天津市第四十二中學 楊震

　　用能量觀點解題是學生在解題過程中必須具有的一種解題技能。比如對機械能守恒與動能定理的應用，其中機械能守恒要有嚴格的限定條件，學生多與動量守恒相混淆；而動能定理需要考慮做功的正與負，學生容易忽略。而能量守恒的觀點，由于無使用條件也不用考慮細節(jié)，學生只需要緊緊抓住能量之間的轉化關系就能方便快捷的解決習題。但同時也需要學生具備較高的概括能力，清楚的了解能量的流向，這也往往成為學習中的一個難點。下面通過三道例題說明如何運用能量守恒解題。

　　[例1](2014年江蘇高考)如圖所示，固定的水平光滑金屬導軌，間距為L，左端接有阻值為R的電阻，處在方向豎直、磁感應強度為B的勻強磁場中，質量為m的導體棒與固定彈簧相連，放在導軌上，導軌與導體棒的電阻均可忽略.初始時刻，彈簧恰處于自然長度，導體棒具有水平向右的初速度v0。在沿導軌往復運動的過程中，導體棒始終與導軌垂直并保持良好接觸。

　　(1)求初始時刻導體棒受到的安培力。

　　(2)若導體棒從初始時刻到速度第一次為零時，彈簧的彈性勢能為Ep，則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產生的焦耳熱Q1分別為多少？

　　(3)導體棒往復運動，最終將靜止于何處？從導體棒開始運動直到最終靜止的過程中，電阻R上產生的焦耳熱Q為多少？

　　解：分析：導體棒受安培力、彈簧彈力，此二力均為變力，不可用牛頓第二定律解決，同時做功的正負也比較復雜，故用能量觀點。

　　(1)導體棒切割產生的感應電動勢為E=BLV0棒中的感應電流為I=-，安培力F=IBL 聯(lián)立得：F=-方向水平相左。

　　(2)能量守恒觀點：導體棒從初始時刻到速度第一次為零過程中，棒最初的動能轉化成了彈簧的彈性勢能和焦耳熱，所以我們很用容易就可列出如下的式子：

　　-mv02=Ep+Q1

　　而Q1=-W安即：W1=Ep--mv02

　　(3)當棒靜止時，安培力為零，導軌光滑所以棒會靜止在彈簧原長處，此時彈性勢能為零。根據(jù)能量守恒：在整個的運動過程中系統(tǒng)最初的動能最后全部轉化成焦耳熱，即Q=-mv02。

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