2016屆高三物理一輪復(fù)習學案：電磁感應(yīng)
【例題29】如圖所示，兩根豎直放置在絕緣地面上的金屬導(dǎo)軌的上端，接有一個電容為c的電容器，框架上有一質(zhì)量為m、長為l的金屬棒，平行于地面放置，與框架接觸良好且無摩擦，棒離地面的高度為h，磁感強度為b的勻強磁場與框架平面垂直。開始時，電容器不帶電。將金屬棒由靜止釋放，問：棒落地時的速度為多大？（整個電路電阻不計）
本題要抓幾個要點：①電路中有無電流？②金屬棒受不受安培力作用？若有電流，受安培力作用，它們怎樣計算？③為了求出金屬棒的速度，需要用力學的哪種解題途徑：用牛頓運動定律？動量觀點？能量觀點？
師：本題與例1的區(qū)別是，在分析金屬棒受什么力時首先思維受阻：除了重力外，還受安培力嗎？即電路中有電流嗎？有的學生認為，雖然金屬棒由于“切割”而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e；但電容器使電路不閉合故而無電流，金屬棒只受重力做自由落體運動，落地時速度即為 。為了判斷有無電流，本題應(yīng)先進行電路的組成分析，畫出等效電路圖。（學生畫圖，見圖）
問：電路中有電流嗎？
（這一問題對大多數(shù)學生來說，根據(jù)畫的電路圖都能意識到有電容器充電電流，方向為逆時針。）
再問：這一充電電流強度i應(yīng)怎樣計算？（運用什么物理概念或規(guī)律？）
有的學生會照常寫出 ，但很快會必現(xiàn)“整個電路的電阻不計””這一條件，因而思維又發(fā)生障礙。
追問：這個電路是純電阻電路嗎？能否應(yīng)用歐姆定律求電流強度？——讓學生認清用歐姆定律根本就是“張冠李戴”的。
引導(dǎo)：既然是給電容器充電形成電流，那么電流強度與給電容器極板上充上的電量q有什么關(guān)系？
有的學生經(jīng)引導(dǎo)又會想到用定義式
師：讓學生判斷，分析確定金屬棒受的合外力怎樣變化時，要考慮安培力的變化情況，所需確定的是瞬時電流，還是平均電流？（瞬時電流） 是瞬時電流嗎？
學生思維被引導(dǎo)到應(yīng)考慮很短一段時間△t內(nèi)電容極板上增加的電量△q時，電路中瞬時電流為
師：電容器極板上增加的電量與極板間的電壓有何關(guān)系？
因為q=cuc，所以△q=c△uc
師：而電容兩極板間的電壓又根據(jù)電路怎樣確定？
生：因電路無電阻，故電源路端電壓u==blv，而u=uc，所以△uc=bl△v。
①
式中 為桿的加速度a。
指出：本題中電流強度的確定是關(guān)鍵，是本題的難點，突破了這一難點，以后的問題即可迎刃而解。
問題：下面面臨的問題是金屬棒在重力、安培力共同作用下運動了位移為h時的速度怎樣求。用動量觀點、能量觀點，還是用牛頓第二定律？
（學生經(jīng)過分析已知條件，并進行比較，都會選擇用牛頓第二定律。）
指點：用牛頓第二定律求解加速度a，以便能進一步弄清金屬棒的運動性質(zhì)。
mg-bil=ma ②
由①②式得 ③
師：由同學們推出的結(jié)果，可知金屬棒做什么性質(zhì)的運動？
生：從③式知a=恒量，所以金屬棒做勻加速運動。
師：讓學生寫出落地瞬時速度表達式。
生：
師：進一步分析金屬棒下落中的能量轉(zhuǎn)化，金屬棒下落，重力勢能減少，轉(zhuǎn)化為什么能力？機械能守恒嗎？