第1节 科学探究：感应电流的方向（表格式教学设计） 物理鲁科版选择性必修第二册

该高中物理教学设计聚焦感应电流方向的科学探究，核心知识点为楞次定律。通过雅鲁藏布江水电工程实例与神奇铜管演示实验导入，连接电磁感应产生条件，构建“磁通量变化-感应电流-磁场阻碍变化”的认知支架。 此资料以实验探究为特色，学生分组用灵敏电流计等自主实验，结合数字化传感器技术，培养科学探究能力；通过归纳“增反减同”规律，提升科学推理与模型建构的科学思维；融入电磁炮、迈斯纳效应等实例，强化物理观念，激发科学态度与责任。助力教师高效突破重难点，帮助学生深化理解并联系实际应用。

第1节 科学探究：感应电流的方向（教学设计） 年级 高二 学科 物理 教师 课题 第1节 科学探究：感应电流的方向 教学 目标 物理观念 能理解感应电流的产生条件，掌握楞次定律的内容，建立“磁通量变化→感应电流→磁场阻碍变化”的相互作用认知。 科学思维 能通过分析实验现象归纳楞次定律，运用楞次定律判断不同情境下感应电流的方向，提升归纳推理与逻辑判断能力。 科学探究 能设计“探究感应电流方向与磁通量变化关系”的实验，规范操作、记录数据，分析实验现象并总结规律，培养实验探究能力。 科学态度 与责任 通过实验探究感受物理规律的客观性，认识楞次定律在电磁感应技术中的应用价值，增强探索自然规律的科学热情。 教学 重难点 重点：通过实验探究归纳楞次定律，掌握用楞次定律判断感应电流方向的方法。 难点：理解楞次定律中 “阻碍磁通量变化” 的内涵及在复杂情境中的应用。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 1.青藏高原的脉搏正在被改写，一条蜿蜒在世界屋脊的能源巨龙开始苏醒。2025年7月19日上午，西藏林芝的雅鲁藏布江畔，酝酿了16年的超级工程终于破土动工。中共中央政治局常委、国务院总理李强亲临现场，宣布这项总投资约1.2万亿元的雅鲁藏布江下游水电工程正式启动。你知道水是如何发出电来的吗？ 2.演示：你可以解释这些神奇的物理现象吗? 积极思考教师提出的问题，尝试回答发电机发电的原理以及磁生电的规律，参与课堂交流，分享自己的想法。 新课讲授 一、影响感应电流方向的因素 环节1：情境导入 神奇的铜管 准备一根铜管、一个小磁铁、一个铁块，请两位同学上台表演接物游戏，让男同学接住从铜管穿过的铁块，男同学接不住，然后把铁块偷偷换成强磁铁，让女同学去接住从铜管穿过的磁铁，结果女同学很轻易就接住了。 提问1：为什么男同学接不住而女同学可以接住？ 提问2：为什么磁铁通过铜管会变慢，如何解释这个现象？ 环节2：深入探究 课堂演示1：实验探究-电流方向与电流计指针偏转方向的关系 实验过程及现象 （左进左偏） （右进右偏） 引导学生总结结论：电流流入哪侧接线柱，电流表指针就向哪侧偏转。 课堂演示2：实验探究-闭合螺线管判断感应电流的方向（磁通量变化类型） 2.1多量程电流传感器-计算机-闭合螺线管判断感应电流的方向 教师说明：电流从红色夹子流入为正，电流从黑色夹子流入为负。 实验过程及现象 引导学生总结结论：闭合回路中磁场方向发生变化，感应电流方向也发生变化 2.2灵敏电流计-条形磁铁-闭合螺线管判断感应电流的方向 本实验由学生自主合作探究完成 学生分组进行实验，教师辅助把关指导，及时给学生解惑启发顺利进行实验。 提问1：根据实验你观察到了说明实验现象？ 学生1：N极插入右偏俯视逆时针；学生2：N极拨出左偏俯视顺时针；学生3：S极插入左偏俯视顺时针；学生4：S极拨出右偏俯视逆时针 提问2：你是否能够总结出感应电流方向的规律？ 这里教师引导学生找到感应电流的磁场这个“中介”核心，让学生将感应电流的磁场方向记录在表格中。 总结：“增反减同”，激发的感应电流的磁场方向总要阻碍引起感应电流磁通量的变化来产生 动手实验并记录实验现象 观察现象 回答问题 新课讲授 二、楞次定律 环节3：发现规律 （一）楞次定律的内容 1、内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流（的原磁场)的磁通量的变化。 