2.1 楞次定律-【物理优课PPT】高中物理选择性必修第二册同步PPT课件（人教版2019）

人教版（2019） 高中物理 选择性必修第二册 第二章：电磁感应 Lenz's law 授课老师：物理优课PPT 学习目标 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。 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。 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。 新课导入 线圈与电流表相连，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。感应电流的方向与哪些因素有关？ 穿过闭合回路的磁通量变化是产生感应电流的条件，所以感应电流的方向可能与磁通量的变化有关。 感应电流的方向与磁通量的变化（增加或减少）有什么关系呢？ 实验探究 只要使闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会有感应电流产生。 （1）电路闭合 （2）磁通量发生变化 产生感应电流的条件是： 实验探究 塑料管 铝管 磁铁 磁铁 为什么磁铁在铝管中下降得更慢呢？ 实验探究 如何判定感应电流的方向呢？ 思考： + G N S 实验器材：条形磁铁、螺线管、灵敏电流计 如何判断感应电流的方向 猜想与假设： 你认为感应电流的方向可能与哪些因素有关? 原磁场的方向 磁通量的变化 目 录 01 影响感应电流方向的因素 02 楞次定律 03 右手定则 04 典例分析 实验一：楞次环实验 实验装置：支架、铝环、条形磁铁 动手做以下以下实验，认真记录实验结果，并思考为什么会有这样的实验结果？ 实验观察任务：当条形磁铁靠近或者远离铝环时，观察铝环的运动。 实验操作过程：N极靠近铝环，N极远离铝环，S极靠近铝环，S极远离铝环。 实验一：楞次环实验 实验结果： 实验一：楞次环实验 实验原理分析： 【问题1】铝环向后退或者向前追，说明了什么？ 铝环受到了力 【问题2】根据之前所学知识，铝环中发生了什么？铝环受到了谁施加给它的什么力？ 磁通量发生了变化，铝环中产生了感应电流。 铝环受到了安培力的作用，从而导致铝环运动。 铝环所受的安培力的方向。 现在，你能判断上述实验步骤中出铝环中的感应电流方向吗？ 实验一：楞次环实验 F F F F F F F F 由上述分析，你能得出的最直观的结论是什么？ 实验一：楞次环实验 磁体运动 B原的方向 B感的方向 N极靠近铝环 N极远离铝环 S极靠近铝环 S极靠近铝环 磁通量增加 向左 向左 向右 向左 向右 向右 向左 向右 增加 减少 增加 减少 你能根据上表得出什么规律？ 磁通量增加，B原与B感相反 磁通量减少，B原与B感相同 13 实验二：验证实验 14 实验二：验证实验 N级插入 N级拔出 S级插入 S级拔出 示意图 原磁场方向 原磁场磁通量的变化 感应电流方向(俯视） 感应电流的磁场方向 向下 向下 向上 向上 减小 减小 增加 增加 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针 向上 向下 向下 向上 该实验结论与实验一结论是否一样？你由此得出感应电流规律？ 15 目 录 01 影响感应电流方向的因素 03 右手定则 04 典例分析 02 楞次定律 楞次定律的内容 1.内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要_______引起感应电流的_____________. 2.从能量角度理解楞次定律 感应电流沿着楞次定律所述的方向，是_________定律的必然结果，当磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力做功，使_____能转化为感应电流的______能。 磁通量的变化 能量守恒 机械 电 阻碍 17 楞次定律的理解 1.楞次定律中的因果关系 楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果. 2.对“阻碍”的理解 与 B原 同 B感 Φ原 增 减 与 B原 与 B原 变化 反 同 阻碍 谁在阻碍？ 阻碍什么？ 结果如何？ 如何阻碍？ 感应电流产生的磁场 原磁场的磁通量的变化 “增反减同” 只是阻碍，不能阻止 18 楞次定律的应用 明 确 研 究 对 象 原磁通 量变化? 原磁场 方向? 