巧用思維導(dǎo)圖分析“導(dǎo)軌+桿”問題①

(福建省福安市第二中學(xué)，福建 福安 355001)

思維導(dǎo)圖是對特定主題建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)的一種網(wǎng)絡(luò)化的表示方法，是人們將某一領(lǐng)域內(nèi)的知識元素按其內(nèi)在關(guān)聯(lián)建立起來的一種可視化表達(dá)方式。它通過繪制圖的方式，將知識、解決問題和創(chuàng)新想象的思路、途徑及其配置有序地表達(dá)出來。在電磁感應(yīng)中“導(dǎo)軌+桿”的問題種類繁多，筆者用思維導(dǎo)圖對其進(jìn)行分類、分析和歸納，取到了事半功倍的效果。

對于“導(dǎo)軌+桿”的問題，我們可以采用思維導(dǎo)圖將其歸類，如圖1所示。解決這類問題應(yīng)用到的物理知識和分析方法如圖2所示。

圖1

圖2

1 電磁感應(yīng)中的“導(dǎo)軌+單桿”問題

圖3

例1：如圖3所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌abcd,固定在同一水平面上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌所在的平面垂直，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)。一阻值為R的電阻接在導(dǎo)軌的bc端。在導(dǎo)軌上放一根質(zhì)量為m、長為L、電阻為r的導(dǎo)體桿ef，它可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌接觸良好并保持垂直。

問題1：若導(dǎo)體桿ef以初速度v0運(yùn)動(dòng)，(1) 分析導(dǎo)體桿ef的運(yùn)動(dòng)情況；(2) 導(dǎo)體桿ef從開始運(yùn)動(dòng)到穩(wěn)定狀態(tài)的過程中，求通過電阻R的電量和金屬桿移動(dòng)的位移；(3) 求導(dǎo)體桿ef從開始運(yùn)動(dòng)到穩(wěn)定狀態(tài)的過程中電阻R中產(chǎn)生的熱量。

思維導(dǎo)圖分析流程如圖4所示。

圖4

問題2：若導(dǎo)體桿從靜止開始受一恒定的水平外力F的作用：(1) 求導(dǎo)體桿ef獲得的最大加速度和最大速度；(2) 若導(dǎo)體桿ef從開始運(yùn)動(dòng)到穩(wěn)定狀態(tài)過程中移動(dòng)的位移為x，求整個(gè)過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱。……