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，是能量守恒定律的必然结果，当磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力做功，使机械能转化为感应电流的电能。 提问：大家觉得关于楞次定律原理中核心关键词是什么？ 阻碍 变化 （二）楞次定律的理解 教师提问1：谁在阻碍谁的变化？ 学生1：感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化。 教师提问2：阻碍什么？ 学生2：引起感应电流的磁通量的变化 教师提问3：如何阻碍？ 学生3：当磁通量增加时，阻碍磁通量增加；当磁通量减少时，阻碍磁通量减少。 教师此时引导学生最终总结出“增反减同”， 教师补充强化：阻碍也不是相反，而是反抗”变化”,即“增反减同” 教师提问4：能否阻止？ 学生4：不能阻止，只是延缓了增加和减少磁通量的时间。 环节4：拓展应用 1.神奇的铜管 解释为何磁铁在铜管中下落得较慢。特别是需要重点理解以下三个问题： 1.谁在阻碍？阻碍谁？ 2.“阻碍”就是B感与B原方向相反？怎么阻碍？ 3.能否阻止？阻碍的结果？ 2.电磁炮 在军事领域中，我们国家利 用楞次定律的原 理发明了电磁炮。它和传统的 以火药为动力大 炮相比，具有射 程远、节约能源 等优势。 3.课外小制作 课堂上演示自制的电磁炮，激发学生动手欲望，鼓励学生课后动手制作。 【例题1】同学们在学习了感应电流产生的条件后，想通过实验探究影响感应电流方向的因素，实验过程如下： （1）按照图1所示电路连接器材，闭合电键，电流表指针向右偏转，对调电源正负极，重复以上操作。该步骤目的是获得电流表指针偏转方向与 方向的对应关系； （2）按照图2所示电路连接器材，查明线圈中导线的绕向，以确定感应电流产生的磁场方向； （3）分别改变磁体磁场的方向和磁体运动方向，观察指针偏转方向，使用表格中记录数据；根据第1步探究的对应关系，表中实验4中标有“▲”空格应填 （选填“向上”、“向下”、“向左”或“向右”）： 实验序号 磁体磁场的方向（正视） 磁体运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向（正视） 1 向下 插入线圈 向左 向上 2 向下 拔出线圈 向右 向下 3 向上 插入线圈 向右 向下 4 向上 拔出线圈 向左 ▲ （4）根据表中所记录数据，进行如下分析： ①由实验1和 （填实验序号）可得出结论：感应电流方向与磁体运动情况有关。 ②由实验2、4得出的结论：穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向 （选填“相同”、“相反”或“无关”）。 （5）经过进一步讨论和学习，同学们掌握了影响感应电流方向的因素及其结论，为电磁感应定律的学习打下了基础。 【答案】 电流 向上 2 相同 【详解】（1）[1]电流流向不同，对应指针偏转方向不同，所以该步骤目的是获得电流表指针偏转方向与电流方向的对应关系。 （3）[2]磁体磁场的方向向上，拔出线圈，根据安培定则可知，感应电流的磁场方向向上。 （4）①[3]要探究感应电流方向与磁体运动情况，需保证磁体磁场的方向和指针偏转情况相同，故由实验1和2可得出结论。 ②[4]由实验2、4得出的结论：穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。 针对训练1如图所示，A、O、B是一块水平放置的玻璃板上同一直线上的三个点，O点正下方附近放有一块强磁铁，N极向上，A、B两点均在强磁铁附近。现一闭合圆形铜线圈以某一速度从A点沿直线滑至B点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．从上往下看线圈中产生的感应电流方向一直沿顺时针 B．从上往下看线圈中产生的感应电流方向先顺时针后逆时针 C．线圈所受的安培力先做正功后做负功 D．线圈所受的安培力先做负功后做正功 【答案】B 【详解】AB．