楞次定律 感应电流 磁场方向 感应电 流方向 安培定则 19 课堂练习 【例1】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，当线圈M电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？ 【答案】N线圈中电流方向上端流出 【解析】①原磁场方向：M线圈中磁场方向向上，N线圈中磁场方向向下 ②断开开关，原磁场磁通量变小 ③由“增反减同”可判断N线圈中感应电流的磁场方向向下 ④利用“安培定则”可判断N线圈中电流方向上端流出 20 课堂练习 【例2】如图所示，在通有电流I 的长直导线附近有一个矩形线圈 ABCD，线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧，垂直于导线左右平移时，其中产生了A→B→C→D→A方向的电流。已知距离载流直导线较近的位置磁场较强。请判断：线圈在向哪个方向移动？ 21 课堂练习 【答案】线圈在向左移动 【解析】选择矩形线圈为研究对象，画出通电直导线一侧的磁感线分布图（如右图），磁感线方向垂直纸面向里，用“×”表示。已知矩形线圈中感应电流的方向是A→B→ C→ D →A，根据右手螺旋定则，感应电流的磁场方向是垂直纸面向外的（即指向读者的，用矩形中心的圆点“·”表示）。 根据楞次定律，感应电流的磁场应该是阻碍穿过线圈的磁通量变化的。现在已经判明感应电流的磁场从纸面内向外指向读者，是跟原来磁场的方向相反的。因此线圈移动时通过它的磁通量一定是在增大。这说明线圈在向左移动。 22 课堂练习 【例3】如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时下列说法准确的是（　　） A．P、Q将互相靠拢 B．P、Q将互相远离 C．磁铁的加速度一定大于g D．磁铁下落过程机械能守恒 23 课堂练习 【答案】A 【解析】AB．条形磁铁从高处下落接近回路时，闭合回路中磁通量增加，根据楞次定律，P、Q将互相靠拢以阻碍磁通量的增加。A正确，B错误； CD．条形磁铁从高处下落接近回路时，闭合回路中磁通量增加，根据楞次定律，感应电流产生的磁场会阻碍磁铁的靠近以达到阻碍回路磁通量增加的目的，所以条形磁铁下落的加速度小于g，磁铁受到阻力，并且阻力做功，所以磁铁的机械能减少。CD错误。 故选A。 24 楞次定律的拓展应用 1.“来拒去留” （阻碍相对运动角度）：即磁体与导体间发生相对运动时，两者靠近会产生斥力，两者远离会产生引力。 落磁实验 楞次小车 25 楞次定律的拓展应用 2.Ф不变趋势（阻碍磁通量变化角度）：判断由于磁通量发生变化产生感应电流使物体运动这一类问题时，总有使物体朝Ф不变方向发展的趋势。 3.对Ф不变趋势的理解： ①若B增大了，可以运动到B小一点的地方去，也可以让S变小一点，即面积有收缩的效果； ②若B增小了，可以运动到B大一点的地方去，也可以让S变大一点，即面积有扩张的效果 v “增缩减扩” “增反减同” 26 目 录 01 影响感应电流方向的因素 03 右手定则 04 典例分析 02 楞次定律 思考与讨论 在右图中，假定导体棒CD 向右运动。 1. 我们研究的是哪个闭合导体回路？ 2. 当导体棒CD 向右运动时，穿过这个闭合导体回路的磁通量是增大还是减小？ 3. 感应电流的磁场应该是沿哪个方向的？ 4. 导体棒CD 中的感应电流是沿哪个方向的？ 回路CDEF 增大 逆时针 C-D 28 右手定则 内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都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，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。这就是更便于判定导线切割磁感线时感应电流方向的右手定则。 适用范围：闭合电路一部分导体切割磁感线产生感应电流. 你能说明右手定则与楞次定律有什么关系？ 29 右手定则与楞次定律 楞次定律 右手定则 区 别 研究 对象 适用 范围 应用 联系 整个闭合回路的导体 闭合回路的一部分导体，做切割磁感线运动的导体 各种电磁感应现象 只适用于导体在磁场 中做切割磁感线运动 用于磁感应强度随时间变化而产生的电磁感应现象较方便 用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便 右手定则是楞次定律的特例 30 课堂总结 楞次定律 楞次定律 右手定则 “来拒去留” “增反减同” “增缩减扩” v 31 03 右手定则 目 录 01 影响感应电流方向的因素 02 楞次定律 04 典例分析 典例分析 1.［多选］（楞次定律）关于楞次定律，下列说法中正确的是（　　） A. 感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反 B. 感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同 C. 感应电流的磁场方向与磁通量增大还是减小有关 D. 感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化 答案：CD 解析：感应电流的磁场并不阻碍原磁场，而是阻碍原磁场的变化。感应电流的磁场方向取决于引起感应电流的磁通量是增加还是减小：当磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，简言之“增反减同”。 33 典例分析 2. （楞次定律）如图，矩形金属线框abcd固定在桌面上，直导线MN贴近桌面且通有M向N的恒定电流I。将MN从图中Ⅰ位置匀速平移到Ⅱ位置过程中，线框中感应电流的方向是（　　） A. 一直沿abcda方向 B. 一直沿adcba方向 C. 先沿adcba方向，后沿abcda方向 D. 先沿abcda方向，再沿adcba方向，后沿abcda方向 34 典例分析 解析：由安培定则得，通有恒定电流的直导线产生的磁场在导线右边的方向为垂直纸面向外。在导线从图中Ⅰ位置匀速平移到Ⅱ位置过程中，如图所示，可分为4个过程，第1个过程，穿过线框的磁通量向外增加；第2个过程，穿过线框的合磁通量向外减少；第3个过程，穿过线框的合磁通量向里增加；第4个过程，穿过线框的磁通量向里减少。根据楞次定律可知，线框中的感应电流先沿abcda方向，再沿adcba方向，后沿abcda方向。 答案：D 35 典例分析 3、（楞次定律）如图，在一水平桌面上放置的闭合导体圆环正上方不远处，有一条形磁铁（S极朝上，N极朝下）由静止开始快速向右运动时，关于圆环中感应电流的方向（从上向下看）和相互作用情况，下列说法正确的是（　　） A．圆环中感应电流的方向是逆时针 B．圆环中感应电流的方向是顺时针 C．圆环有向左的运动趋势 D．圆环对水平桌面的压力增大 36 典例分析 答案：B 解析：AB．由图示可知，圆环中磁场方向向下，在磁铁向右移动时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向向下，再由安培定则可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，所以A错误，B正确；C．由左手定则可知，圆环受到的安培力方向向斜右上方，所以圆环有向右运动趋势，C错误；D．在竖直方向上圆环受到重力、桌面对它的支持力，在向右运动的过程中增加了安培力沿竖直方向上的分力，所以支持力变小，根据牛顿第三定律，可知，压力变小，D错误。 故选B。 37 典例分析 4、（右手定则）闭合线圈abcd，从某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场，如图所示，虚线表示上、下两个边界。当它经过图中的三个位置时，感应电流的方向是（　　） A．经过Ⅰ时，a→d→c→b→a B．经过Ⅱ时，a→b→c→d→a C．经过Ⅱ时，无感应电流 D．经过Ⅲ时，电流方向a→d→c→b→a 38 典例分析 答案：CD 解析：A.经过Ⅰ时，向里的磁通量增加，根据楞次定律则感应电流磁场方向向外，由右手定则判断感应电流方向为逆时针，故A错误； BC.经过Ⅱ时，磁通量不变，则感应电流为0，故B错误，C正确； D.经过Ⅲ时，向里的磁通量减少，根据楞次定律感应电流的磁场方向向里，由右手定则判断感应电流方向为顺时针，故D正确。 故选CD。 39 典例分析 5、（右手定则）如图所示，水平放置的两组光滑轨道上分别放有可自由移动的金属棒和MN，并且分别放置在磁感应强度为和的匀强磁场中，当在外力的作用下运动时，MN向右运动，则所做的运动可能是（　　） A．向左加速运动 B．向左匀速运动 C．向右加速运动 D．向右匀速运动 40 典例分析 答案：A 解析：根据安培定则可知，MN处于垂直纸面向里的磁场中，MN在磁场力作用下向右运动，说明MN受到的磁场力向右，由左手定则可知电流由M指向N，中感应电流的磁场向上，由楞次定律可知，线圈中电流的磁场应该是向上减弱，或向下增强。 若中磁场方向向上减弱，根据安培定则可知中电流方向为且减小，根据右手定则可知向右减速运动；若中磁场方向向下增强，根据安培定则可知中电流方向为P→Q且增大，根据右手定则可知向左加速运动。 故选A。 41 人教版（2019） 高中物理 选择性必修第二册 第二章：电磁感应 Lenz's law 授课老师：物理优课PPT 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$