2.1 楞次定律 学案-2024-2025学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第二章 电磁感应 1 1 楞次定律 1 第1课时 楞次定律 1 6 第2课时 楞次定律的应用 6 第二章 电磁感应 1 楞次定律 第1课时 楞次定律 【课标要求】探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律。 【学习目标】 1．通过对实验的观察、分析、总结出楞次定律。 2．能初步应用楞次定律判定感应电流方向。 3．理解楞次定律与能量守恒定律是相符的。 4．理解楞次定律中“阻碍”二字的含义。 【学习重难点】 重点：楞次定律的获得及初步应用。 难点：理解楞次定律(“阻碍”的含义)。 课本导练 预备知识 1．内容：_________________________________________________。 2．理解楞次定律中“阻碍”的含义 (1)谁阻碍——_________________________________________________。 (2)阻碍谁——_________________________________________________。 (3)如何阻碍——_________________________________________________。 (4)阻碍效果——_________________________________________________。 1．如图，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。(1)当合上开关S的一瞬间，线圈P里是否有感应电流？ (2)当断开开关S的一瞬间，线圈P里是否有感应电流？ 2．在图中 是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体 向右移动时，请用楞次定律判断 和 两个电路中感应电流的方向。 展示讨论 小组讨论课本导练内容，并完成下列问题讨论且进行展示。 1．如图所示，导线 与 平行。试判断在闭合与断开开关S时，导线 中感应电流的方向，说明你判断的理由。 点评点拨 一、影响感应电流方向的因素 思维探究 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？ 产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化． 探究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)、电阻(10 kΩ)． （2）实验现象：如图所示，在四种情况下，将实验结果如下表所示． （3）实验分析 ①线圈内磁通量增大时的情况 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线圈内磁通量减小时的情况 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 （4）实验结论 表述一：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同． 表述二：当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸． 例1． 某同学用图所示装置探究影响感应电流方向的因素．将磁体从线圈中向上匀速抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转．关于该实验，下列说法正确的是（ ） A．图中线圈中感应电流的磁场方向向下 B．若将磁体向上加速抽出，灵敏电流计指针将向左偏转 C．磁体放置在线圈中静止不动，灵敏电流计指针仍向右偏转 D．若将磁体的N、S极对调，并将其向下插入线圈，灵敏电流计指针仍向右偏转 变式训练． 在“探究影响感应电流的产生条件”实验中，如图所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面，开关闭合的瞬间，发现电流表指针向右偏转，能使电流表指针向右偏转的其他实验操作是（ ） A．拔出线圈A B．迅速向左移动滑动变阻器的滑片 C．断开开关 D．在线圈A中插入铁芯 二、楞次定律 思维探究 用绳吊起一个铝环，用磁体的任意一极去靠近铝环，会产生什么现象？把磁极从靠近铝环处移开，会产生什么现象？解释发生的现象． 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． 从能量的角度理解楞次定律 电磁感应产生的过程是______________________。 楞次定律中的“阻碍”作用，是能量守恒的必然结果。在克服“阻碍”的过程中，___________________________________。 例2． 如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，水平绝缘地面上放置一个闭合铝线圈，磁铁在线圈圆心的正上方，将磁铁竖直向上移动压缩弹簧，然后由静止释放磁铁，在磁铁第一次向下运动过程中（磁铁未接触地面），下列说法正确的是（ ） A．俯视看，线圈中产生顺时针方向的电流 B．磁铁速度最大时，弹簧的弹力小于磁铁的重力 C．磁铁运动到最低点时，线圈对地面的压力大于线圈的重力 D．如果仅将线圈的材料由铝换成铜，其他条件不变，磁铁由同一高度向下运动，磁铁运动的最低点相同 变式训练． 如图所示，闭合开关 的瞬间，套环立刻跳起。这就是物理课上的“跳环实验”。关于这一实验，下列说法正确的是（ ） A．套环最好选用电阻率和密度都较小的铝环 B．正极与负极对调，实验将无法成功 C．开关由闭合到断开时，也同样会发生跳环现象 D．环跳起时，环与线圈的电流绕行方向相反 思路总结： 应用楞次定律判断感应电流的思路 三、右手定则 思维探究 （1）如图所示，用楞次定律分析闭合导体回路的一部分导体做切割磁感线运动时导体中感应电流的方向，应研究的是哪个闭合导体回路？当导体棒CD向右运动时，用楞次定律如何判断导体棒CD中的感应电流的方向？ （2）如图所示，根据楞次定律，仅当磁场方向反向时，导体棒CD中感应电流的方向是什么？仅当导体棒CD的运动方向反向时呢?当磁场方向和导体棒的运动方向都反向时呢？ （3）参考左手定则，使磁感线仍从掌心进入，四指仍指向电流方向，如何表示出感应电流的方向、原磁场的方向、导体棒运动的方向三者之间的关系？ 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． 右手定则 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相互垂直关系． （1）_______________________________________________ （2）_______________________________________________ 例3． 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境，导体ab上的感应电流方向为 的是（ ） A． B． C． D． 小结小测 一、课堂小结 二、课堂小测 （1）有磁场就会产生电流。（ ） （2）感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量。（ ） （3）楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的原因相对抗。（ ） （4）感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反。（ ） （5）感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同。（ ） [参考答案] 课本导练预备知识 1．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．（1）感应电流产生的磁场 （2）阻碍引起感应电流的磁通量的变化 （3）当原磁通量增加时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同 （4）阻碍并不是阻止。只是延缓了磁通量的变化，这种变化还将继续进行 1．【答案】(1)有；(2)有。2．【答案】 电路中感应电流的方向为顺时针方向； 电路中感应电流的方向为逆时针方向。 展示讨论 1．【答案】在闭合开关S时，导线CD中感应电流的方向D→C；在断开开关S时，导线CD中感应电流的方向C→D． 点评点拨 一、影响感应电流方向的因素【答案】闭合电路、磁通量发生变化，感应电流的方向与磁通量大小的变化情况有关 例1．【答案】D变式训练．【答案】D 二、楞次定律 【答案】 铝环向右侧摆动。由楞次定律，正对环心的无论是条形磁体N极或S极，沿着过铝环圆心的轴线向右靠近铝环时，穿过铝环的磁通量增加，铝环中都会产生感应电流，阻碍磁体靠近铝环，都能观察到铝环向右侧摆动。 【答案】 其他形式的能转化为电能的过程 其他形式的能转化为电能，在转化过程中总能量守恒 例2．【答案】B变式训练．【答案】AD 三、右手定则 【答案】 （1）该闭合电路是指EFCD回路；当导体棒CD向右运动时，穿过闭合回路的磁通量向里增加，根据楞次定律，感应电流磁场向外，根据右手定则可知感应电流为逆时针方向； （2）如图所示，根据楞次定律，仅当磁场方向反向时，导体棒CD中感应电流的方向反向，即顺时针方向;仅当导体棒CD的运动方向反向时，电流方向也反向，即顺时针方向当磁场方向和导体棒的运动方向都反向时，感应电流方向不变，仍为逆时针方向； （3）伸开右手，使磁感线从掌心进入，大拇指指导体棒运动的方向，则四指指向感应电流方向。 【答案】 （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． 例3．【答案】A 小结小测 二、课堂小测 【答案】 × × √ × √ 第2课时 楞次定律的应用 【课标要求】探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律 【学习目标】 1．掌握楞次定律四大重要推论和其分析方法。 2．理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别。 【教学重难点】 重点：掌握楞次定律四大重要推论和其分析方法。 难点：理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别。 课本导练 预备知识 内容 例证 阻碍原磁通量变化——“___” ”阻碍相对运动——“____” 使回路面积有扩大或缩小的趋势 “ _____”或“ ________” B减小时，线圈中的Φ减小，为了阻碍Φ减小，线圈有扩张趋势，各边受到的安培力向外 b环中电流减小时a环中Φ减小，为了阻碍Φ的减小，a环面积有缩小的趋势 使金属环有远离或靠近的趋势——“ ______” 穿过金属环P的磁通量增加时，P向右运动；穿过P的磁通量减小时，P向左运动 2．楞次定律的拓展含义——“增缩减扩”或“增扩减缩”关键看________________________。应用“增缩减扩”或“增扩减缩”判断安培力的方向快速、准确，能解放“右手”或“左手”。 3．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 因果关系 1．如图所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线圈竖直向下运动并始终保持水平。在位置B，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行，A、B之间和B、C之间的距离都比较小。试判断线圈在位置A、B、C时感应电流的方向，说明你判断的理由。 展示讨论 小组讨论课本导练内容，并完成下列问题讨论且进行展示。 1．图中的A和B都是铝环，A环是闭合的，B环是断开的，横梁可以绕中间的支点转动。某人在实验时，用磁铁的任意一极移近A环，A环都会被推斥，把磁铁远离A环，A环又会被磁铁吸引。但磁极移近或远离B环时，却没有发现与A环相同的现象。这是为什么？ 2．如图所示，条形磁铁以某一速度v向螺线管靠近，此时螺线管中是否产生感应电流？如果产生，感应电流的方向是怎样的？ 点评点拨 一、“增反减同”法 思维探究 条形磁体插入或抽出线圈时感应电流的磁场方向是否总是与原磁场方向相反或相同？什么时候相反？什么时候相同？ 方法描述 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）_______________________________________________ （2）_______________________________________________ 口诀记为“增反减同”． 