2.1 楞次定律（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

电磁感应 第1节　楞次定律 第二章 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 　　理解楞次定律和右手定则，会用来判断感应电流的方向。 1.理解楞次定律中“阻碍”的含义，并能用其解决实际问题，获得结论。 2．知道楞次定律是能量守恒的反映，知道右手定则是楞次定律的一种具体表现形式。 　　通过实验探究影响感应电流方向的因素，归纳感应电流的方向与磁通量变化之间的关系。 　　通过实验和对实验现象的分析体验，归纳出判断感应电流方向的过程，养成科学探究的精神。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 必备知识 自主学习 一、影响感应电流方向的因素 1．实验器材：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)。 2．实验现象：如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 必备知识 自主学习 3．实验分析 (1)线圈内磁通量增大时的情况 图号 磁体磁场的方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向 甲 ____ 逆时针(俯视) ____ 乙 ____ 顺时针(俯视) ____ 向下 向上 向上 向下 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 必备知识 自主学习 (2)线圈内磁通量减小时的情况 图号 磁体磁场的方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向 丙 ____ 顺时针(俯视) ____ 丁 ____ 逆时针(俯视) ____ 向下 向下 向上 向上 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 必备知识 自主学习 4.实验结论 表述一：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与磁体磁场的方向____；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与磁体磁场的方向____。 表述二：当磁铁靠近线圈时，两者____；当磁铁远离线圈时，两者____。 相反 相同 相斥 相吸 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 必备知识 自主学习 二、楞次定律 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，把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____。 阻碍 磁通量的变化 能量守恒 机械 电能 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 必备知识 自主学习 ________，使拇指与其余四个手指____，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从____进入，并使拇指指向________的方向，这时四指所指的方向就是________的方向，如图所示。 2．适用范围 适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。 伸开右手 垂直 掌心 导线运动 感应电流 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 必备知识 自主学习 1．(物理与科学)楞次总结了安培的电动力学与法拉第的电磁感应现象后，提出了楞次定律。随后德国物理学家亥姆霍兹证明楞次定律实际上是电磁现象的能量守恒定律。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反。(　　 　　) × 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 必备知识 自主学习 (2)感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量的变化。(　　 　　) (3)闭合电路的部分导体在磁场中运动就会产生感应电流。(　　 　　) (4)感应电流遵守楞次定律，说明电磁感应现象遵守能量守恒定律。(　　 　　) (5)所有感应现象中电流方向的判断，既可使用楞次定律，又可使用右手定则。(　　 　　) √ × × × 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 必备知识 自主学习 2．(教材拓展)“阻碍”的含义 (1)“阻碍”不是“相反” 指感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的增加或减少。 (2)“阻碍”不是“阻止” 感应电流的磁场对原磁场磁通量的变化有“阻碍”作用，但不是“阻止”原来磁通量的变化。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 必备知识 自主学习 (3)“阻碍”不仅是“反抗” “阻碍”不仅“反抗”原磁通量的增加，还会“补偿”原磁通量的减少。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 探究点一 探究影响感应电流方向的因素 【例1】 (1)如图甲所示为某实验小组探究影响感应电流方向的因素的实验装置，关于实验过程中应该注意的事项和实验现象，以下说法正确的是________。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 A．实验前应该先仔细观察，查清线圈的绕向 B．开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，会观察到电流计指针不发生偏转 C．开关闭合后，线圈A从线圈B中拔出和插入过程中会观察到电流计指针偏转方向相反 D．开关闭合与断开瞬间，电流计指针都会偏转，但偏转方向相同 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 (2)如图乙所示，当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转。现将其与线圈相连之后，将上端为S极的磁体插入线圈中，电流计指针偏转的方向应为偏向________(填“正”或“负”)接线柱。根据图丙中电流计指针偏转方向可以判断出插入线圈磁体下端的磁极为________(填“N”或“S”)极。 答案：(1)AC　(2)正　S 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 (1)探究影响感应电流方向的因素的实验，实验前要仔细观察，弄清楚线圈绕向，搞清线圈电流方向与电流计指针偏转方向的关系，A正确；开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，导致穿过线圈B的磁通量变化，从而产生感应电流，会观察到电流计指针发生偏转，B错误；开关闭合后线圈A从线圈B中拔出和插入过程中，穿过线圈B的磁通量变化不同，前者减小，后者增大，依据感应电流的磁场阻碍磁通量变化，会观察到电流计指针偏转方向相反，C正确；开关闭合与断开瞬间，穿过线圈B的磁通量都会变化且变化不同，开关闭合瞬间磁通量增大，断开瞬间磁通量 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 减小，依据感应电流的磁场阻碍磁通量变化，会观察到电流计指针偏转，而且偏转方向不同，D错误。 (2)当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转，若将上端为S极的磁体插入线圈中，原磁场方向向下且磁通量增大，根据感应电流的磁场阻碍磁通量变化可知，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可知感应电流从电流计正接线柱流入，故指针偏向正接线柱一侧；根据题图丙中电流计指针偏向负接线柱一侧，可知感应电流是从负接线柱流入电流计的，根据安培定则可知感应 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 电流的磁场方向向下，因条形磁体向下运动，磁通量增大，根据感应电流的磁场阻碍磁通量变化，可知原磁场方向向上，则插入线圈磁体下端的磁极为S极。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 [练1] 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中所用的实验仪器如图所示，它们是：电流计、直流电源、带铁芯的线圈a、线圈b、电键、滑动变阻器。 (1)如图是某同学按照实验的要求连接的电路，其中有没完成的部分，请你帮助这位同学将实物图连接好。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 (2)某同学将实物连成电路，检查无误后，闭合电键的瞬间发现电流计的指针向右偏转。则下列方法中能使电流计的指针向右偏转的是________。 A．闭合电键后再断开电键 B．闭合电键后将滑动变阻器的滑动触头P向右滑动 C．闭合电键后将a线圈从b线圈中抽出的瞬间 D.闭合电键后将软铁芯从a线圈中抽出的瞬间 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 (3)在闭合电键一段时间后电路达到稳定，电流计的指针指在________(填“0刻线的左方”“0刻线”或“0刻线的右方”)位置。断开电键的瞬间，线圈a和线圈b中电流的磁场方向________(填“相同”或“相反”)。 答案：(1)见解析图　(2)B　(3)0刻线　相同 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 (1)实物图如图所示。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 (2)某同学将实物连成电路，检查无误后，闭合电键的瞬间发现电流计的指针向右偏转，可知闭合电键的瞬间磁通量增大，电流计的指针向右偏转。闭合电键后再断开电键，磁通量减小，电流计的指针向左偏转，A错误；闭合电键后将滑动变阻器的滑动触头P向右滑动，接入的电阻阻值减小，电流增大，磁通量增大，电流计的指针向右偏转，B正确；闭合电键后将a线圈从b线圈中抽出的瞬间，磁通量减小，电流计的指针向左偏转，C错误；闭合电键后将软铁芯从a线圈中抽出的瞬间，磁通量减小，电流计的指针向左偏转，D错误。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 探究点二 楞次定律 1．对楞次定律的理解 (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。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 (2)对“阻碍”的理解 问题 结论 谁阻碍谁 感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化 为何阻碍 原磁场的磁通量发生了变化 阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 问题 结论 如何阻碍 当原磁场的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同” 结果如何 阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最终结果不受影响 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 (3)“阻碍”的表现形式 从磁通量变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通量的变化。 从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动。 2．楞次定律的应用 应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 (1)明确所研究的闭合回路，判断原磁场方向。 (2)判断闭合回路内原磁场的磁通量变化。 (3)依据楞次定律判断感应电流的磁场方向。 (4)利用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的方向。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 【例2】 关于对楞次定律的理解，下列说法错误的是(　　) A．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 B．感应电流的磁场阻止了引起感应电流的磁通量的变化 C．感应电流的磁场延缓了引起感应电流的磁通量的变化 D．感应电流的磁场与原来磁场的方向，可能相反也可能相同 B 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 由楞次定律可知，感应电流的磁场方向阻碍原磁场磁通量的变化，A正确；感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻止，B错误；感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，阻碍即感应电流的磁场延缓了引起感应电流的磁通量的变化，C正确；感应电流的磁场方向阻碍原磁场磁通量的变化，方向可能与原磁场方向相同，也可能相反，D正确。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 [练2] 闭合线框abcd，自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场，当它经过如图所示的三个位置时，感应电流的方向是(　　) C 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 线框经过Ⅰ时，向里的磁通量增加，根据楞次定律知感应电流的磁场方向向外，由安培定则判断感应电流方向为逆时针，A错误；线框经过Ⅱ时，磁通量不变，则感应电流为0，B错误，C正确；线框经过Ⅲ时，向里的磁通量减少，根据楞次定律知感应电流的磁场方向向里，由安培定则判断感应电流方向为顺时针，D错误。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 探究点三 右手定则 1．右手定则的适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断。 2．右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和感应电流方向三者之间的关系： (1)大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动。 (2)四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 3．楞次定律与右手定则的比较 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 【例3】 闭合电路的一部分导体在磁场中因切割磁感线而产生了感应电流，在下列图中，B、v、I方向均正确的是(　　) D 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 选项A，导体虽运动，但不切割磁感线，因此无感应电流产生，A错误；选项B，伸开右手时，让磁感线穿过掌心，大拇指方向指向导体运动方向，则感应电流方向应沿导线向外，B错误；选项C，导体运动方向与磁场方向在一条直线上，导体不切割磁感线，因此无感应电流产生，C错误；选项D，根据右手定则可知，掌心向外，大拇指方向指向导体运动方向水平向左，则感应电流方向应沿导线向下，D正确。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 [练3] 如图所示是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，在导体中电流由a→b的是(　　) A 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 题图四幅图都属于闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动的情景，用右手定则判断可得：A中电流由a→b，B中电流由b→a，C中电流沿a→c→b→a方向，D中电流由b→a，A正确。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 探究点四 解决实际问题 [练4] (生活情境)(2024·浙江长兴高二期中)某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落应急安全装置如图所示，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设闭合线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对电梯内乘客的伤害。当电梯中的永久磁铁坠落至图示位置时(　　) B 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 A．该安全装置使电梯停在空中 B．线圈A、B中的感应电流方向相反 C．只有线圈A在阻碍电梯下落 D．只有线圈B在阻碍电梯下落 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 电梯速度为零时，穿过两线圈的磁通量均没有变化，根据楞次定律可知，线圈对电梯均没有力的作用，该安全装置并不能使电梯停在空中，A错误；当电梯运动时，穿过两线圈的磁通量方向相同，一个增加一个减少，根据楞次定律可知，两线圈产生的感应电流的磁场方向相反，根据安培定则可知，两线圈产生的感应电流方向相反，B正确；由以上分析可知，两线圈均产生感应电流，感应电流产生的磁场均阻碍电梯的运动，C、D错误。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 [练5] (生活情境)(多选)我国已成功研制出一种磁悬浮高速列车。磁悬浮列车是在车辆底部安装电磁铁，在轨道两旁铺设一系列的铝环。当列车运行时，电磁铁产生的磁场相对铝环运动，列车凌空浮起，从而提高列车的速度。以下说法正确的是(　　) BD 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 关键能力 互动探究 A．当列车靠近铝环时，铝环中感应电流产生的磁场方向与电磁铁产生的磁场方向相同 B．当列车靠近铝环时，铝环中感应电流产生的磁场方向与电磁铁产生的磁场方向相反 C．当列车离开铝环时，铝环中感应电流产生的磁场方向与电磁铁产生的磁场方向相反 D．当列车离开铝环时，铝环中感应电流产生的磁场方向与电磁铁产生的磁场方向相同 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 当列车靠近铝环时，铝环中磁通量增加，根据楞次定律可知，铝环中感应电流的磁场方向与电磁铁的磁场方向相反，A错误，B正确；当列车离开铝环时，铝环中磁通量减少，根据楞次定律可知，铝环中感应电流产生的磁场方向与电磁铁产生的磁场方向相同，C错误，D正确。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 素养训练 学业评价 1. 小明同学探究楞次定律的实验装置 如图所示。下列说法正确的是(　　) A．若线圈导线的绕向未知，对探究楞次定律没有影响 B．磁铁匀速向上远离线圈，闭合回路中不会产生感应电流 C．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D．感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反 C 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 若线圈导线的绕向未知，则不能确定电流的方向，也不能确定感应电流的磁场方向，则不能探究楞次定律，A错误；磁铁匀速向上远离线圈，线圈中磁通量会减少，则闭合回路中会产生感应电流，B错误；根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，C正确；根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反，D错误。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 2．关于感应电流，下列说法正确的是(　　) A．感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量 B．感应电流的磁场方向一定与引起感应电流的磁场方向相反 C．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反 D．当导体切割磁感线运动时，只能用右手定则确定感应电流的方向 素养训练 学业评价 C 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。原磁场减弱时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同，原磁场增强时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，A、B错误，C正确；导体切割磁感线运动时也可以用楞次定律确定感应电流的方向，D错误。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 3. 如图所示，粗糙水平桌面上有一个质量为m的条形磁铁。当一个水平线圈从磁铁上方附近沿直线AB快速通过时，若磁铁始终不动，关于线圈中电流方向的判断正确的是(从上往下看)(　　) A．一直是逆时针　　　　　 B．一直是顺时针 C．先逆时针，后顺时针 D．先顺时针，后逆时针 素养训练 学业评价 D 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 根据条形磁铁磁感线分布规律可知，线圈沿直线AB快速通过时，穿过线圈向上的磁通量先增加后减少，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场应阻碍原磁通量的变化，根据右手螺旋定则可以判断，线圈中电流的方向(从上往下看)先顺时针，后逆时针，D正确。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 4．(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度v的方向与产生的感应电流I的方向间关系的是(　　) 素养训练 学业评价 BC 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 题图A中导体不切割磁感线，导体中无电流，A错误；由右手定则可判断，B、C正确；题图D中感应电流方向应垂直于纸面向外，D错误。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 5．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按如图所示方式连接。在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流表指针向右偏转。由此可以推断(　　) 素养训练 学业评价 B 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，都能引起电流表指针向左偏转 B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流表指针向右偏转 C．滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流表指针静止在中央 D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流表指针偏转的方向 素养训练 学业评价 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 解 析 滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，线圈A中电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，闭合电路中产生感应电流，电流表指针向右偏转；当线圈A中的铁芯向上拔出或断开开关时，线圈B中的磁通量均减小，电流表指针均向右偏转，B正确。 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 课时梯级训练（9） 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 谢谢观看 返回导航 物理 选择性必修 第二册 R　 三、右手定则 1．内容→ 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，a→b→c→d→a $$