第1节 第1课时 实验：探究影响感应电流方向的因素-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套课件（鲁科版）

第1课时 实验：探究影响感应电流方向的因素　 　　　　 第2章 第1节　科学探究：感应电流的方向 探究过程 1 合作交流 2 随堂演练 3 内容索引 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 探 究 过 程 返回 一、实验目的 1.探究感应电流方向与哪些因素有关。 2.学习利用电流计判断感应电流方向的方法。 二、实验器材 电流计、干电池、开关、保护电阻、导线、螺线管、条形磁铁。 三、实验原理与设计 1.实验原理 将磁铁的不同磁极插入、拔出螺线管，观察感应电流方向的变化。 2.实验设计 (1)确定电流计指针偏转方向与电流计电流方向之间的关系，明确螺线管上漆包线的绕向与电流计的连接方式。 (2)通过分析感应电流的方向与磁铁的磁场方向、通过线圈的磁通量的变化之间的关系，探究影响感应电流方向的因素。 四、实验步骤 1.明确电流计指针的偏转方向和通过电流计的电流方向的关系 (1)将电流计、电池组、开关和导线连接电路。 (2)通过试触法得到电流计指针的偏转方向和电流计电流的流向之间的关系，如图所示，得到结论左进左偏，右进右偏。 2.观察螺线管上漆包线的绕向 (1)通过相同方向感应电流时，漆包线的绕向不同，感应电流产生的磁场方向不同，如图1、2组所示。 (2)通过观察螺线管上漆包线的绕向，便可确定感应电流产生的磁场方向，如图所示。 3.记录电流计指针的偏转情况 (1)把条形磁铁的N极插入螺线管，稍作停留，再从螺线管中拔出。如图1、2组所示。记录电流计指针的偏转与N极插入、拔出之间的关系，填入表格。 (2)把条形磁铁的S极插入螺线管，稍作停留，再从螺线管中拔出。如图3、4组所示。记录电流计指针的偏转与S极插入、拔出之间的关系，填入表格。 电流计中电流流向和指针偏转方向间的关系不是确定的，因而在本实验中确定感应电流方向时需要明确电流计指针偏转方向和通过电流计的电流流向的关系。 特别提醒 五、数据收集 1.将实验中获得的信息填入表格 条形磁铁运动情况 N极插入 N极拔出 S极插入 S极拔出 原磁场方向 向下 向下 向上 向上 穿过线圈的磁通 量的变化情况 向下增加 向下减小 向上增加 向上减小 感应电流的方向 (从上向下看) 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针 感应电流的磁场方向 向上 向下 向下 向上 感应电流磁场方向与原磁场方向的关系 相反 相同 相反 相同 2.实验结论 (1)当条形磁铁的任意一极靠近或插入螺线管时，穿过线圈的磁通量增加，使线圈中产生感应电流，而由感应电流激发的磁场B'的方向总是与条形磁铁的磁场B的方向相反，从而阻碍了线圈中磁通量的增加。 (2)当条形磁铁的任意一极拔出或远离螺线管时，穿过线圈的磁通量减小，使线圈中产生感应电流，而由感应电流激发的磁场B'的方向总是与条形磁铁的磁场B的方向相同，从而阻碍了线圈中磁通量的减小。 (3)感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 六、注意事项 1.确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流计。 2.电流计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.进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。 返回 合 作 交 流 返回 类型一　教材原型实验 一、实验原理及操作 在“探究感应电流方向的规律”实验中： (1)用试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向 的关系。如图(1)所示实验表明，如果电流从负接线柱 流入，指针将向_____偏转(选填“左”或“右”)。 例1 左 根据电流表指针偏转方向与电流方向之间的关系：当电流从“＋”接线柱流入电流表时，指针向右偏转可知，如题目图(1)所示实验表明，如果电流从负接线柱流入指针将向左偏转； (2)观察如图(2)所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为________(选填“顺时针”或“逆时针”)。 逆时针 如题目图(2)所示的线圈绕线方向，若电流从A流入到B流出，从上向下看电流的方向为逆时针； (3)用如图(3)所示的实验装置，若电流计指针向右偏转，则线圈中感应电流产生的磁场的方向_____(选填“向上”或“向下”)。用电流计观察感应电流的方向，然后判断感应电流的磁场方向，得到如表所示的实验记录。 线圈的磁场方向 向下 向下 向上 向上 线圈的磁通量的变化 增大 减小 增大 减小 感应电流的磁场方向 向上 向下 向下 向上 向上 由此得出下列判断中正确的是_______ 。 A.感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反 B.感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相同 C.磁通量增大时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反 D.磁通量减小时，感应电流的磁场方向和磁铁的磁场方向一定相反 C 如题目图(3)所示的实验装置，若电流表指针向右偏转，那么从上向下看电流的方向为逆时针，根据安培定则，则线圈中感应电流产生的磁场的方向向上。由表中实验信息可知，在实验中，穿过线圈的磁通量减小，感应电流磁场方向与原磁场方向相同；而穿过线圈的磁通量增加，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，故A、B、D错误，C正确。 　　为使实验效果明显，在将条形磁铁插入或拔出螺线管时，动作要快一些。 规律方法 针对练.如图所示，线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。开关闭合后，当滑动变阻器的滑片迅速向右滑动时，观察到电流表指针向左偏转。由此可以推断，开关闭合后 A.线圈A迅速向上移动，电流表指针向右偏转 B.减小电源输出电压的过程中，电流表指针向左偏转 C.滑片向左滑动到某位置不动，电流表指针向右偏转到某位置后不动 D.断开开关的瞬间，电流表指针向左偏转 √ 开关闭合后，当滑动变阻器的滑片迅速向右滑动时，则滑动变阻器接入电路的阻值减小，故电路电流增大，穿过线圈B的磁通量增大，观察到电流表指针向左偏转。线圈A迅速向上移动，则穿过线圈B的磁通量减小，将观察到电流表指针向右偏转，故A正确；减小电源输出电压的过程中，则电路电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，将观察到电流表指针向右偏转，故B错误；滑片向左滑动到某位置不动，则电路电流先减小后不变，穿过线圈B的磁通量先减小后不变，则电流表指针先向右偏转后回到表盘中央，故C错误；断开开关的瞬间，电路电流减小，穿过线圈B的磁通量减小，将观察到电流表指针向右偏转，故D错误。故选A。 例2 二、数据处理与分析 某同学用如图所示装置探究感应电流的方向与引起感应电流的磁场的关系。 已知电流从a接线柱流入电流计时，电流计指针右偏。实验时，磁场方向、磁铁运动情况及电流计指针偏转情况都记录在表中。 实验序号 磁场方向 磁铁运动情况 指针偏转情况 1 向下 插入 右偏 2 向下 拔出 左偏 3 向上 插入 左偏 4 向上 拔出 右偏 (1)由实验1、3得出的结论是________________________________________ ___________________________。 穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的 磁场方向与原磁场方向相反 由表中信息可知，在实验1、3中，磁铁插入线圈，穿过线圈的磁通量增加，而穿过线圈的磁场方向相反，感应电流方向相反，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，由此可知：穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。 实验序号 磁场方向 磁铁运动情况 指针偏转情况 1 向下 插入 右偏 2 向下 拔出 左偏 3 向上 插入 左偏 4 向上 拔出 右偏 (2)由实验2、4得出的结论是________________________________________ _________________________。 穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁 场方向与原磁场方向相同 由表中实验信息可知，在实验2、4中，穿过线圈的磁通量减小，磁场方向相反，感应电流方向相反，感应电流磁场方向与原磁场方向相同，由此可知：穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。 实验序号 磁场方向 磁铁运动情况 指针偏转情况 1 向下 插入 右偏 2 向下 拔出 左偏 3 向上 插入 左偏 4 向上 拔出 右偏 (3)由实验1、2、3、4得出的结论是__________________________________ ___________________。 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流 的磁通量的变化 综合分析4次实验可知：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 实验序号 磁场方向 磁铁运动情况 指针偏转情况 1 向下 插入 右偏 2 向下 拔出 左偏 3 向上 插入 左偏 4 向上 拔出 右偏 感应电流方向的影响因素数据分析思路 1.控制变量法：分析各数据之间有无联系时一定要用控制变量的思想。 2.变化之中找不变：当原磁通量增大时，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的增大；当原磁通量减小时，感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的减小。 规律方法 针对练.在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。 (1)按如图1所示连接电路，闭合开关后，发现电流表指针向右偏转。进行这项实验操作的实验目的是 A.测量电流表能够承受电流的最大值 B.检查电流表测量电流的大小是否准确 C.检测电流表指针偏转方向与电流流向的关系 √ 题图1操作的目的是检测电流表指针的偏转方向与电流方向的关系，依此来确定产生的感应电流的方向。故选C。 (2)接下来用图2所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线表示导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，观察到电流表指针向右偏转，则螺线管中感应电流产生的磁场方向_______(填“向上”或“向下”)。再观察发现条形磁铁下端是S极，插入过程中螺线管中的原磁场方向_______(填“向上”或“向下”)。在条形磁铁插入过程中，螺线管中磁通量在__________(填“不断增大”“不断减小”或“保持不变”)。 向下 向上 不断增大 题图1中闭合开关后，电流表指针向右偏转，说明电流表指针向右偏转时电流从“＋”接线柱流入电流表；题图2中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，观察到电流表指针向右偏转，电流从螺线管上面接线柱流出，流入电流表，则螺线管中感应电流产生的磁场方向向下。条形磁铁下端是S极，插入过程中螺线管中的原磁场方向向上。在条形磁铁插入过程中，螺线管中磁通量在不断增大。 例3 类型二　拓展与创新实验 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 (1)所用电流计指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“＋”接线柱流入电流计时，指针向右偏转。 (2)如图甲，将条形磁铁S极向下插入螺线管时，发现电流计的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示，则螺线管中感应电流产生的磁场方向________(填“向下”或“向上”)；将磁铁的N极向下插入螺线管时，电流计指针向左偏转，则螺线管中感应电流产生的磁场方向_______(填“向下”或“向上”)。 向下 向上 将条形磁铁S极向下插入螺线管时，发现电流计的指针向右偏转，说明感应电流方向为从B经螺线管到A，由安培定则可知，螺线管中感应电流产生的磁场方向向下。而电流计的指针向左偏转时，说明感应电流方向为从A经螺线管到B，由安培定则可知，螺线管中感应电流产生的磁场方向向上。 (3)本实验也可以用发光二极管代替电流计进行实验，如图丙所示，将条形磁铁N极向下插入螺线管，可观察到发光二极管_____(填“D1”或“D2”)短暂发光。由此可分析得出：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向_______(填“相同”或“相反”)。 D1　 相反 将条形磁铁N极向下插入螺线管，感应电流从A经螺线管到B，可观察到发光二极管D1短暂发光。虽然S极和N极插入时磁场方向不同，感应电流方向不同，但磁场均是增强的，感应磁场均与原磁场方向相反，由此可分析得出：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向相反。 针对练.某兴趣小组利用如图装置探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素。 (1)如图a，磁铁的N极向下运动时，电流表指针发生偏转。若要探究线圈中产生感应电流的方向，除了要知道线圈上导线的绕向外，还必须知道_________。 见解析 磁铁的N极向下运动时，电流表指针发生偏转。若要探究线圈中产生感应电流的方向，除了要知道线圈上导线的绕向外，还必须知道电流从电流表的“＋”接线柱流入时，指针向哪个方向偏转(电流方向与指针偏转方向的关系)，以便于和后面的实验做对比。 (2)图b中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是 A.灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 B.灯泡A、B均不发光 C.灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 D.灯泡A、B交替短暂发光 √ 条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知，灯泡A、B交替短暂发光。故选D。 (3)为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c所示的电路，下列接线方法正确的是 A.1接4，2接3 B.1接2，3接4 C.1接3，2接4 √ 根据感应电流产生的条件可知，要想进一步探究影响感应电流方向的因素，需要组成一个闭合回路，还需要一个含有电源的电路形成一个电磁铁，所以1接3，2接4。故选C。 返回 随堂演练 返回 1.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接。下列说法中正确的是 A.开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转 B.线圈A插入线圈B中，开关闭合后电流计的指针将稳定在一个不为零的刻度上 C.开关闭合后，如果匀速滑动滑动变阻器的滑片P，会使电流计指针静止在中央零刻度 D.