1. 第1课时 实验：探究感应电流的方向-【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教师用书（教科版）

1．楞次定律 第1课时　实验：探究感应电流的方向 【素养目标】　1.掌握“探究感应电流的方向”的实验方案并认识实验器材。　2.熟悉实验步骤和注意事项。 3．经历通过实验探究总结规律得出结论的分析过程。 一、实验目的 探究感应电流的方向。 二、实验原理与实验方案 1．原理 (1)由电流表指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向。 (2)通过实验，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，然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系。 2．实验方案 (1)方案一：导体在磁场中切割磁感线运动，探究感应电流的方向(如图1)。 (2)方案二：条形磁铁插入、拔出螺线管，探究感应电流的方向(如图2)。 (3)方案三：闭合、断开开关S，移动滑动变阻器滑片改变滑动变阻器阻值，观察电流表指针偏转，探究感应电流的方向(如图3)。 三、实验器材 条形磁体，螺线管，电流表，导线若干，干电池，滑动变阻器，开关，电池盒。 四、实验步骤 1．探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系 实验电路如图1甲、乙所示： 结论：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(指针偏转方向应由实验得出，并非所有电流表都是这样的)。 学生用书第41页 2．探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向 (1)按图2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)向上拔出线圈的实验。 图2 五、数据处理 1．观察电流表指针偏转的方向，并将结果与分析填入表格。 操作 S极向下插入 S极向上拔出 N极向下插入 N极向上拔出 原磁场(B0)的方向 原磁场(B0)穿过螺线管磁通量的增减 电流表指针偏转方向 螺线管线圈绕向，感应电流方向图示 螺线管内感应电流的磁场(B′)的方向 2．实验结论 (1)当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加。 (2)当穿过螺线管的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少。 六、注意事项 1．确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法，并要注意减小电流强度，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．进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。 一　教材原型实验 (1)(多选)图甲所示为某实验小组探究影响感应电流方向的因素的实验装置，关于实验过程中应该注意的事项和实验现象，以下说法正确的是________。 A．实验前应该先仔细观察，清楚线圈的绕向 B．开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，会观察到电流计指针不发生偏转 C．开关闭合后，线圈A从线圈B中拔出和插入过程中会观察到电流计指针偏转方向相反 D．开关闭合与断开瞬间，电流计指针都会偏转，但偏转方向相同 (2)当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接 学生用书第42页 线柱一侧偏转。现将其与线圈相连之后，将上端为S极的磁体插入线圈中，如图乙所示电流计指针偏转的方向应为偏向________(选填“正”或“负”)接线柱。根据图丙中电流计指针偏转方向可以判断出插入线圈磁体下端的磁极为________(选填“N”或“S”)极。 答案：(1)AC　(2)正　S 解析：(1)实验前要仔细观察，弄清楚线圈的绕向，搞清楚线圈电流的方向与电流计指针偏转的方向的关系，故A正确；开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，导致穿过线圈B的磁通量变化，从而产生感应电流，会观察到电流计指针发生偏转，故B错误；开关闭合后，线圈A从线圈B中拔出和插入过程中，穿过线圈B的磁通量变化不同，前者减小，后者增大，依据感应电流的磁场阻碍磁通量的变化，会观察到电流计指针偏转方向相反，故C正确；开关闭合与断开瞬间，穿过线圈B的磁通量都会变化且变化不同，开关闭合瞬间磁通量增加，断开瞬间磁通量减少，依据感应电流的磁场阻碍磁通量的变化，会观察到电流计指针偏转，而且偏转方向不同，故D错误。 (2)当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转，若将上端为S极的磁体插入线圈中，原磁场方向向下且磁通量增加，根据感应电流的磁场阻碍磁通量的变化可知，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可知感应电流从电流计正接线柱流入，故指针偏向正接线柱一侧；根据题图丙中电流计指针偏向负接线柱一侧，可知感应电流是从负接线柱流入电流计的，根据安培定则可知感应电流的磁场方向向下，因条形磁体向下运动，磁通量增大，根据感应电流的磁场阻碍磁通量变化，可知原磁场方向向上，则插入线圈磁体下端的磁极为S极。 针对练1.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图连接。在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转。由此可以推断(　　) A．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央 B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转 C．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转 D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向 答案：B 解析：滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动时，线圈A中的电流发生了改变，则线圈B中有感应电流产生，电流计的指针会发生偏转，故A错误；某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电阻增大，电流减小，则线圈B中的磁通量减小，电流计指针向右偏转，当线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，也是使线圈B中的磁通量减小，所以都能引起电流计指针向右偏转，故B正确；线圈A向上移动时，使线圈B中的磁通量减小，能引起电流计指针向右偏转，故C错误；电流计指针偏转方向可以判断，故D错误。 针对练2.图甲所示的是“探究怎样产生感应电流”的实验装置，ab是一根导体杆，通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。 (1)本实验中，如果____________________，那么我们就认为有感应电流产生。 (2)闭合开关后，若导体杆不动，磁铁左右水平运动，则电路中________(选填“有”或“无”)感应电流。 (3)小李所在实验小组想进一步探究“感应电流的大小跟哪些因素有关”，小李猜想：“可能跟导体杆切割磁感线运动的快慢有关。”请你根据图甲所示的实验装置，帮助小李设计实验来验证她的猜想，你设计的实验做法：_______________________________________________ ___________________________________________________________________________。 (4)在探究“电磁感应现象”的实验中，电流表刻度盘上的零刻度线在正中间，当电池的正极接电流表的右接线柱，电池的负极与电流表的左接线柱相碰时，指针向右偏转。在如图乙所示的电路中，将线圈A放入线圈B中，在合上开关S的瞬间，电流表指针应向________偏转；保持开关闭合，将线圈A从线圈B中拔出时，电流表指针应向________偏转。 答案：(1)灵敏电流计的指针偏转　(2)有　(3)见解析　(4)左　右 解析：(1)因为电路中无电源，所以使灵敏电流计的指针偏转的电流即为感应电流。 (2)磁铁左右水平运动时，导体杆切割磁感线产生感应电流。 (3)电流的大小可以用灵敏电流计的指针偏转的角度测量，角度越大，电流越大。做法：闭合开关，保持其他条件不变，只改变导体切割磁感线运动的速度，观察灵敏电流计的指针偏转程度。 (4)根据题意可知，电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转。在合上开关S的瞬间，线圈A中的电流产生向上的磁场，则线圈B就置于向上并增强的磁场中，线圈B中的电流从电流表左端进入电表，所以指针向左偏。保持开关闭合，将线圈A从线圈B中拔出时，穿过线圈B的磁通量减小，线圈B中的电流从电流表右端进入电表，所以指针向右偏。 二　拓展创新实验 (1)某小组用图1所示的装置探究感应电流的方向具有的规律，其中G为灵敏电流计，没有电流通过时指针指向中间刻度，这种实验方案采用了________(选填“归纳总结”或“假设推理”)物理思想方法。 (2)某兴趣小组采用图2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，Rt为热敏电阻，其阻值随温度的变化规律如图3所示；D 学生用书第43页 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A、B两个电流计指针位置如图2所示，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”)。 [解题指导]　本题第(2)问中Rt随温度减小而阻值增大，小线圈中的电流减小，小线圈中的磁通量向上减小，大线圈中产生感应电流，B灵敏电流计偏转，具体偏转方向由楞次定律和灵敏电流计的偏转规律确定。 答案：(1)归纳总结　(2)减小　偏向中间刻度右侧 解析：(1)该实验中灵敏电流计在没有电流通过时指针指在中间刻度，所以可以通过确认电流计指针偏转方向与通过电流计的电流方向的关系知道产生的感应电流的具体方向，同时通过记录磁铁在线圈中的磁场方向，最后判断出磁场的变化与感应电流方向的关系，然后结合实验的现象总结归纳，得出相应的结论，所以该实验使用的方法为归纳总结法。 (2)电流表A与电源等组成闭合回路，在温度由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；由题图1可知，电流从电流计右边进入时，电流计指针向右偏，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，感应电流产生的磁场阻碍磁通量的减小，电流从B表的右边进入，所以B表指针右偏，即偏向中间刻度右侧。 针对练1. 某同学在“探究感应电流的方向”的实验中，设计了如图所示的装置。线圈A通过电流表甲、阻值较大的电阻R′、滑动变阻器R和开关S连接到电源上，线圈B的两端接到另一个电流表乙上，两个电流表完全相同，零刻度线在表盘中央。闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针的位置如图所示。 (1)当滑片P较快地向左滑动时，电流表甲的指针的偏转情况是________，电流表乙的指针的偏转情况是________。(均选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”) (2)断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，电流表乙的指针的偏转情况是________(选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)。 (3)从上述实验可以初步得出结论：__________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)向左偏　向右偏　(2)向右偏　(3)见解析 解析：由题图可知，电流由哪一接线柱流入，电流表的指针就向哪侧偏转。 (1)当滑片P较快地向左滑动时，通电回路中的电流增大，电流表甲的指针向左偏，穿过线圈B的磁通量增大且原磁场方向向下，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，由安培定则可知，电流表乙的指针向右偏。 (2)断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，左侧(通电)回路中的电流增大。穿过线圈B的磁通量增大且原磁场方向向下，故电流表乙的指针向右偏。 (3)通过实验可以初步得出结论：穿过闭合电路的磁通量发生变化时产生感应电流，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 针对练2.(1)在“探究感应电流的方向”的实验中，除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外，还要用到下列电表中的________。 A．量程为0～3 V的电压表 B．量程为0～3 A的电流表 C．量程为0～0.6 A的电流表 D．零刻度在中间的灵敏电流表 (2)某同学按下列步骤进行实验： ①将已知绕向的螺线管与电表连接； ②设计表格，记录将磁铁N、S极插入和抽出过程中引起的通过螺线管的磁通量变化情况、感应电流的方向、感应电流的磁场方向； ③分析实验结果，得出结论。 上述实验中，漏掉的实验步骤是________。 (3)图甲为某实验小组利用微电流传感器做“探究感应电流的方向”实验时，在计算机屏幕上得到的波形图像，横坐标为时间t，纵坐标为电流I。根据图线分析可知：当线圈竖直放置，将条形磁铁的N极从左侧插入圆形闭合线圈时得到图甲中①所示图线。现用该磁铁，如图乙所示，从很远处按图示方向沿线圈的轴线匀速运动，并穿过线圈向远处而去。下列选项中较正确地反映线圈中电流I与时间t关系的是________。 答案：(1)D　(2)见解析　(3)B 解析：(1)由于电流方向会发生变化，所以应该用零刻度在中间的灵敏电流表，D正确。 (2)因为本实验是“探究感应电流的方向”的实验，所以要确定电流流入电表的方向与电表指针偏转方向的关系，从而确定感应电流的磁场方向与原磁通量变化之间的关系。 (3)当线圈竖直放置，将条形磁铁的N极插入圆形闭合线圈时得到题图甲中①所示图线，表明线圈竖直放置，磁铁在线圈左侧，方向从N极指向线圈的磁场穿过线圈，且线圈内的磁通量增加，则线圈中电流随时间的变化情况如图线①所示，当磁铁S极从很远处按图示方向沿线圈的轴线匀速运动，并穿过线圈向远处而去时，穿过线圈平面的磁通量先增加后减少，且刚开始磁场方向与N极从左侧插入线圈时的磁场方向恰好相反，再利用对称性的特点，可知B正确。 学科网（北京）股份有限公司 $