凡涉及電磁感應(yīng)的問題,一般綜合性比較強(qiáng),思維難度大,常給學(xué)生造成解題障礙。筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),涉及電量求解的題目出現(xiàn)頻率較高,在學(xué)生對(duì)題目正面思考時(shí),由于相關(guān)物理量之間的聯(lián)系比較隱蔽,常常不易想到所用規(guī)律。如2006年江蘇高考物理壓軸題19題就屬于這類題型。通過本人的教學(xué)實(shí)踐,覺得從以下兩方面入手,可以收到比較理想的效果。
1理論上準(zhǔn)確把握電量的兩種求法的特點(diǎn)及聯(lián)系
方法Ⅰ:q=I#8226;t。
以上兩種方法可以把哪些物理量建立聯(lián)系呢?可用下面的框圖來說明。
從以上框圖可見,這些物理量之間的關(guān)系可能會(huì)出現(xiàn)以下三種題型:
第一:方法Ⅰ中相關(guān)物理量的關(guān)系。
第二:方法Ⅱ中相關(guān)物理量的關(guān)系。
第三:就是以電量作為橋梁,直接把上面框圖中左右兩邊的物理量聯(lián)系起來,如把導(dǎo)體棒的位移和速度聯(lián)系起來,但由于這類問題導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)一般都不是勻變速直線運(yùn)動(dòng),無法使用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解,所以這種方法就顯得十分巧妙。這種題型難度最大。
2在解題中強(qiáng)化應(yīng)用意識(shí),提高駕馭能力
由于這些物理量之間的關(guān)系比較 ,只能從理論上把握上述關(guān)系還不夠,還必須通過典型問題來培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力,達(dá)到熟練駕馭的目的。請(qǐng)看以下幾例:
(1)如圖1所示,半徑為r的兩半圓形光滑金屬導(dǎo)軌并列豎直放置,在軌道左側(cè)上方MN間接有阻值為R0的電阻,整個(gè)軌道處在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,兩軌道間距為L,一電阻也為R0質(zhì)量為m的金屬棒ab從MN處由靜止釋放經(jīng)時(shí)間t到達(dá)軌道最低點(diǎn)cd時(shí)的速度為v,不計(jì)摩擦。求:
(1)棒從ab到cd過程中通過棒的電量。
(2)棒在cd處的加速度。
分析與解
(1)有的同學(xué)據(jù)題目的已知條件,不假思索的就選用動(dòng)量定理,對(duì)該過程列式如下:
顯然該式有兩處錯(cuò)誤:其一是在分析棒的受力時(shí),漏掉了軌道對(duì)棒的彈力N,從而在使用動(dòng)量定理時(shí)漏掉了彈力的沖量IN;其二是即便考慮了IN,這種解法也是錯(cuò)誤的,因?yàn)閯?dòng)量定理的表達(dá)式是一個(gè)矢量式,三個(gè)力的沖量不在同一直線上,而且IN的方向還不斷變化,故
我們無法使用I=Ft來求沖量,亦即無法使用前面所提到的方法二。
為此,本題的正確解法是應(yīng)用前面提到的方法一,具體解答如下:
對(duì)應(yīng)于該閉合回路應(yīng)用以下公式:
(2)如圖2所示,在光滑的水平面上,有一垂直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在寬度為L的區(qū)域內(nèi),現(xiàn)有一個(gè)邊長為a(a﹤L)的正方形閉合線圈以初速度v0垂直磁場(chǎng)邊界滑過磁場(chǎng)后,速度為v(v﹤v0),那么線圈
A.完全進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)的速度大于(v0+v)/2
B.完全進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)的速度等于(v0+v)/2
C.完全進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)的速度小于(v0+v)/2
D.以上情況均有可能
分析與解
這是一道物理過程很直觀的問題,可分為三個(gè)階段:進(jìn)入和離開磁場(chǎng)過程中均為加速度不斷減少的減速運(yùn)動(dòng),完全進(jìn)入磁場(chǎng)后即作勻速直線運(yùn)動(dòng),那么這三個(gè)過程的速度之間的關(guān)系如何呢?乍看好象無從下手,但對(duì)照上面的理論分析,可知它屬于第三類問題。首先,由于進(jìn)入磁場(chǎng)和離開磁場(chǎng)兩段過程中,穿過線圈回路的磁通量變化量Δφ相同,故有q0=q=Δφ/R;其次,對(duì)線框應(yīng)用動(dòng)量定理,設(shè)線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)后的速度為v′,則有:
線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程:
(3)如圖3所示,在水平面上有兩條導(dǎo)電導(dǎo)軌MN、PQ,導(dǎo)軌間距為d,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在的平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,兩根完全相同的金屬桿1、2間隔一定的距離擺開放在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌垂直。它們的電阻均為R,兩桿與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計(jì),金屬桿的摩擦不計(jì)。桿1以初速度v0滑向桿2,為使兩桿不相碰,則桿2固定與不固定兩種情況下,最初擺放兩桿時(shí)的最少距離之比為:
A.1:1B.1:2
C.2:1D.1:1
分析與解:
本題的一個(gè)明顯特點(diǎn)就是已知桿1的初速度v0,求為使兩桿不相碰,最初擺放兩桿時(shí)的最少距離問題。分析后易見,兩桿的運(yùn)動(dòng)都不是勻變速運(yùn)動(dòng),初速v0與最初擺放兩桿時(shí)的最少距離之間的聯(lián)系比較隱蔽,若能對(duì)前面的理論分析比較熟悉,易知該題仍屬于上面提到的第三類問題。簡解如下:
桿2固定時(shí)桿1作加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),最小距離s1對(duì)應(yīng)于當(dāng)桿1至桿2處時(shí),速度恰好減為零。故有
綜上可得:S1:S2=2:1。
通過理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合,使學(xué)生加深了對(duì)本知識(shí)塊地理解,提高了駕馭知識(shí)的能力,有效的解決了這個(gè)難點(diǎn)。讀者不妨應(yīng)用以上思路去分析一下2006年江蘇高考最后一題,看看效果如何?篇幅有限,這里不再贅述。
(欄目編輯羅琬華)