物理选择性必修 第二册1 楞次定律学案设计

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[学习目标] 1.通过实验探究，归纳出判断感应电流方向的规律——楞次定律(重点)。2.理解楞次定律，并能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向(重难点)。3.掌握右手定则，能够熟练应用右手定则判断感应电流的方向(重点)。
一、实验：探究影响感应电流方向的因素
1．实验原理
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．实验器材
条形磁体，线圈，电流表，滑动变阻器，干电池，开关，导线若干。
3．实验过程
(1)采用试触法探究电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系。
一般情况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)
(2)探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向。
①按图连接电路，明确线圈的绕线方向。
②画出实验草图，记录磁极运动的四种情况。
③观察并记录。
④整理器材。
4．分析现象得出结论
(1)甲、乙两种情况下，磁通量都________，感应电流的磁场方向与原磁场方向________。
(2)丙、丁两种情况下，磁通量都________，感应电流的磁场方向与原磁场方向________。
(3)结论：感应电流的磁场总要________引起感应电流的________________________。
例1 (2023·重庆市高二期末)如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置。
(1)将图中所缺导线补充完整。
(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，进行下述操作时可能出现的情况是：
①将通电线圈A迅速插入感应线圈B时，灵敏电流计指针将________(选填“左偏”“不偏”或“右偏”)。
②将通电线圈A插入感应线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，灵敏电流计指针将________(选填“左偏”“不偏”或“右偏”)。
(3)在灵敏电流计所在的电路中，为电路提供电流的是________(填图中仪器的字母)。
(4)在上述实验中，如果感应线圈B两端不接任何元件，则感应线圈B中将________。
A．因电路不闭合，无电磁感应现象
B．有电磁感应现象，但无感应电流
二、楞次定律
1．内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要________引起感应电流的____________________。
2．理解楞次定律中“阻碍”的含义
(1)谁阻碍——________________________________________。
(2)阻碍谁——________________________________________。
(3)如何阻碍——当原磁通量增加时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向______；当原磁通量减少时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向________。
(4)阻碍效果——阻碍并________(填“是”或“不是”)阻止。只是延缓了磁通量的变化，这种变化还将继续进行。
3．从能量的角度理解楞次定律
电磁感应产生的过程是其他形式的能转化为电能的过程。
楞次定律中的“阻碍”作用，是能量守恒的必然结果。在克服“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为________，在转化过程中总能量________。
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)S闭合瞬间
①穿过N的磁场方向为________；
②穿过N的磁通量________；
③N中感应电流方向为________；
(2)S断开瞬间，N中感应电流方向为________。
(1)感应电流的磁场总是阻止原磁通量的变化。( )
(2)感应电流的磁场总是与原磁场反向，阻碍原磁场的变化。( )
(3)感应电流的磁场可能与原磁场方向相同。( )
例2 如图甲所示，有一闭合线圈，磁场方向垂直于线圈平面向里(为正方向)，当磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化，则在0～2t0时间内，线圈中感应电流的方向( )
A．一直顺时针
B．一直逆时针
C．先顺时针后逆时针
D．先逆时针后顺时针
例3 如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在条形磁体的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，且ad边、bc边一直在同一水平面上，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈中的感应电流( )
A．沿abcda流动
B．沿dcbad流动
C．先沿abcda流动，后沿dcbad流动
D．先沿dcbad流动，后沿abcda流动
应用楞次定律解题的一般步骤：
(1)确定研究对象：哪个闭合回路；
(2)确定闭合回路中原磁场的方向；
(3)确定穿过闭合回路的磁通量如何变化；
(4)根据楞次定律判断感应电流磁场的方向；
(5)由安培定则最终确定感应电流的方向。
三、右手定则的理解和应用
如图所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动。
(1)请用楞次定律判断感应电流I的方向。
(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间满足什么关系？(阅读课本并伸开右手做一做)
________________________________________________________________________
1．右手定则：伸开________，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；让磁感线从掌心进入，并使________指向导线运动的方向，这时________所指的方向就是感应电流的方向。
2．两点说明：(1)大拇指所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，还可以是两者以不同速度同时运动。
(2)四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于________。
例4 如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是( )
A．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到a
B．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a
C．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b
D．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b
楞次定律与右手定则的比较
甲
乙
丙
丁
条形磁体运动的情况
N极向下插入线圈
S极向下
插入线圈
N极朝下时抽出线圈
S极朝下时抽出线圈
原磁场方向(“向上”或“向下”)
穿过线圈的磁通量变化情况(“增加”或“减少”)
感应电流的方向(在线圈上方俯视)
逆时针
顺时针
顺时针
逆时针
感应电流的磁场方向(“向上”或“向下”)
原磁场与感应电流磁场方向的关系
规律
比较内容
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
只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况
联系
右手定则是楞次定律的特例