开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动时，电流计指针才能偏转 √ 开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，通过线 圈A的电流发生变化，穿过线圈B的磁通量发生变化， 线圈B所在回路产生感应电流，电流计指针会发生偏 转；线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间穿 过线圈B的磁通量都会发生变化，会产生感应电流，电流计指针均会偏转，但不会稳定在一个不为零的刻度上；开关闭合后，不论滑动变阻器的滑片P加速滑动还是匀速滑动，穿过线圈的磁通量都会发生变化，都会产生感应电流，电流计指针都会发生偏转；故A正确，B、C、D错误。 2.为探究感应电流产生的条件，几位同学做了如下的实验。 (1)小李同学选用如图所示的器材模仿法拉第的实验进行探究。 ①请在实物图中，用笔画线代替导线将电路补充完整。 将学生电源、开关、滑动变阻器和线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接“一上一下”两个接线柱；再将电表与线圈B串联成另一个回路，电路图如图所示。 ②闭合开关进行实验前，滑动变阻器的滑片应该滑置在最_____(填“左”或“右”)端。 右 为保护电路中的仪器，闭合开关进行实验前，滑动变阻器的滑片应该滑置在最右端，其有效阻值最大，当闭合开关后，回路中的电流最小。 ③正确连接电路后，几位同学进行了下述操作 A.开关闭合，线圈A中电流稳定后，电表无示数 B.开关闭合，拔出线圈B中的线圈A的过程中，发现电表的指针发生偏转 C.开关闭合后，移动滑动变阻器的滑片，电表的指针偏转 D.将A拿出B后水平放置于B的正上方(AB相互垂直)，闭合开关后滑动滑片，电表的指针无偏转 结论1：_____________________________________________________。 穿过闭合回路的磁场发生变化时，闭合回路产生感应电流 穿过闭合回路的磁场发生变化时，闭合回路产生感应电流。 (2)几位同学在操场上将一根长为20 m的铜芯导线两端与电流传感器的两个接线柱连接，构成闭合回路，两同学沿东西方向面对面站立摇动这条导线，观察到“摇绳发电”的现象。 结论2：_______________________________________________________。 总结论：______________________________________________________。 闭合回路的部分导体切割磁感线时，闭合回路产生感应电流 穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合回路中产生感应电流 因地磁场沿南北方向，所以当两同学沿东西方向面对面站立摇动通电导线时，导线切割磁感线，会产生感应电流，所以能观察到“摇绳发电”的现象。闭合回路的部分导体切割磁感线时，闭合回路产生感应电流；回路面积不变，磁场变化，即磁通量变化；地磁场不变，摇动导线，回路面积变化，即磁通量变化，由此得出总结论：产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。 3.“研究电磁感应现象”的实验装置如图所示。 (1)将实物电路图中所缺的导线补充完整。 补充导线的实物电路图如图所示。 (2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将线圈L1迅速插入线圈L2中，灵敏电流计的指针将____偏转。(填“向左”“向右”或“不”) 已知闭合开关瞬间，线圈L2中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转。开关闭合后，将线圈L1迅速插入线圈L2中，线圈L2中的磁通量增加，由已知条件可知产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转。 向右 滑动变阻器的滑片迅速向右移动，线圈L1中的电流变小，线圈L2中的磁通量减少，则灵敏电流计的指针向左偏转。 (3)线圈L1插入线圈L2后，将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，灵敏电流计的指针将______偏转。(填“向左”“向右”或“不”) 向左 4.某兴趣小组采用图甲所示的电路来研究电磁感应现象，A、B为两个规格相同的灵敏电流计，R为热敏电阻，其阻值随温度的变化规律如图乙所示；D是两个套在一起的大小线圈，小线圈与A的电路连接，大线圈与B构成闭合电路。开关S闭合，100 ℃时电流计指针位置如图，温度逐渐降低到20 ℃的过程中，A灵敏电流计的指针偏转角将______(选填“增大”“减小”或“不变”)，B灵敏电流计的指针将________________(选填“指在中间刻度”“偏向中间刻度右侧”或“偏向中间刻度左侧”)。 减小 　偏向中间刻度右侧 电流计A与电源等组成闭合回路，当温度从100 ℃逐渐降低到20 ℃的过程中，接入电路中的电阻变大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流将减小，即电流计的偏角减小；电路中的电流减小，电流产生的磁场减少，穿过大线圈的磁通量减小，大线圈中的电流产生的磁场方向应阻碍原磁通量的减小，大线圈中的电流为自下而上，所以电流从B表的右边进入，所以B表指针右偏。 返回 谢 谢 观 看 第1课时　 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