6.1.1 楞次定律 课件 -2025-2026学年高二下学期物理沪科版选择性必修第二册

该高中物理课件围绕电磁感应现象及楞次定律展开，以“金属管中磁铁下落变慢”实验问题导入，从感应电流产生条件探究，到楞次定律的实验分析、多视角理解（阻碍磁通量变化、相对运动、能量转化）及应用，构建现象-实验-规律-应用的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过控制变量实验（如电流表指针偏转方向确定）、表格归纳“增反减同”规律，结合“来拒去留”口诀与能量守恒分析，培养科学思维与物理观念。例题习题典型，助力学生提升探究能力与逻辑推理，教师可直接沿用实验方案与教学思路，高效开展教学。

由磁产生电流的现象正式定名为电磁感应现象，产生的电流就叫做感应电流。 电磁感应现象 我们知道电能是使用效率最高、最方便的能源，而生活中我们用到的电能绝大多数来自发电厂的发电机，而发电机的基本原理正是电磁感应。 Q：什么是电磁感应现象？ 由磁产生电流的现象正式定名为电磁感应现象，产生的电流就叫做感应电流。 电磁学最重要的发现之一，电磁双向奔赴，接下来的一个章节中继续探究电磁感应的内在本质。 1 金属管中的时间变慢了吗？ 纸管替代铜管。 https://www.bilibili.com/video/BV11t411b7yg/?spm_id_from=333.788.recommend_more_video.6 2 Q：磁铁在金属管中下落时为何比自由落体慢？ 3 楞次定律 选择性必修第二册第六章电磁感应定律 想要解释这一现象，我们需要探究学习电磁感应现象的内在本质。 4 实验回顾：感应电流的产生条件？ 闭合电路的磁通量发生变化 5 G － ＋ + N极插入 N极抽出 S极插入 S极抽出 S N S N 磁体的某一个磁极向线圈中插入、再从线圈中抽出时，电流表的指针都发生了偏转。 两种情况下指针偏转的方向不同。 现象深究 —— 感应电流的方向与什么因素有关？ 磁通量的变化（增加或减少） 感应电流的磁场（磁通量）与磁体的磁场（磁通量）之间的联系？ 实现现象进一步分析： 1、为什么同样的磁极插入、抽出线圈分别引起的感应电流方向不同？感应电流的方向与什么因素有关？ 建立猜想：磁通量的增加或减少会影响感应电流的方向。 2、但是同样是插入线圈，N、S极引起的感应电流方向是相反的，这说明？虽然磁通量都在增大，如果磁场方向不同，感应电流的方向不相同。 同理，磁铁拔出时线圈的磁通量都在减小，如果磁场方向不同，感应电流的方向也不同。 看来，实验结果并不能直接显示出感应电流的方向与磁通量变化的关系。 那么应该如何转换一个角度来研究这一问题呢？ 我们知道磁体周围存在磁场，感应电流所在的线圈空间也会产生磁场。那么感应电流的磁场（磁通量）与磁体的磁场（磁通量）有没有联系呢？ 6 影响感应电流方向的因素——实验设计 实验任务 确定电流表指针偏转方向与电流方向的关系 实验中观察、分析原磁场方向和磁通量的变化 记录感应电流的方向 然后归纳感应电流的磁场（磁通量）与 磁体的磁场（磁通量）之间的联系 二、实验器材 条形磁体，螺线管，电流表，导线若干，开关，干电池，电池盒. 7 如何确定电流表指针偏转方向与电流方向的关系 电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即左进左偏，右进右偏。 (指针偏转方向由实验得出，并非所有电流表都是这样的！) 几十千欧 瞬间闭合、断开开关 试触：尽可能缩短灵敏电流计的通电时间，以保护灵敏电流计。 不规范【试触法】 操作：干电池负极通过导线连接电流计负接线柱，正极通过导线与电流计正接线柱短暂接触，看指针偏转情况；再交换正负极做一次实验 结论：正级流进向右偏，负极流进向左偏 8 探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向 (1)连接电路，明确螺线管的绕线方向。 影响感应电流方向的因素——实验设计 俯视： 从上往下逆时针绕 俯视： 从上往下顺时针绕 知道了在闭合电路中电流的方向，再可以根据螺线管的绕线方向就可以确定电流以及磁场方向。 9 探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向 (1)连接电路，明确螺线管的绕线方向。 (2)按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验。 影响感应电流方向的因素——实验设计 10 原磁场的方向 感应电流的方向（俯视） 影响感应电流方向的因素——实验设计 磁通量的变化 感应电流的磁场方向 感应电流的磁场与 原磁场的方向关系 11 1.确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要注意控制电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。 2.电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。 3.实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向。 4.按照控制变量的思想进行实验。 5.完成一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。 注意事项 限流电阻、试触法 原磁场的方向 磁通量的变化 感应电流的方向（俯视） 感应电流的磁场方向 感应电流的磁场与 原磁场的方向关系 向下 向上 增加 增加 逆时针 顺时针 向上 向下 相反 相反 向下 向上 减小 减小 顺时针 逆时针 向下 向上 相同 相同 当原磁通量增加时：感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 当原磁通量减少时：感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 增反减同 影响感应电流方向的因素——现象分析 ——阻碍磁通量的增加 ——阻碍磁通量的减少 14 1.内容： 感应电流具有这样的方向，即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 一、楞次定律 ①谁在阻碍？ ②阻碍什么？ ③如何阻碍？ ④能否阻止？ 感应电流产生的磁场 引起感应电流的磁通量的变化 “增反减同” 2.楞次定律的理解 (1)对“阻碍”的理解 感应电流无法持续，磁通量变化无法阻止！ 不能 ——时间延缓/反抗磁通量的变化 (2)楞次定律中包含的因果关系 （阻碍一定是相反吗？） 定律中包含的因果关系 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. 15 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？ 1、研究对象：线圈N和电流表组成的闭合导体回路 2、线圈M中的电流在铁环中产生的磁感线：顺时针方向 3、线圈N中原磁场B0的方向：向下 4、开关断开瞬间，铁环中的磁场迅速减弱，线圈N中的磁通量减小。 感应电流的磁场Bi要阻碍磁通量的减小，所以Bi的方向与B0的方向相同， 即线圈N中Bi的方向也是向下的。 5、根据右手螺旋定则，由Bi的方向判定，线圈N中感应电流Ii应沿图所示的方向。 小试牛刀 开关重新闭合？开关闭合一段时间后？ 分析与解答 首先明确，我们用楞次定律研究的对象是线圈N和电流表组成的闭合导体回路。 线圈M中的电流在铁环中产生的磁感线是顺时针方向的（如图），这些磁感线穿过线圈N的方向是向下的，即线圈N中原磁场B0的方向是向下的。 开关断开的瞬间，铁环中的磁场迅速减弱，线圈N中的磁通量减小。 感应电流的磁场Bi（图中没有标出）要阻碍磁通量的减小，所以，Bi的方向与B0的方向相同，即线圈N中Bi的方向也是向下的。 根据右手螺旋定则，由Bi的方向判定，线圈N中感应电流Ii应沿图所示的方向。 明 确 研 究 对 象 闭合线圈磁通量 增加/减少 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 楞次定律的应用 增反减同 根据楞次定律判断感应电流方向的一般步骤为： （1）确定原磁场的方向； （2）确定穿过闭合线圈的磁通量是增加还是减少； （3）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向； （4）利用右手螺旋定则确定感应电流的方向 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？ 分析与解答 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。 另一个角度认识楞次定律 在下面四个图中标出线圈上的N、S极 移近时 斥力 阻碍相互靠近 移去时 引力 阻碍相互远离 感应电流的效果总是阻碍导体和引起感应电流的磁体间的相对运动。 楞次定律表述二： 来拒去留 N S N N N S S S 试用楞次定律解释 视频中的实验现象 另一个角度认识楞次定律 20 从能量转化的角度认识楞次定律 在上述实验中，把磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力都必须做功，做功过程中消耗的机械能转化成感应电流的电能。 感应电流的产生是能量守恒定律的必然结果。 例3 ①如左图，光滑轨道上有一小环，条形磁铁向小环靠近时，小 环将向哪边运动？ ②如右图，光滑轨道和铁棒够成闭合回路，当条形磁铁N极向下 运动时，轨道上的铁棒是分开还是靠拢？ S极向下运动呢？ v v 法一：根据楞次定律右移。 法二：Ф增大，原因是B增大，故向右逃到B小一点的地方去，从而达到阻碍Ф增大的效果。 Ф增大，原因是B增大，向下逃不了，那就设法使S小一点，故靠拢。 维持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。 