由于磁体N极朝上，在A、O、B位置磁场方向向上，O点处磁感应强度最强，当线圈从A点沿直线滑至B点的过程中，穿过线圈的磁通量先增大后减小，又由楞次定律得出，从上往下看线圈中产生的感应电流方向先顺时针后逆时针，故A错误，B正确。 CD．根据楞次定律的推论可知，线圈所受安培力总是阻碍线圈相对于磁体的运动，所以整个过程中线圈所受安培力一直做负功，故CD错误。 故选B。 对比不同情况下的数据，寻找规律，提高数据分析能力。 阅读课文总结归纳右手定则。 根据所学知识解释神奇的铜管的原理 聆听思考 课后动手制作 尝试解答例题，并展示答案。 课 堂 练 习 1.如图所示，已知电流从正极流入电流计时，电流计指针右偏，则当磁铁的极向下运动插入线圈时，可以观察到电流计指针 （填“左偏”或“右偏”）。 【答案】左偏 【详解】则当磁铁的极向下运动插入线圈时，穿过线圈的磁场向下增大，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，感应电流磁场应该向上，根据安培定则可知，感应电流的方向为俯视线圈，线圈绕向为逆时针，即感应电流从电流表负极流入电流表，故指针左偏。 2.迈斯纳效应是超导体从一般状态转变至超导态的过程中对磁场的排斥现象。如图所示，超导平板位于平面内，x轴正上方d处有一根无限长直导线平行x轴方向放置。当导线中通以电流I（方向沿x轴正方向）时，由于迈斯纳效应，超导体表面出现感应电流，从而使得超导体内部磁场为零，即超导体会排斥体内的磁场。则超导体表面感应电流的方向应（　　） A．沿x轴负方向 B．沿x轴正方向 C．沿y轴负方向 D．沿y轴正方向 【答案】A 【详解】导线中通以电流I（方向沿x轴正方向）时，产生垂直于超导平板的逆时针磁场，由于迈斯纳效应，可知超导平板中产生直于超导平板的顺时针磁场，则超导体表面感应电流的方向应沿x轴负方向。 故选A。 3.如图所示，长直导线与心形金属线框放在光滑绝缘的水平面上，且长直导线与心形线框的对称轴MN垂直。当长直导线中通以图示方向的电流I，且电流增大时，下列关于心形线框的说法正确的是（　　） A．线框有面积扩大的趋势 B．线框中产生逆时针方向的感应电流 C．线框在水平面内沿逆时针方向旋转 D．线框沿垂直于直导线方向向右平动 【答案】BD 【详解】AB．直导线中的电流增大，导线框中向里的磁通量增大，由楞次定律知，线框有面积缩小的趋势，线框中产生逆时针方向的感应电流，故A错误，B正确； CD．由对称性知，线框对称轴MN上、下两部分受到平行于直导线方向上安培力的合力为零，导线框受到安培力沿对称轴向右，线框沿垂直于直导线方向向右平动，故C错误，D正确。 故选BD。 4.某同学把原线圈连接于零刻度在中央的灵敏电流表的两极，再拿起条形磁铁，让N极插入原线圈，只见电流表指针的摆动方向如图（a）所示。在图（b）中，该同学手拿着通电线圈在水平方向平动，只见电流表指针也向左摆动，下列分析正确的是（　　） A．电流表的电流是从右接线柱流入的 B．通电线圈内的磁场方向水平向右 C．通电线圈可能是向左匀速平动的 D．穿过原线圈的磁通量一定增大 【答案】C 【详解】A．根据图a可知，线圈磁通量向右增强，感应电流如图所示。根据楞次定律可知，感应电流方向从右接线柱流出的，故A错误； B．根据右手螺旋定则可知，通电线圈内的磁场方向水平向左，故B错误； C．线圈磁通量向右增强或向左减小，会出现图中的感应电流，所以通电线圈可能是向左匀速平动的，故C正确； D．穿过线圈的磁通量可能向右增强或向左减小，故D错误。 故选C。 5.同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对厢内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时，下列说法正确的是（　　） A．从上往下看，金属线圈A中的感应电流沿顺时针方向 B．从上往下看，金属线圈B中的感应电流沿逆时针方向 C．电梯轿厢在金属线圈AB的阻碍作用下，速度越来越小最终可以使轿厢停在图示位置 D．