2.1楞次定律 教学设计 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2.1 楞次定律 【教学目标】 1.理解楞次定律，知道楞次定律是能量守恒的反映，会用楞次定律判断感应电流方向。 2.理解右手定则，知道右手定则是楞次定律的一种具体表现形式，会用右手定则判断感应电流方向。 3.经历推理分析得出楞次定律的过程，体会归纳推理的方法。 4.经历实验探究得出楞次定律的过程，提升科学探究的能力。 【教学重难点】 教学重点：楞次定律判断感应电流的方向。 教学难点：楞次定律和右手定则判断感应电流的方向，几个定则之间的区别。 【教学过程】 教学 环节 教师活动 学生活动 设计 意图 新课导入 “落磁”运动 在必修三当中，大家已经跟随奥斯特见识过电流的磁效应，也跟随法拉第学习了电磁感应，明确了感应电流的条件。 现在回忆一下，以下三种情况如何才能产生感应电流？ 产生感应电流的条件有哪些？ 闭合导体回路中的磁通量发生变化，闭合导图回路中就会产生感应电流。 （1）电路闭合（2）磁通量发生变化 知识回顾 纵向迁移 影响感应电流方向的因素 线圈和电流表相连，把磁体的某一个磁极向线圈中插入、从线圈中抽出时，电流表的指针发生了偏转，但两种情况下偏转的方向不同，这说明感应电流的方向并不相同，联系感应电流的产生条件，猜测感应电流的方向和哪些因素有关？ 感应电流的方向与原磁场方向及磁通量的变化情况有关. 观察与思考： 1.探究电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系（试触法） 器材：灵敏电流计、电池、开关、导线、滑动变阻器等 结论：左进左偏，右进右偏 观察与思考： 2.探究条形磁体插入或抽出线圈时感应电流的方向 N极插入 S极插入 N极拔出 S极拔出 示意图 线圈中（原）磁场的方向 向下 向上 向下 向上 线圈中（原）磁通量的变化 增加 增加 减少 减少 感应电流方向（俯视） 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针 感应电流的磁场方向 向上 向下 向下 向上 3.实验现象及结论： （1）实验现象 N极插入时，原磁场方向向下，感应磁场方向向上； S极插入时，原磁场方向向上，感应磁场方向向下； 实验结论：磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。（增反） （2）实验现象 N极抽出时，原磁场方向向下，感应磁场方向向下； S极抽出时，原磁场方向向上，感应磁场方向向上； 实验结论：磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。（减同） 课堂巩固： 1.一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与一个线圈串联，将磁体从线圈上方插入或拔出，请完成下列填空。 （1）图(a)中灵敏电流计指针的偏转方向为偏向正极（填“偏向正极”或“偏向负极”) （2）图(b)中磁体下方的极性是S极(填“N极”或“S极”) （3）图(c)中磁体的运动方向是向上(填“向上”或“向下”) （4）图(d)中线圈从上向下看的电流方向是顺时针.(填“顺时针”或“逆时针”) 楞次定律 1834年，俄国物理学家海因里希∙楞次基于大量实验事实总结出一条判断感应电流方向的规律，称为楞次定律。 楞次定律内容： 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化. 如何理解楞次定律中“阻碍”的含义？ ①谁在阻碍? ②阻碍什么? ③如何阻碍? ④结果如何? ⑤为何阻碍? ①谁在阻碍?感应电流的磁场 ②阻碍什么?感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的原磁场磁通量的变化，而不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁通量。 ③如何阻碍?当引起感应电流的磁通量（原磁通量）增加时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相反，感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加。当原磁通量减少时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相同，感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少。 ④结果如何?增加依旧增加，减少依旧减少，只是磁通量的变化变慢了。只是阻碍并非阻止，且阻碍并不一定是相反。 ⑤为何阻碍?产生感应电流的过程也必须遵守能量守恒定律，这是能量转化的必然结果。阻碍的作用是把其他形式的能量（或其他电路的电能）转化（或转移）为感应电流所在回路的电能，没有这种阻碍就不能实现能量的转化（或转移）。 （从能量的角度理解楞次定律）当磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力做功，使机械能转化为感应电流的电能。 通过前面的学习和下面几种案例，总结楞次定律的几种体现形式： （阻碍原磁场磁通量的变化） 增反减同 来拒去留 增缩减扩 增离减靠 1.“增反减同”法 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量（原磁场磁通量）的变化. (1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反. (2)当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同. 2.“来拒去留”法 由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动.口诀记为“来拒去留”. 3.“增缩减扩”法 就闭合回路的面积而言，收缩或扩张是为了阻碍穿过回路的原磁通量的变化.若穿过闭合回路的磁通量增加，面积有收缩趋势；若穿过闭合回路的磁通量减少，面积有扩张趋势。 说明：此法只适用于回路中只有一个方向的磁感线的情况. 4.“增离减靠”法 当磁场变化且线圈回路可移动时，由于磁场增强使得穿过线圈回路的磁通量增加，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，由于磁场减弱使线圈中的磁通量减少，线圈将靠近磁体来阻碍磁通量减少。 楞次定律的一般解题步骤： （1）确定研究对象：哪个闭合回路； （2）确定闭合回路中原磁场的方向； （3）确定闭合回路的磁通量如何变化； （4）根据楞次定律判断感应电流磁场的方向； （5）由安培定则最终确定感应电流的方向. 课堂巩固： 2.关于楞次定律，下列说法正确的是A A.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 B.感应电流的磁场总是阻止磁通量的变化 C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向 D.感应电流的磁场总是与原磁场反向，阻碍原磁场的变化 3.（多选）法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，则下列说法正确的是BC A.开关闭合瞬间，线圈M中的电流在铁环中产生的磁感线是逆时针方向的 B.开关闭合瞬间，线圈N所在的回路中感应电流方向是逆时针的 C.开关断开瞬间，软铁环中的磁场迅速减弱，线圈N中的磁通量减小 D.开关断开瞬间，线圈N中感应电流的磁场与原磁场方向相反 4（多选）如图所示，通电导线旁边同一竖直平面内有矩形线圈abcd，则BD A.若线圈向右平动，其中感应电流方向是a→b→c→d B.若线圈竖直向下平动，无感应电流产生 C.当线圈以ab边为轴转动时(小于90°)，其中感应电流方向是a→b→c→d D.当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→b→c→d 右手定则 思考与讨论： 如图所示，假定导体棒CD向右运动. 1.我们研究的是哪个闭合电路？（CDEF） 2.当导体棒CD向右运动时，穿过这个闭合电路的磁通量是增大还是减小？（增大） 3.感应电流的磁场应该是沿哪个方向？（垂直纸面向外） 4.导体棒CD中的感应电流沿哪个方向？（沿由C到D方向） 有没有别的方法更为直接地判断上述问题的电流方向？ 右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。 右手定则和楞次定律都可以判断感应电流的方向，两者之间有什么区别和联系呢？ 楞次定律 右手定则 区别 研究对象 整个闭合回路 做切割磁感线运动的导体 适用范围 各种电磁感应现象 只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 联系 右手定则是楞次定律的特例 学习了好几种手势，到底如何对应？安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较 比较项目 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律 适用场合 判断电流周围的磁感线方向 判断通电导线在磁场中所受的安培力方向 判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向 判断回路中磁通量变化时产生的感应电流方向 因果关系 因电而生磁(I→B) 因电而受力(I、B→F安) 因动而生电 (v、B→I感) 因磁通量变化而生电(ΔΦ→I感) 综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用场合，不能混淆。 课堂巩固： 5.如图所示为闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，分析各图中感应电流的方向，导体ab上的感应电流方向由a→b的是A 6.(多选)如图所示的装置中，cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(说明：导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大，导体棒匀速切割磁感线时，感应电流恒定)BD A.向右匀速运动 B.向右加速运动 C.向左加速运动 D.向左减速运动 【本课小结】 1.楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 2.楞次定律的一般解题步骤：研究对象→原磁场方向→磁通量变化→感应磁场→感应电流 3.楞次定律的几种体现：增反减同、来拒去留、增缩减阔、增离减靠 4.右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向. 5.几种定则的区别 【课后作业】 【板书设计】 学科网（北京）股份有限公司 $$