Ф不变趋势的应用 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； 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。 楞次定律的应用拓展 v v Ф=BScosa 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？ 右手定则 右手拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内； 让磁感线从掌心垂直进入，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。 回路CDEF 增大 逆时针 C-D 适用于闭合电路一部分导体切割磁感线产生感应电流 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 右手定则的应用 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(　　) 右手定则 右手拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内； 让磁感线从掌心垂直进入，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。 适用于闭合电路一部分导体切割磁感线产生感应电流 A 右手定则与楞次定律 在图中CDEF是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体MN向右移动时，试分析： MNCD和MNFE两个电路中感应电流的方向？ 导体棒的哪端相当于电源正极？ 等效电路是什么样的？ 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 联系 闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体 整个闭合回路 各种电磁感应现象 只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 右手定则是楞次定律的特例 右手定则与左手定则 右手定则 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，让磁感线从掌心垂直进入： 拇指 ➡ 四指 ➡ 左手定则 伸开左手，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，让磁感线从掌心垂直进入： 拇指 ➡ 四指 ➡ 力 电 导线运动 感应电流 电流 安培力 铜管中的时间变慢了吗？ 为什么磁铁在铜管内部运动时会受到力呢？ 天然磁体的磁性可以看为材料内部分子环形电流产生的磁场的总和，为什么磁铁在铜管内部运动时会受到力呢？这是什么力？ 29 拓展视野 例题分析 例 如图所示，在一竖直宽度较大的有界匀强磁场上方距磁场边界很近处有一闭合线圈，不计空气阻力，闭合线圈平面始终在同一竖直平面内，静止释放线圈，则在闭合线圈从上方下落穿过磁场的过程中（　　） A．进入磁场时加速度小于g，离开磁场时加速度可能大于g也可能小于g B．进入磁场时加速度大于g，离开时小于g C．进入磁场和离开磁场，加速度都大于g D．进入磁场和离开磁场，加速度都小于g　 C 习题演练 1、判断感应电流的方向，或者导体的运动情况 1.电流增大 2.线框右移。 v A B 磁铁向右运动时AB中电流，及运动情况。 1 2 线框从1位置移动到2位置过程中电流方向 I A B C D I 小环内外面积相等，电流增大时会产生感应电流吗？方向如何？ 小环均匀带负电，若要大环产生逆时针电流，小环应该怎么转动？ 2、如图所示，螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上，当B中通过的电流I减小时（　　） A．环A有缩小的趋势 B．环A有扩张的趋势 C．螺线管B有缩短的趋势 D．螺线管B有伸长的趋势 习题演练 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 习题演练 4、如图所示，用铝板制成U形框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动，悬线拉力为T，则（　　） A．U形框下边的极板带正电 B．U形框上、下边的极板均不带电 C．悬线竖直，T>mg D．悬线竖直，T<mg 习题演练 4、如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（　　） A．拨至M端或N端，圆环都向左运动 B．拨至M端或N端，圆环都向右运动 C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动 D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动 习题演练 $