第2章 第1节 楞次定律-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册五维课堂同步Word教案（人教版2019）

第1节　楞次定律 知识导图 核心素养 1.科学思维：通过楞次定律和右手定则对电流方向的判断，体会物理模型在探索自然规律中的作用 2.科学探究：通过实验探究归纳判断感应电流方向的过程，体会科学探究在物理规律形成中的作用 3.科学态度与责任：通过楞次定律中能量转化分析，体会守恒思想的重要意义 [知识梳理] 知识点一　影响感应电流方向的因素　楞次定律 1．探究感应电流的方向 (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． ①线圈内磁通量增加时的情况 图号 磁场方向 感应电流的方向 感应电流的 磁场方向 甲 向下 逆时针(俯视) 向上 乙 向上 顺时针(俯视) 向下 ②线圈内磁通量减少时的情况 图号 磁场方向 感应电流的方向 感应电流的 磁场方向 丙 向下 顺时针(俯视) 向下 丁 向上 逆时针(俯视) 向上 (3)实验结论：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向 相反 ，阻碍磁通量的增加；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向 相同 ，阻碍磁通量的减少． 2．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 ． 知识点二　右手定则 1．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，如图所示． 2．适用范围：适用于导体 切割磁感线 时感应电流方向的判断． [基础自测] 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)楞次定律中“阻碍”的意思就是“阻止”．( × ) (2)感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化．( √ ) (3)感应电流的磁场方向总是与引起它的磁场方向相反．( × ) 2.如图所示，当导体棒MN在外力作用下沿导轨向右运动时，流过R的电流方向是(　　) A．由A→B B．由B→A C．无感应电流 D．无法确定 解析：A　[由右手定则可判断导体棒中电流方向从N到M，则通过R的电流方向为A→B.] 3.(多选)如图所示，足够长的通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd，则(　　) 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ad边为轴转动时(转动角度小于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 解析：BD　[根据安培定则知，线圈所在处的磁场垂直纸面向里，当线圈向右平动、以ad边为轴转动时，穿过线圈的磁通量减少，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向同向，感应电流方向为a→d→c→b，A、C错误；若线圈竖直向下平动，磁通量不变，无感应电流产生，B正确；若线圈向导线靠近时，穿过线圈的磁通量增加，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向反向，垂直纸面向外，感应电流方向为a→b→c→d，D正确．] 　　 对楞次定律的理解和应用 ◆[探究导引] 　绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套有一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示．线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起．请回答： (1)闭合开关瞬间穿过铝环的磁通量如何变化？ (2)铝环跳起的原因是什么？ 提示　(1)闭合开关瞬间穿过铝环的磁通量增大． (2)铝环中产生的感应电流方向与线圈中电流方向相反，铝环受到向上的斥力而跳起． ◆[探究归纳] 1．因果关系 闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果，即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现． 2．楞次定律中“阻碍”的含义 3．“阻碍”的表现 从能量守恒定律的角度，楞次定律可广义地表述为：感应电流的“效果”总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的原因．常见的情况有三种： (1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)． (2)阻碍导体的相对运动(来拒去留)． (3)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)． 4．楞次定律的实质 “阻碍”的结果，是实现了其他形式的能向电能转化，如果没有“阻碍”，将违背能量守恒定律，可以得出总能量增加的错误结论．所以楞次定律体现了在电磁感应现象中能的转化与守恒，能量守恒定律也要求感应电流的方向服从楞次定律． [例1]　(多选)如图所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流是由A经R到B，则磁铁的运动情况可能是(　　) A．向下运动　　　 B．向上运动 C．向左运动 D．以上都不可能 [解析]　BC　[本题可通过逆向应用楞次定律来判定．由感应电流方向为A→R→B，应用安培定则得知感应电流在螺线管内产生的磁场方向应是从上指向下；运用楞次定律判得螺线管内磁通量的变化应是向下减少或向上增多；由条形磁铁的磁感线分布知，螺线管内原磁场是向下的，故应是磁通量减少，即磁铁向上运动或向左、向右平移，所以正确的答案是B、C.] [规律总结] 应用楞次定律判断感应电流方向的思路 (1)明确研究对象是哪一个闭合电路． (2)明确原磁场的方向． (3)判断穿过闭合回路内原磁场的磁通量是增加还是减少． (4)由楞次定律判断感应电流的磁场方向． (5)由安培定则判断感应电流的方向． ◆[跟进训练] [多维训练1]　楞次定律的理解 　关于楞次定律，下列说法正确的是(　　) 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．闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用 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跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化 解析：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，选项A正确；闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项B错误；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反向，选项C错误；当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误．] [多维训练2]　楞次定律的应用 　长直导线与环形导线固定在同一平面内，长直导线中通有图示方向的电流．当电流大小逐渐减弱时(　　) A．环形导线有收缩的趋势 B．环形导线有远离长直导线的趋势 C．环形导线中有顺时针方向的感应电流 D．环形导线中有感应电流，但方向无法确定 解析：C　[当电流逐渐减弱时，电流产生的磁场减小，穿过环形导线的磁通量减小，由楞次定律可知，环形导线的面积有扩大的趋势，故A错误；当电流逐渐减弱时，电流产生的磁场减小，穿过环形导线的磁通量减小，由楞次定律可知，环形导线有靠近直导线的趋势，故B错误；根据右手定则可以判定，导线下侧的磁场方向向里，磁通量减小时，产生的感应电流的磁场方向向里，由安培定则知，有顺时针方向的感应电流，故C正确，D错误]． 右手定则 ◆[探究导引] 　(1)如图所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动．根据楞次定律判断导体棒ab中的电流方向？ (2)能否找到一种更简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢？ 提示　(1)导体棒ab向右运动，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，故感应电流的方向为b→a. (2)研究电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间的关系满足右手定则． ◆[探究归纳] 1．右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系． (1)大拇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． 2．楞次定律与右手定则的区别及联系 规律 比较内容 　　 楞次定律 右手定则 区 别 研究对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体 适用范围 各种电磁感应现象 只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 应用 用于磁感应强度B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 联系 右手定则是楞次定律的特例 [例2]　下列图中表示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，导体ab上的感应电流方向为a→b的是(　　) [解析]　A　[题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：A中电流方向为a→b，B中电流方向为b→a，C中电流方向沿a→d→c→b→a，D中电流方向为b→a.] [规律总结]　右手定则应用的两点注意 (1)右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况，导体(或磁场)不运动不能应用． (2)右手定则判定导体切割磁感线产生的感应电动势时，四指的指向电流方向． ◆[跟进训练] 1.如图所示为闭合电路的一部分导体在磁极间运动的情形，图中导体垂直于纸面，a、b、c、d分别表示导体运动中的四个不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向，则导体中感应电流的方向垂直纸面向里时，导体的位置是(　　) A．a　　　　　　　 B．b C．c D．d 解析：A　[导体切割磁感线产生感应电流，用右手定则判断a位置感应电流方向垂直纸面向里．] 2. (多选)如图所示，导体AB、CD可在水平轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通．当导体棒AB向左移动时(　　) A．AB中感应电流的方向为A到B B．AB中感应电流的方向为B到A C．CD向左移动 D．CD向右移动 解析：AD　[由右手定则可判断导体AB中感应电流方向为A→B，而CD中的电流方向由C→D，根据左手定则可判断导体CD受到向右的安培力作用而向右运动，选项A、D正确．] [易错点1]　对磁感线的空间分布认识不清，分析磁通量的变化时出现错误 [例1]　 (多选)如图所示，矩形闭合线圈放置在水平薄板上，有一块蹄形磁铁置于薄板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度)．当磁铁匀速向右通过线圈正下方时，线圈仍静止不动，那么线圈受到薄板的摩擦力方向和线圈中产生的感应电流的方向(从上向下看)是(　　) A．摩擦力方向一直向左 B．摩擦力方向先向左、后向右 C．感应电流的方向为顺时针→逆时针→顺时针 D．感应电流的方向为顺时针→逆时针 [解析]　AC　[从磁铁开始运动到线圈处在磁铁两磁极中间的过程中，穿过线圈的磁通量向上，且先增加后减少，之后的过程中，穿过线圈的磁通量向下，且先增加后减少，所以感应电流的方向为顺时针→逆时针→顺时针，故C正确，D错误；根据楞次定律可知，磁铁向右移动的过程中，磁铁对线圈有向右的安培力作用，所以薄板对线圈的摩擦力方向始终向左，故A正确，B错误．] [易错分析]　对蹄形磁铁的磁感线空间分布认识不清，不能够判断出N极和S极分别靠近和远离线圈时穿过线圈的磁通量的变化情况而错选D. [误区警示]　 1．必须明确几种常见的磁场的磁感线的空间分布情况，如条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流及通电螺线管等产生的磁场的磁感线的分布情况． 2．要善于运用楞次定律的广义表述判断问题． [易错点2]　不能从能量转化的角度透彻理解楞次定律 [例2]　 (多选)用一根轻质绝缘细杆将一导体环悬挂在O点，导体环可以在竖直平面内来回摆动，空气阻力和摩擦力均可不计．在如图所示的正方形区域内，有垂直于圆环的摆动面指向纸内的匀强磁场．下列说法正确的有(　　) A．环在摆动过程中机械能守恒 B．导体环进入磁场和离开磁场时，环中电流的方向肯定相反 C．导体环通过最低点时，环中感应电流最大 D．最终导体环在匀强磁场中摆动时，机械能守恒 [解析]　BD　[导体环在进、出磁场阶段穿过环的磁通量发生变化，有感应电流产生，且进、出磁场产生的感应电流方向相反，机械能转化为电能．因此，摆动过程中机械能不守恒．环全部进入磁场后，穿过环的磁通量不变，无感应电流．最终导体环在磁场区域内摆动时，机械能守恒．] [误区警示]　在分析和处理具体问题时要理解和楞次定律有关的能量转化的本质．楞次定律中的“阻碍”作用，正是能量守恒定律的反映，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能． ◆[课堂小结] 　　 1．(感应电流的理解)关于感应电流，下列说法正确的是(　　) A．根据楞次定律知，感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量 B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化 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，必须用右手定则确定感应电流的方向 解析：C　[由楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，A错误；感应电流的磁场总是阻碍电路中的原磁通量的变化，不是阻碍原磁场的变化，B错误；由楞次定律知，如果是因磁通量的减少而引起的感应电流，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，阻碍磁通量的减小；反之，则感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反，阻碍磁通量的增加，C正确；导体切割磁感线运动时，可直接用右手定则确定感应电流的方向，也可以由楞次定律确定感应电流的方向，D错误．] 2. (楞次定律的应用)(多选)如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形．则该磁场(　　) A．逐渐增强，方向向外 B．逐渐增强，方向向里 C．逐渐减弱，方向向外 D．逐渐减弱，方向向里 解析：CD　[回路变为圆形，面积增大，说明闭合回路的磁通量减少，所以磁场逐渐减弱，而磁场方向可能向外，也可能向里，故选项C、D正确．] 3. (右手定则的应用)如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是(　　) A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向 解析：D　[金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，闭合回路PQRS中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流．综上所述，可知A、B、C项错误，D项正确．] 4．(楞次定律的应用)如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，以下说法正确的是(　　) A．从上往下看，0～1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向 B．0～1 s内圆环面积有扩张的趋势 C．3 s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力 D．1～2 s内和2～3 s内圆环中的感应电流方向相反 解析：A　[0～1 s线圈中电流增大，产生的向上的磁场增大，金属环中磁通量增大，根据楞次定律可知，从上往下看，0～1 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向，故A正确；0～1 s线圈中电流增大，产生的磁场增大，金属环中磁通量增大，有面积缩小趋势，故B错误；3 s末金属环中感应电流最大，但螺线管中感应电流为零，与金属环间无相互作用，所以3 s末圆环对桌面的压力等于圆环的重力，故C错误；1～2 s正方向电流减小，2～3 s反向电流增大，根据楞次定律，金属环中感应电流的磁场方向不变，感应电流方向不变，故D错误．] 5. (楞次定律与安培定则的综合应用)(多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法中正确的是(　　) A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C B．导体棒CD内有电流通过，方向是C→D C．磁场对导体棒CD的作用力向左 D．磁场对导体棒AB的作用力向左 解析：BD　[利用楞次定律，两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路，根据右手定则判断AB中感应电流的方向是B→A→C→D→B，以此为基础，再判断CD内的电流方向，最后根据左手定则进一步确定CD的受力方向，经过比较可得正确答案．] 学科网（北京）股份有限公司 $$