例1． 如图所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内．当AB导线中电流I发生变化时，发现闭合线圈向左摆动，下列说法正确的是（ ） A．AB中的电流减小，线圈中产生逆时针方向的电流 B．AB中的电流减小，线圈中产生顺时针方向的电流 C．AB中的电流增大，线圈中产生逆时针方向的电流 D．AB中的电流增大，线圈中产生顺时针方向的电流 变式训练． 如图甲所示，圆形金属线圈位于通电直导线的附近，线圈与通电导线在同一平面内，以图示电流方向为正方向，直导线通以如图乙所示的电流，则圆形线圈中感应电流的方向（ ） A．始终顺时针 B．始终逆时针 C．先顺时针后逆时针 D．先逆时针后顺时针 二、“来拒去留”法 思维探究 若你将一个闭合的导线圈均匀快速地移动至一个强磁场中，导线圈会如何响应？当你企图将其拿出磁场时，导线圈的响应又是怎样的？ 方法描述 _________________________________________________________________________________________________________________________ 口诀记为“来拒去留”． 例2． 如图所示，匀强磁场垂直纸面向里，正方形闭合金属线框从空中落入磁场，在下落过程中，线框的bc边始终与磁场的边界平行，完全进入磁场后再从磁场中离开，下列说法正确的是（ ） A．线框进入磁场过程中，ab边中感应电流方向 B．线框进入磁场过程中，bc边受到安培力方向向上 C．线框离开磁场过程中，cd边中感应电流方向 D．线框离开磁场过程中，da边受到安培力方向向下 变式训练． 如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈等距离排列，且与传送带以相同的速度匀速运动。为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带运动方向，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈。通过观察图形，判断下列说法正确的是（ ） A．若线圈闭合，进入磁场时，线圈中感应电流方向从上向下看为逆时针 B．若线圈闭合，传送带以较大速度匀速运动时，磁场对线圈的作用力较大 C．从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈 D．从图中可以看出，第4个线圈是不合格线圈 三、“增缩减扩”法 思维探究 当你将磁铁快速推向一个悬挂着的闭合导线圈并保持其中时，导线圈会如何变形？当磁铁拉远时导线圈又会如何反应？ 方法描述 ___________________________________________ ___________________________________________ 口诀记为“增缩减扩”． 说明：此法只适用于回路中只有一个方向的磁感线的情况． 例3． 如图所示，ef、gh为两条水平放置的相互平行的金属导轨，ab、cd为放在导轨上的两根金属棒，与导轨接触良好且无摩擦．当一块条形磁铁从某一高度自由下落靠近导轨时，下列说法正确的是（ ） A．磁铁的加速度小于g B．磁铁的加速度等于g C．如果下端是N极，两棒相互远离 D．如果下端是S极，两棒相互远离 变式训练． 如图甲所示是焊接自行车零件的原理图，其中外圈M是线圈，N是自行车的零件，a是待焊接的接口，将焊口两端接触在一起，当M两端接入如图乙所示的正弦电流后，接口处的金属便会熔化而焊接起来。以逆时针方向为正方向，下列说法正确的是（ ） A． 零件中的电流方向为逆时针 B． 零件中的电流大小不断减小 C． 零件有收缩的趋势 D． 时刻零件受到线圈M的作用力最大 小结小测 一、课堂小结 二、课堂小测 （1）感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量的变化。（ ） （2）右手定则和楞次定律都适用于所有电磁感应现象中感应电流方向的判断。（ ） （3）感应电流沿楞次定律所描述的电流方向，说明电磁感应现象遵守能量守恒定律。（ ） （4）感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反。（ ） （5）感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量。（ ） 第2课时 楞次定律的应用 课本导练 预备知识 【答案】 1．增反减同 来拒去留 增缩减扩 增扩减缩 增离减靠 2．闭合回路面积的变化(或变化趋势)对阻碍磁通量变化的效果 3．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) 1．【答案】 从上往下看，位置A沿逆时针方向、位置B沿逆时针方向、位置C沿逆时针方向 展示讨论 1．【答案】 见解析 2．【答案】 产生感应电流，方向在螺线管中由下到上 点评点拨 一、“增反减同”法 【答案】 有时相反，有时相同；闭合回路中原磁场的磁通量增加时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反；闭合回路中原磁场的磁通量减少时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。 【答案】 （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． 例1．【答案】B 变式训练．【答案】A 二、“来拒去留”法 【答案】 导线圈先阻碍你将它放入电场，再阻碍你将它拉出电场。 【答案】 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． 例2．【答案】B 变式训练．【答案】B 三、“增缩减扩”法 【答案】 导线圈先有收缩趋势再有扩张趋势。 【答案】 就闭合电路的面积而言，收缩或扩张是为了阻碍穿过电路的原磁通量的变化．若穿过闭合电路的磁通量增加，面积有收缩趋势；若穿过闭合电路的磁通量减少，面积有扩张趋势． 例3．【答案】A 变式训练．【答案】C 小结小测 二、课堂小测 【答案】 √ × √ × × 学科网（北京）股份有限公司 $$