金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势 【答案】D 【详解】AB．当电梯坠落至题图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上往下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上往下看是顺时针方向，故AB错误； C．电梯轿厢在金属线圈AB的阻碍作用下速度逐渐减小，加速度也在减小，等到加速度减为零开始匀速下降，不能阻止磁铁的运动，故轿厢最终不能停在图示位置，故C错误； D．闭合线圈A中向上的磁场减弱，B中向上的磁场增强，根据楞次定律可知，线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势，故D正确。 故选D。 6.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向右做减速运动，在之后的运动过程中，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中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 C．T具有扩张趋势，PQ受到向右的安培力 D．T具有收缩趋势，PQ受到向左的安培力 【答案】B 【详解】AB．根据右手定则，PQRS中电流沿逆时针方向，PQRS中电流在线框T处产生的磁场方向垂直纸面向外；金属杆PQ向右做减速运动，则PQRS中电流减小，产生的磁场减弱，根据楞次定律，T中电流沿逆时针方向，故A错误，B正确； CD．由于不知道PQRS产生的磁场强弱，则若PQRS内，净磁通为向里，T具有收缩趋势；若PQRS内，净磁通为向外，则具有扩张趋势；根据左手定则，PQ受到向左的安培力，故CD错误。 故选B。 课 堂 小 结 磁场里的“叛逆小规矩” 今天就搞懂一个事：感应电流的方向，主打一个“对着干”——楞次定律说它总阻碍引起它的磁通量变化，像个不让爸妈随便改自己房间的叛逆娃，不是对着干，是“阻碍”不是“阻止” 哦～ 判断三步走超简单：先看“原磁场怎么变”（增还是减），再想“感应磁场要咋做”（增就反向挡，减就同向补），最后用右手螺旋定则揪出感应电流的方向，一步都不绕！ 记住喽：感应电流不是瞎流，全靠楞次定律定方向，生活里的发电机、电磁炉，都得守着这个“叛逆小规矩”才能干活～ 板 书 设 计 第1节 科学探究：感应电流的方向 一、实验探究：找电流的“脾气” 1.器材：条形磁铁（“磁老大”）、线圈、电流计（“方向探测器”） 2.操作：换磁铁极性、改插入/拔出方向，看“探测器”指针往哪偏 3.疑问：指针为啥时左时右？——感应电流有方向！ 二、核心规律：楞次定律（“叛逆准则”） 1.内容：感应电流的磁场，总爱阻碍引起它的磁通量变化 2.通俗说：磁通量想“变多”，它就“怼回去”；想“变少”，它就“补上来”（只阻碍，不阻止） 三、判断三步走：轻松找对方向 1.判“原磁”：原磁场（）朝哪？磁通量变多还是变少？ 2.定“感磁”：根据“阻碍”，感应磁场（）该朝哪？（增反减同） 3.揪“电流”：用右手螺旋定则，由方向找出感应电流方向 四、实例演练：磁铁N极插线圈 1.原磁：向里，磁通量变多 2.感磁：向外（怼回去） 3.电流：俯视看——逆时针（搞定！） 作业 布置 1.完成教材课后习题，重点练习感应电流方向的判断方法，结合楞次定律分析具体情境。 2.设计一个小实验（如改变线圈磁场方向），记录感应电流方向的变化，并简要解释原理。 3.查阅资料，列举生活中利用电磁感应方向的实例（如发电机、电磁炉），说明其工作过程。 教学反思 1.实验探究环节，学生对“磁通量变化”的操作和观察不够精准，需提前演示规范操作，用直观教具降低感知难度。 2.对楞次定律“阻碍”内涵的讲解偏抽象，可结合“弹簧阻力”等生活类比，帮助学生建立具象认知。 3.应用练习设计单一，应增加多情境变式题，强化学生用定律分析不同磁通量变化情况的能力。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $