2.1 科学探究：感应电流的方向 课件-2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦电磁感应中感应电流的方向，通过条形磁铁插入拔出螺线管的实验探究，结合磁通量变化与感应电流方向关系的表格分析，搭建从实验现象到楞次定律、右手定则的学习支架，衔接电磁感应现象的基础认知。 其亮点在于以科学探究为主线，通过实验数据记录与分析培养科学推理能力，从能量守恒角度阐释楞次定律强化物理观念，总结“增反减同”等模型提升科学思维。学生能深化规律理解，教师可依托情境探究和针对训练高效教学。

第1节　科学探究:感应电流的方向 第2章　电磁感应及其应用 1.了解影响感应电流方向的因素,理解楞次定律的内容。2.理解楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。3.掌握右手定则,并理解右手定则的实质。 [定位·学习目标]　 探究·必备知识 「知识梳理」 1.实验探究:将螺线管与电流计组成闭合回路,分别将条形磁铁的N极、S极插入、拔出螺线管,如图所示,记录感应电流的方向。 知识点一　探究影响感应电流方向的因素 2.分析 (1)将实验中获得的信息填入表中。 项目 N极插入 N极拔出 S极插入 S极拔出 穿过螺线管的磁通量变化　 感应电流的方向 (俯视) 感应电流的磁场方向与条形磁铁的磁场方向比较 增加 减少 增加 减少 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针 相反 相同 相反 相同 (2)实验结论。 表述一:当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与条形磁铁的磁场方向 ;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与条形磁铁的磁场方向 。 表述二:当磁铁靠近线圈时,二者 ;当磁铁远离线圈时,二者 。 相反 相同 相斥 相吸 知识点二　楞次定律 1.内容:感应电流的磁场总要 引起感应电流的磁通量的变化。 2.当磁铁的N极移近导体线圈的上端时,由感应电流激发的磁场使线圈的上端也是N极,因为同名磁极相互排斥,所以 磁铁相对线圈向下的运动;而当磁铁的N极离开导体线圈时,由感应电流激发的磁场使线圈的上端是S极,因为异名磁极相互吸引,所以 磁铁相对线圈向上的运动。 阻碍 阻碍 阻碍 3.从能量转化和守恒的角度来看,把磁体移近线圈时,外力要克服磁体和线圈之间的 做功,使外界其他形式的能量转化为 ;磁体离开线圈时,外力则要克服磁体和线圈之间的 做功,也使外界其他形式的能量转化为 。在这两种情况下,总能量都是守恒的。 排斥力 电能 吸引力 电能 知识点三　右手定则 1.内容:伸开右手,让拇指与其余四指 ,且都与手掌处于 内,让磁感线 穿过手心,使 指向导体运动的方向,其余 所指的方向就是感应电流的方向。如图所示。 垂直 同一平面 垂直 拇指 四指 2.适用范围:适用于闭合回路中部分导体 产生感应电流的情况。 切割磁感线 1.思考判断 (1)感应电流的磁场总与原磁场方向相反。(　 　) (2)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量。(　 　) (3)感应电流的磁场有可能阻止原磁通量的变化。(　 　) (4)导体棒不垂直切割磁感线时,也可以用右手定则判断感应电流方向。 (　 　) (5)凡可以用右手定则判断感应电流方向的,均能用楞次定律判断。(　 　) (6)右手定则即右手螺旋定则。(　 　) × 「新知检测」 × × √ √ × 2.思维探究 (1)楞次定律中“阻碍”与“阻止”有何区别? 【答案】 (1)阻碍不是阻止,阻碍只是延缓了磁通量的变化,但这种变化仍继续进行。 (2)当线圈和磁场发生相对运动而引起感应电流时,感应电流的效果是阻碍线圈或磁场的运动吗? 【答案】 (2)感应电流阻碍线圈与磁场间的相对运动。 (3)左手定则和右手定则中“四指所指的方向”表示的物理意义一样吗? 【答案】 (3)左手定则中“四指所指的方向”为已知电流的方向,右手定则中“四指所指的方向”为感应电流的方向。 突破·关键能力 要点一　对楞次定律的理解 「情境探究」 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。 (1)闭合开关瞬间,穿过N线圈的磁通量如何变化? 【答案】 (1)增加。 (2)当开关闭合与断开的瞬间,电流计中感应电流沿什么方向? 【答案】 (2)闭合瞬间向上,断开瞬间向下。 (3)若在右侧电路中增加一个开关,保持左侧开关闭合,则闭合右侧开关瞬间,电流计中有无电流通过?若有,沿什么方向? 【答案】 (3)无。 「要点归纳」 1.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,原因产生结果,结果反过来影响原因。 2.楞次定律的另一种等价表述:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。 3.楞次定律中“阻碍”的含义 [例1] 下列说法正确的是(　　) A.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量的变化 B.感应电流的磁场阻止了引起感应电流的原磁场磁通量的变化 C.闭合线框放在变化的磁场中做切割磁感线运动,一定能产生感应电流 D.感应电流的磁场方向总是跟原来磁场的方向相反 A 【解析】 由楞次定律可知,感应电流的磁场阻碍的是原磁场的磁通量的变化,并不一定与原磁场方向相反,阻碍不是阻止,选项A正确,B、D错误;若闭合线框平行于磁场方向放置,则无论是磁场变化,还是线框做切割磁感线的运动,穿过闭合线框的磁通量都不变,都不会有感应电流产生,选项C错误。 “阻碍”不是“阻止”。引起感应电流的磁场仍然变化了,是阻而未止。“阻碍”并不意味着“相反”,当原磁场磁通量减少时,“阻碍”意味着“相同”。 ·学习笔记· 要点二　楞次定律的应用 「情境探究」 如图所示,水平桌面上放一圆形金属导体环,从导体环的中心上方释放一条形磁铁,在条形磁铁向下靠近导体环的过程中: (1)从上向下看导体环中的电流方向是逆时针还是顺时针? 【答案】 (1)逆时针。 (2)导体环内部感应电流的磁感线方向与磁铁的磁场方向相同还是相反? 【答案】 (2)相反。 (3)磁铁受到导体环的作用力向哪个方向? 【答案】 (3)向上。 (4)导体环有收缩的趋势还是扩张的趋势? 【答案】 (4)收缩。 (5)导体环对桌面的压力比重力大还是小? 【答案】 (5)比重力大。 (6)磁铁下落过程能量是如何转化的? 【答案】 (6)重力势能一部分转化为磁铁的动能,一部分转化为电能。 「要点归纳」 运用楞次定律判定感应电流的思路 图中描述了磁通量变化、磁场方向、感应电流方向三个因素的关系,只要知道了其中任意两个因素,就可以确定第三个因素。 [例2] 如图所示,通电导线旁边同一平面内有矩形线圈abcd,则(　　) A.若线圈向右平动,其中感应电流方向是a→b→c→d→a B.若线圈竖直向下平动,有感应电流产生 C.当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是a→b→c→d→a D.当电流I增大时,线圈中感应电流的方向为a→b→c→d→a A 【解析】 由题图根据安培定则可知,导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里,离导线越近,磁感应强度越大。若线圈向右平动,穿过线圈的磁通量减少,根据楞次定律和安培定则可知,感应电流方向为a→b→c→d→a,A正确;若线圈竖直向下平动,穿过线圈的磁通量不变,无感应电流产生,B错误;当线圈向导线靠近时,穿过线圈的磁通量增加,根据楞次定律和安培定 则可知,感应电流方向是 a→d→c→b→a,C错误;当电流I增 大时,穿过线圈的磁通量增加,根据楞次定律和安培定则可 知,感应电流方向为a→d→c→b→a,D错误。 应用楞次定律的解题步骤 (1)明确增减和方向,增反减同切莫忘,安培定则来判断,四指环绕是流向。 (2)涉及相对运动时,阻碍的是导体与磁体间的相对运动,而不是阻碍导体或磁体的运动。 ·学习笔记· [针对训练1] 如图所示,水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环,其圆心的正上方有一个竖直的条形磁体。当把条形磁体向右水平平移时,圆环始终保持静止。移动磁体的过程中,从上方俯视,下列说法正确的是(　　) A.穿过圆环的磁通量变大 B.圆环中产生顺时针方向的感应电流 C.圆环中产生逆时针方向的感应电流 D.圆环中不产生感应电流 B 【解析】 圆环中磁通量方向向下,移动磁体的过程中,穿过圆环的磁通量减小,根据楞次定律可知,圆环中感应电流从上方俯视为顺时针。故选B。 要点三　右手定则 「情境探究」 如图所示,在长直载流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。 (1)导线右侧磁感线的方向如何? 【答案】 (1)根据安培定则可知,方向垂直于纸面向里。 (2)线圈在导线的右侧平移时,其中产生了A→B→C→D→A方向的电流。请判断线圈在向哪个方向移动? 【答案】 (2)根据安培定则和楞次定律可知,线圈在向左移动。 「要点归纳」 1.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)大拇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,还可以是二者以不同速度同时运动。 (2)四指指向为感应电流方向,切割磁感线的导体相当于电源。 2.楞次定律和右手定则的区别与联系 比较内容 规律 楞次定律 右手定则 区 别 研究对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分,即做切割磁感线运动的导体 适用范围 各种电磁感应现象 只适用于闭合回路中部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 应用 用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便 用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便 联系 右手定则是楞次定律的特例 [例3] 选项图中表示闭合回路中的一部分导体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a→b的是(　　) A A　 B C　 　 D 【解析】 题中四图都属于闭合回路中的一部分导体切割磁感线,应用右手定则判断可得,题图A中电流方向为a→b,题图B中电流方向为b→a,题图C中电流方向沿a→d→c→b→a,题图D中电流方向为b→a,故选A。 应用右手定则的两点注意 (1)右手定则只适用于闭合回路中部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况,导体与磁场无相对运动不能应用。 (2)用右手定则判定导体切割磁感线时导体本身相当于电源,四指的指向由低电势指向高电势。 ·方法总结· [针对训练2] (双选)如图所示,导体棒AB、CD可在水平光滑轨道上自由滑动,下列说法正确的是(　 　) A.将导体棒CD固定,当导体棒AB向左移动时, 导体棒AB中感应电流的方向为 A→B B.将导体棒CD固定,当导体棒AB向右移动时,导体棒AB中感应电流的方向为 A→B C.将导体棒AB固定,当导体棒CD向左移动时,导体棒AB中感应电流的方向为 A→B D.将导体棒AB固定,当导体棒CD向右移动时,导体棒AB中感应电流的方向为 A→B AC 【解析】 由右手定则可判断,当导体棒AB向左运动时,导体棒AB中感应电流方向为A→B;当导体棒AB向右运动时,导体棒AB中感应电流方向为B→A,A正确,B错误;当导体棒CD向左运动时,导体棒CD中的感应电流方向为C→D,导体棒AB中的感应电流方向为A→B;当导体棒CD向右移动时,导体棒AB中感应电流方向为 B→A,C正确,D错误。 提升·核心素养 「模型·方法·结论·拓展」 楞次定律的推广应用 楞次定律中“阻碍”的主要表现形式: (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”。 (2)阻碍相对运动——“来拒去留”。 (3)线圈面积变化趋势——“增缩减扩”。 [示例] 如图所示,水平绝缘的桌面上放置一个金属线圈,现有一个竖直的条形磁铁从线圈左上方沿水平方向快速移动经过正上方到达右上方,在此过程中(　　) A.线圈有先扩张再缩小的趋势 B.线圈中的感应电流方向不变 C.线圈受到的摩擦力方向不变 D.线圈对桌面的压力先减小后增大 C 【解析】 当磁铁向右运动时,穿过线圈的磁通量先增加后减少,根据楞次定律的“增缩减扩”可知,线圈有先缩小后扩张的趋势,故A错误;根据楞次定律的“增反减同”结合安培定则可知,线圈中的感应电流方向变化,故B错误;根据楞次定律的“来拒去留”可知,当磁铁靠近线圈时,线圈有向右和向下的运动趋势;而磁铁远离线圈时,线圈有向右和向上的运动趋势,可知线圈一直有向右运动的趋势,受到的摩擦力的方向始终向左,方向不变,同时线圈对桌面的压力先增大后减小,故C正确,D错误。 「科学·技术·社会·环境」 磁单极子 磁单极子是一些仅带有北极或南极单一磁极的磁性物质,它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。这种物质的存在性在科学界时有纷争,从20世纪到21世纪,世界各地都在寻找磁单极子,在陆地、海洋、太空,在深海沉积物中、月球的岩石中,却还是很难发现磁单极子的蛛丝马迹。对于这种状 况,完全可以用这样的诗句来形容:“上穷碧落下黄泉,两处茫茫皆不见。” 我们将磁棒一截为二,则不会发生一半是北极,另一半是南极的状况,而会是截开的每一个部分都有自己的北极与南极。如果继续截下去,每段磁棒总是会有相应的南北两极。而如果磁单极子真的存在的话,则是完全不同的物体,它是一个完全独立的南极或北极。 [示例] 1931年,英国物理学家狄拉克从理论上预言:存在只有一个磁极的粒子,即“磁单极子”。