沈 軍

(江蘇省宿遷市馬陵中學(xué) 223800)

電磁學(xué)能和高中物理的很多知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系在一起，相關(guān)習(xí)題創(chuàng)設(shè)的情境較為復(fù)雜.為增強(qiáng)學(xué)生的解題自信，既要注重電磁學(xué)相關(guān)理論的講解，又要通過(guò)引導(dǎo)與啟發(fā)使學(xué)生深入理解電磁學(xué)相關(guān)知識(shí)本質(zhì)，并通過(guò)與學(xué)生一起分析相關(guān)的習(xí)題，使其積累豐富的解題經(jīng)驗(yàn)以及解題方法.

一、電磁感應(yīng)電路習(xí)題解題方法

導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如此便可與電路知識(shí)聯(lián)系在一起.解答該類習(xí)題的方法如下：其一，認(rèn)真審題，明確哪一部分導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)以及產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，運(yùn)用右手定則以及相關(guān)的計(jì)算公式，得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小、電流方向等.其二，搞清楚電路中和電學(xué)元件的串并聯(lián)關(guān)系，相關(guān)參數(shù)的具體數(shù)值，針對(duì)較為復(fù)雜的電路可畫等效電路圖輔助分析.其三，運(yùn)用所學(xué)的電學(xué)知識(shí)，如閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路知識(shí)、電功率公式、焦耳定律等，求解出最終的參數(shù).課堂上會(huì)使學(xué)生感受相關(guān)習(xí)題的解題思路，應(yīng)注重如下例題的講解：

如圖1(a)所示，一間距為2L，上端連接一電阻R的U型導(dǎo)軌豎直放置.內(nèi)部存在兩個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域，區(qū)域內(nèi)均存在垂直紙面向外的磁場(chǎng).其中區(qū)域P的磁場(chǎng)按照?qǐng)D1(b)變化(圖中坐標(biāo)值均為已知量)，區(qū)域Q內(nèi)部磁場(chǎng)大小為B0，一長(zhǎng)為2L質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒穿過(guò)區(qū)域Q放置且剛好處于靜止?fàn)顟B(tài).金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，忽略導(dǎo)軌電阻.則以下結(jié)論正確的是( ).

(a) (b)圖1

二、電磁感應(yīng)動(dòng)力學(xué)習(xí)題解題方法

電磁感應(yīng)中安培力的產(chǎn)生使得其能夠與運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來(lái).但其比單純的運(yùn)動(dòng)學(xué)類的習(xí)題更為復(fù)雜.解答該類習(xí)題的方法主要分為四步：第一步，為更好的把握安培力的方向與大小，仍應(yīng)先分析導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀況，把握產(chǎn)生感應(yīng)電流的規(guī)律，為更好的計(jì)算安培力做好鋪墊.第二步，做好內(nèi)電路與外電路的分析，在分析外電路時(shí)應(yīng)明確電學(xué)元件的串并聯(lián)關(guān)系，準(zhǔn)確的計(jì)算出感應(yīng)電流.第三步，運(yùn)用牛頓第二定律，對(duì)研究對(duì)象的受力情況進(jìn)行分析，明確其運(yùn)動(dòng)狀態(tài).第四步，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解出相關(guān)的參數(shù).課堂上為使學(xué)生掌握該類習(xí)題的解題方法，可與學(xué)生一起分析如下習(xí)題：

如圖2所示，一足夠長(zhǎng)的左側(cè)連接一大小為R=0.4Ω電阻的U形導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌寬L=0.5m.垂直導(dǎo)軌平面存在一豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5T的磁場(chǎng).一質(zhì)量m=2kg，電阻r=0.5Ω的導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上.導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌接觸良好，兩者間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，忽略其他電阻.導(dǎo)體棒ab在F=10N的水平外力作用下，由靜止運(yùn)動(dòng)x=40cm后達(dá)到最大速度.求：

圖2

(1)導(dǎo)體棒ab運(yùn)動(dòng)的最大速度；(2)導(dǎo)體棒ab的速度v=1m/s時(shí)，導(dǎo)體棒ab的加速度；

三、電磁感應(yīng)能量習(xí)題解題方法

電磁感應(yīng)涉及到物體的動(dòng)能、勢(shì)能、電能、熱能的相互轉(zhuǎn)化，解答該類習(xí)題既要注重電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用，又要注重從能量的角度進(jìn)行分析.解答該類習(xí)題的方法為：將物體受到的安培力考慮在內(nèi)，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，明確所受的力是做正功還是負(fù)功，根據(jù)所學(xué)的功的計(jì)算公式進(jìn)行定量計(jì)算.同時(shí)，把握能量的轉(zhuǎn)化方向與轉(zhuǎn)化形式，當(dāng)研究對(duì)象的能量增加時(shí)并分析有哪些能量轉(zhuǎn)化而來(lái)，相反當(dāng)其能量減少時(shí)應(yīng)明確能量的去處.靈活應(yīng)用動(dòng)能定理、動(dòng)量定理、機(jī)械能守恒定律、動(dòng)量守恒定律等，構(gòu)建相關(guān)的物理方程.為使學(xué)生牢固的掌握該類習(xí)題的解題方法，應(yīng)注重為學(xué)生做好解題的示范，如下題：

如圖3所示，ABCD為固定的，兩端均連接有阻值為R電阻的水平光滑矩形金屬導(dǎo)軌，AC和BD的間距為L(zhǎng)，處在豎直向下磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中.一質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)，且不計(jì)電阻的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌始終接觸良好.左側(cè)和一固定在O點(diǎn)的彈簧相連構(gòu)成彈簧振動(dòng)系統(tǒng).開(kāi)始時(shí)彈簧處于自然長(zhǎng)度，導(dǎo)體棒MN獲得水平向左的初速度v0，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，導(dǎo)體棒第一次運(yùn)動(dòng)到最右端，這一過(guò)程中AB上的電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則( ).

圖3

電磁學(xué)在高中物理中占有舉足輕重的地位，在高考中相關(guān)習(xí)題常作為壓軸題出現(xiàn).為幫助學(xué)生更好的突破各類電磁學(xué)類的習(xí)題，既要做好不同習(xí)題解題過(guò)程的示范，又要鼓勵(lì)學(xué)生積極總結(jié)，把握不同電學(xué)習(xí)題的解題規(guī)律，以及解題的切入點(diǎn).同時(shí)，在訓(xùn)練的過(guò)程中應(yīng)多進(jìn)行反思，嘗試著進(jìn)行一題多解，并積極與其他學(xué)生交流學(xué)習(xí)心得，學(xué)習(xí)他人高效的解題方法.