应用
回忆：功能关系
【例1】以下图中，在光滑的水平轨道上有一导线ab，设运动导 线ab长为L，速度为v，匀强磁场的磁感应强度为B，闭合电路总 电阻为R．探究为了保持导线做匀速运动，外力所做的功W外和 感应电流的电功W电的关系．
〔1〕通过计算说明进入磁场的过程中线框的运动情况； a 〔2〕求线框匀速运动的速度大小；
L1 b L2
〔3〕求线框进入磁场过程中产生的电热.
hd
c
P
Q
B
【例题4】如下图，矩形导线框abcd，质量m=0.2kg ，电阻r，边长L1，
L2=0.8m.其下方距cd边h处有一个仅有水平上边界PQ的匀强磁场，磁感应强
（3）1 分钟环内产生的焦耳热
解这类问题的一般步骤：
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.画出等效电路图，分析电路结构。
3.用能量守恒关系得到其他形式能量与回路中电能的转 化满足的方程或运用闭合电路欧姆定律,串并联电路特点 、电功率、电热等公式联立求解。
环中感应电流最大 D．最后此摆在匀强磁场中
振动时，机械能守恒
如下图,当图中电阻R变化时,螺线管M中变化的电流产 生变化的磁场,从而使穿过螺线管N中的磁通量发生变 化,在N中产生感应电流,此处电能是螺线管M转移给N 的，实质上还是能量的转化． 此转移过程: __电__能____→ ___磁__场__能_ → ___电__能___,
学习目标：
1.能理解电磁感应现象中的能量转化与守恒。 2.会分析电磁感应现象中的能量转化问题，会
计算相关物理量。 3.体会运用能量守恒解决电磁感应相关问题的优
越性。
学习重、难点：
重点:电磁感应中能量守恒的理解 难点:电磁感应中能量守恒的应用
回忆：功能关系
【例1】以下图中，在光滑的水平轨道上有一导线ab，设运动导 线ab长为L，速度为v，匀强磁场的磁感应强度为B，闭合电路总 电阻为R．探究为了保持导线做匀速运动，外力所做的功W外和 感应电流的电功W电的关系．
〔1〕通过计算说明进入磁场的过程中线框的运动情况； a 〔2〕求线框匀速运动的速度大小；
L1 b L2
〔3〕求线框进入磁场过程中产生的电热.
hd
c
P
Q
B
【例题4】如下图，矩形导线框abcd，质量m=0.2kg ，电阻r，边长L1，
L2=0.8m.其下方距cd边h处有一个仅有水平上边界PQ的匀强磁场，磁感应强
电磁感应中的能量转化与守恒
R=4Ω a
F B=0.5T
场内，已知ab棒在水平恒力F=0.1N
r =1Ω
的作用下向右匀速运动，ab棒电阻r=1Ω ，R=4Ω ，其余内阻不计。
• 求：（1）ab棒匀速运动的速度为多大？
（2）ab棒匀速运动时，电路中的总电功率是多少？
ab棒克服安培力做功的功率是多少？
外力的功率是多少？能量如何转化？
做多少功，就产生多少电能.
(3)列有关能量的关系式.
①有摩擦力做功，必有内能产生； ②有重力做功，重力势能必然发生变化； ③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 （3）列有关能量的关系式
电磁感应中的能量转化
变式训练
如图所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽L＝0.5 m，框的电阻不计，匀强 磁场的磁感应强度B＝1T，方向与框面垂直，金属棒MN的质量为100g，电阻为1Ω ， 现让MN无初速的释放并与框保持接触良好的竖直下落，从释放到达到最大速度的 过程中通过棒某一截面的电荷量2C，(g＝10 m/s2)求:
做功的功率是多少？外力 的功率是多少？能量如何转化？
总电功率 P克服安培力做功功率PA=FAv=0.8w
外力的功率 P外=Fv=1W 其他形式的能
W克服安
>P总 摩擦热
电能
R=4Ω
F
B=0.5T a r=1Ω
W电流
焦耳热
知识储备
做功的过程与能量转化之间的关系
内能的变化
定量关系
WG=-△EP W合=△EK
Q=f·X相对
电能的变化
电磁感应中的能量转化
课本例题探究 • 如图所示，设运动的导体ab的长为L，水平向右速度为v，匀强磁场的磁感强度
电磁感应中的能量转化与守恒用.pptPPT22页
电磁感应中的能量转化与守恒用.ppt
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
电磁感应现象的能量转化和守恒PPT课件
轨电接触良好，两金属导轨的上端连接一定值电阻，阻值
R1=2R，现将金属棒由静止释放，试求：
（1）金属棒下滑的最大速度是多少？
（2）当金属棒下滑距离
B M R1 P
为s0时速度恰好达
a
到最大，求金属棒
b
由静止开始下滑2s0 N α
α
的过程中，整个电
Q
路产生的电热。
8.如图所示，在水平绝缘平面上固定足够长的平行光滑金属
释放，设导轨足够长，求：
（1）分析金属棒a的运动情况
（2）金属棒a的最大速度vm
R
（3）如果金属棒下落高度h时 达到最大速度，那么在
a
这个过程中电路生成的
总热能和金属棒a生成
的热能
6.如图所示，电动机牵引一根原来静止的，质量 m=0.1kg的导体MN，其电阻R=1Ω，导体棒架在处 于磁感应强度B=1T，竖直放置的框架上，框架宽 L=1m；当导体棒上升h=3.8m时获得稳定的速度， 导体产生的热量为12J，电动机牵引棒时，电压 表、电流表的读数分别为7V、1A，电动机内阻 r=1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，g取10m/s2， 求:
（1）5s末时电阻R上消耗的电功率； M （2）金属杆在5s末的运动速率； V R （3）5s末时外力F的功率.