1982年,美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验。他设想,如果一个只有S极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈,那么从上向下看,超导线圈的感应电流是(　　) A.先顺时针方向,后逆时针方向 B.先逆时针方向,后顺时针方向 C.顺时针方向持续流动 D.逆时针方向持续流动 C 【解析】 磁单极子靠近超导线圈时,穿过线圈的磁通量向上增加,由楞次定律和安培定则可以判断,从上向下看感应电流为顺时针方向;当磁单极子远离超导线圈时,穿过线圈的磁通量向下减少,感应电流仍为顺时针方向,C正确。 检测·学习效果 1.下列可以使圆环中产生逆时针方向感应电流的是(　　) A.圆环沿平行于导线方向运动 B.圆环绕圆心顺时针旋转 C.减小导线中的电流 D.导线稍微向圆环靠近 C 【解析】 圆环沿平行于导线方向运动,穿过圆环的磁通量不变,圆环中不会产生感应电流,故A错误;圆环绕圆心顺时针旋转,穿过圆环的磁通量不变,圆环中不会产生感应电流,故B错误;减小导线中的电流,根据安培定则可知,穿过圆环的磁通量向外减小,根据楞次定律可知,圆环中产生逆时针方向的感应电流,故C正确;导线稍微向圆环靠近,根据安培定则可知,穿过圆环的磁通量向外增大,根据楞次定律可知,圆环中产生顺时针方向的感应电流,故 D错误。 2.(2023·海南卷)汽车测速利用了电磁感应现象,汽车可简化为一个矩形线圈abcd,埋在地下的线圈分别为1、2,通上顺时针(俯视)方向电流,当汽车经过线圈时(　　) A.线圈1、2产生的磁场方向竖直向上 B.汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcd C.汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd D.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同 C 【解析】 埋在地下的线圈1、2通上顺时针(俯视)方向的电流,根据安培定则可知,线圈1、2产生的磁场方向竖直向下,选项A错误;汽车进入线圈1过程中,穿过abcd的向下的磁通量增加,根据楞次定律和安培定则可知感应电流方向为adcb(逆时针),而汽车离开线圈1过程中,则磁通量减少,可知感应电流方向为abcd(顺时针),选项B错误,C正确;同理,汽车进入线圈2过程中,感应电流方向为adcb(逆时针),由左手定则可知,汽车受到的安培力方向与速度方向相反,选项D错误。 3.金属线框abcd与一长导线在同一平面内,导线通有恒定电流I。线框由图中位置Ⅰ匀速运动到位置Ⅱ。在此过程中,有关穿过线框的磁通量与感应电流的方向,下列说法正确的是(　　) A.垂直于纸面向里的磁通量增大,感应电流方向沿abcda B.垂直于纸面向里的磁通量减小,感应电流方向沿abcda C.垂直于纸面向外的磁通量增大,感应电流方向沿adcba D.垂直于纸面向里的磁通量减小,感应电流方向沿adcba B 【解析】 由安培定则得,导线右侧的磁场为垂直于纸面向里,线框由题图中位置Ⅰ匀速运动到位置Ⅱ过程中,线框远离导线,线框所处位置的磁场减弱,所以磁通量垂直于纸面向里减小,根据楞次定律可知,感应电流方向沿abcda。故选B。 4.(双选)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具有收缩趋势,PQ受到向右的安培力 D.T具有扩张趋势,PQ受到向左的安培力 BD 【解析】 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于纸面向外。金属杆PQ向右做减速运动,则PQRS中电流减小,该磁场减弱,根据楞次定律,T中电流沿逆时针方向,A错误,B正确;T磁通量减小,则具有扩张趋势;根据左手定则,PQ受到向左的安培力,C错误,D正确。 5.如图所示,套在条形磁铁外的两个面积相同的线圈A和B,其中B线圈在磁铁的正中间。设A、B两个线圈中的磁通量依次为Φ1、Φ2,它们的大小关系是Φ1　　 　　(选填“>”“<”或“=”)Φ2。磁铁如果突然向右运动,线圈A将会 　　 　　(选填“向右运动”“向左运动”或“静止”),线圈B将会　　　 　(选填“向右运动”“向左运动”或“静止”)。  < 向右运动 向右运动 【解析】 在条形磁铁内外都有磁场,而磁铁内部向左的磁通量相同,外部向右穿过线圈的磁通量越多,穿过线圈的总磁通量越少。线圈A和线圈B面积相同,线圈B所在位置向右的磁通量较少,故Φ1<Φ2;磁铁如果突然向右运动,根据楞次定律的“来拒去留”,线圈A、B将会向右运动。 感谢观看 $