P
N F
Q
5.如图所示，在磁感应强度为B的水平方向的匀强磁
场中竖直放置两平行导轨，磁场方向与导轨所在平
面垂直．导轨宽L，其上端跨接一阻值为R 的电阻 (导轨电阻不计)．一金属棒a的电阻为R，质量分别 为 m，它与导轨相连，让金属棒a由某以高度静止
导轨（电阻不计），导轨左端连接一个阻值为R的电阻，
质量为m的金属棒(电阻不计)放在导轨上，金属棒与导轨
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一根与导轨接触良好的可自由滑动的直导线 ab在外力F作用 下向右做匀速直线运动．
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图1－5－1 ②能量转化：在上述过程中，产生的电能是通过外力 F 克服 安培力 做功转化而来的．而这些电能又通过_________ 感应电流 做功，转化为其他形式的能量．
析． ●教学地位 本节知识是高考命题的热点和难点，常以选择题或计算 题的形式出现，试题难度中等偏上.
当 堂 双 基 达 标
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菜
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教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
●新课导入建议
在电磁感应现象中，因感应电流的产生，总会出现因电
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(2)电磁感应中的能量守恒 能量守恒是自然界的一条普遍规律，在电磁感应现象中 也不例外，在电磁感应中，外力做了多少功，就有多少电能 ________ 产生．
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守恒问题的一般思路
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步骤 5 ：让学生完成【迁 移应用 】检查完成情况 并点评
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步骤6：师生互动完成 “探究 2”( 方式同完成探 究1相同)
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课
标
解
读
重
点
难
点
1.知道电磁感应现象遵守能 量守恒定律． 2．掌握电磁感应现象中产
1.电磁感应与能量的综
合．(重点) 2．电磁感应与力学知识 的综合．(重点) 3．电磁感应中能量的转
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生的电能与克服安培力做功
课 堂 互 动 探 究
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步骤 1 ：导入新课，本节 教学地位分析
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教 学 教 法 分 析
5
电磁感应中的能量转化与守恒
教师用书独具演示
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●课标要求 1．知道电磁感应现象遵守能量守恒定律． 2．掌握在电磁感应现象中产生的电能与克服安培力做
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功的关系．
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3．掌握感应电流做功过程中能量的转化．
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步骤 2 ：老师提问，检查 预习效果 ( 可多提问几个 学生)
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步骤 3 ：师生互动完成“探 究1”互动方式(除例1外可再
变换命题角度 ，补充一个 例题以拓展学生思路)
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步骤 4 ：教师通过例题讲解 总结求解电磁感应中能量
的关系． 3．掌握感应电流做功过程 中能量的转化.
化关系．(难点)
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电磁感应中的能量转化与守恒 1.基本知识
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(1)电磁感应中的能量转化
①如图1－5－ 1所示，处在匀强磁场中的水平导轨上有
步骤7：完成“探究3”(重 在讲解规律方法技巧)
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步骤8：指导学生完成 【当堂双基达标 】 验 证 学习情况
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流做功引起能量的转化，那么电磁感应现象中，能量是如何
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转化的呢？能量转化过程中满足什么规律呢？这就是今天要 学习的内容．
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●教学流程设计
课前预习安排：1.看教材 2.填写【课前自主导学】 (同学之间可进行讨论)
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●课标解读 1．理解法拉第电磁感应定律和楞次定律的深层含义， 并会灵活应用解决问题． 2．了解反电动势，知道反电动势是能量守恒的结果．
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3 ．通过应用电磁感应规律，会联系科技实例进行分
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步骤 9 ：先由学生自己总结
本节的主要知识 ，教师点 评，安排学生课下完成 【课时作业】
演示结束
菜 单
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图1－5－1 ②能量转化：在上述过程中，产生的电能是通过外力 F 克服 安培力 做功转化而来的．而这些电能又通过_________ 感应电流 做功，转化为其他形式的能量．
析． ●教学地位 本节知识是高考命题的热点和难点，常以选择题或计算 题的形式出现，试题难度中等偏上.
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在电磁感应现象中，因感应电流的产生，总会出现因电
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(2)电磁感应中的能量守恒 能量守恒是自然界的一条普遍规律，在电磁感应现象中 也不例外，在电磁感应中，外力做了多少功，就有多少电能 ________ 产生．
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守恒问题的一般思路
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重
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难
点
1.知道电磁感应现象遵守能 量守恒定律． 2．掌握电磁感应现象中产
1.电磁感应与能量的综
合．(重点) 2．电磁感应与力学知识 的综合．(重点) 3．电磁感应中能量的转
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●课标要求 1．知道电磁感应现象遵守能量守恒定律． 2．掌握在电磁感应现象中产生的电能与克服安培力做
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3．掌握感应电流做功过程中能量的转化．
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步骤 3 ：师生互动完成“探 究1”互动方式(除例1外可再
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步骤 4 ：教师通过例题讲解 总结求解电磁感应中能量
的关系． 3．掌握感应电流做功过程 中能量的转化.
化关系．(难点)
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电磁感应中的能量转化与守恒 1.基本知识
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(1)电磁感应中的能量转化
①如图1－5－ 1所示，处在匀强磁场中的水平导轨上有
步骤7：完成“探究3”(重 在讲解规律方法技巧)
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流做功引起能量的转化，那么电磁感应现象中，能量是如何
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转化的呢？能量转化过程中满足什么规律呢？这就是今天要 学习的内容．
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3 ．通过应用电磁感应规律，会联系科技实例进行分
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步骤 9 ：先由学生自己总结
本节的主要知识 ，教师点 评，安排学生课下完成 【课时作业】
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