人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案：2 1 課時(shí)2 楞次定律

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE1課時(shí)2楞次定律〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.理解楞次定律中“阻礙”的含義，能熟練運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向.2.掌握右手定則，認(rèn)識(shí)右手定則是楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式．一、楞次定律1．內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．2．從能量角度理解楞次定律感應(yīng)電流沿著楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然結(jié)果，當(dāng)磁極插入線圈或從線圈內(nèi)抽出時(shí)，推力或拉力做功，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能．二、右手定則伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向．1．判斷下列說法的正誤．(1)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反．(×)(2)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)可能與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相同．(√)(3)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．(×)(4)右手定則和楞次定律都適用于所有電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的判斷．(×)(5)感應(yīng)電流沿楞次定律所描述的電流方向，說明電磁感應(yīng)現(xiàn)象遵守能量守恒定律．(√)2．如圖1所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌PP′和QQ′都處于同一水平面內(nèi)，P、Q之間連接一電阻R，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，MN向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN中的電流方向?yàn)開_______，MN向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN中的電流方向?yàn)開_______．(均選填“M→N”或“N→M”)圖1〖答案〗N→MM→N一、對(duì)楞次定律的理解1．楞次定律中的因果關(guān)系楞次定律反映了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的因果關(guān)系，磁通量發(fā)生變化是原因，產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果．2．對(duì)“阻礙”的理解問題結(jié)論誰(shuí)阻礙誰(shuí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)(原磁場(chǎng))的磁通量的變化為何阻礙原磁場(chǎng)的磁通量發(fā)生了變化阻礙什么阻礙的是磁通量的變化，而不是阻礙磁通量本身如何阻礙當(dāng)原磁場(chǎng)的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相反；當(dāng)原磁場(chǎng)的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相同，即“增反減同”結(jié)果如何阻礙并不是阻止，只是延緩了磁通量的變化，這種變化將繼續(xù)進(jìn)行，最終結(jié)果不受影響3.“阻礙”的表現(xiàn)形式從磁通量變化的角度看：感應(yīng)電流的效果是阻礙磁通量的變化．從相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度看：感應(yīng)電流的效果是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)．關(guān)于楞次定律，下列說法正確的是()A．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化B．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻止磁通量的變化C．原磁場(chǎng)穿過閉合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)同向D．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是與原磁場(chǎng)反向，阻礙原磁場(chǎng)的變化〖答案〗A〖解析〗感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，阻礙并不是阻止，只是起到延緩的作用，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；原磁場(chǎng)穿過閉合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)反向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)原磁通量增加時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)反向，當(dāng)原磁通量減少時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)同向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．二、楞次定律的應(yīng)用應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟(1)明確所研究的閉合回路，判斷原磁場(chǎng)方向．(2)判斷閉合回路內(nèi)原磁場(chǎng)的磁通量變化．(3)依據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向．(4)利用右手螺旋定則(安培定則)判斷感應(yīng)電流的方向．某磁場(chǎng)的磁感線如圖2所示，有一閉合鋁質(zhì)線圈自圖示位置A落至位置B，在下落的過程中，自上向下看，鋁質(zhì)線圈中的感應(yīng)電流方向是()圖2A．先沿順時(shí)針方向，再沿逆時(shí)針方向B．先沿逆時(shí)針方向，再沿順時(shí)針方向C．始終沿順時(shí)針方向D．始終沿逆時(shí)針方向〖答案〗A〖解析〗在線圈在下落過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度先增大后減小，所以穿過線圈的磁通量先增大后減小，線圈從A處落到磁感應(yīng)強(qiáng)度最大位置處的過程中，穿過線圈的磁通量變大，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向下，所以感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針．線圈從磁感應(yīng)強(qiáng)度最大位置處落到B處的過程中，穿過線圈的磁通量減小，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向上，所以感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，A正確，B、C、D錯(cuò)誤．針對(duì)訓(xùn)練1如圖3所示，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長(zhǎng)直導(dǎo)線在同一豎直面內(nèi)，環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距．兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流．則下列說法正確的是()圖3A．若金屬環(huán)向上運(yùn)動(dòng)，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向B．若金屬環(huán)向下運(yùn)動(dòng)，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向C．若金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向D．若金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向〖答案〗D〖解析〗根據(jù)楞次定律，當(dāng)金屬圓環(huán)上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過圓環(huán)的磁通量不發(fā)生變化，故沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)金屬圓環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近時(shí)，穿過圓環(huán)垂直紙面向外的磁場(chǎng)增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律及安培定則可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，故C錯(cuò)誤；當(dāng)金屬圓環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近時(shí)，穿過圓環(huán)垂直紙面向里的磁場(chǎng)增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律及安培定則可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，故D正確．三、右手定則的理解和應(yīng)用導(dǎo)學(xué)探究如圖4所示，導(dǎo)體棒ab向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)．圖4(1)請(qǐng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向．(2)感應(yīng)電流I的方向、原磁場(chǎng)B的方向、導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的速度v的方向三者之間滿足什么關(guān)系？根據(jù)課本P27右手定則，自己試著做一做．〖答案〗(1)感應(yīng)電流的方向?yàn)閍→d→c→b→a；(2)滿足右手定則．知識(shí)深化1．右手定則適用范圍：閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流方向的判斷．2．右手定則反映了磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和感應(yīng)電流方向三者之間的關(guān)系：(1)大拇指所指的方向是導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向，既可以是導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而磁場(chǎng)未動(dòng)，也可以是導(dǎo)體未動(dòng)而磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，還可以是兩者以不同速度同時(shí)運(yùn)動(dòng)．(2)四指指向電流方向，切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源．3．楞次定律與右手定則的比較規(guī)律比較內(nèi)容楞次定律右手定則區(qū)別研究對(duì)象整個(gè)閉合回路閉合回路的一部分，即做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例如圖5所示，邊長(zhǎng)為d的正方形線圈，從位置A開始向右運(yùn)動(dòng)，并穿過寬度為L(zhǎng)(L>d)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域到達(dá)位置B，則()圖5A．整個(gè)過程，線圈中始終有感應(yīng)電流B．整個(gè)過程，線圈中始終沒有感應(yīng)電流C．線圈進(jìn)入磁場(chǎng)和離開磁場(chǎng)的過程中，有感應(yīng)電流，方向都是逆時(shí)針方向D．線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程中，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；離開磁場(chǎng)的過程中，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向〖答案〗D〖解析〗在線圈進(jìn)入或離開磁場(chǎng)的過程中，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，線圈完全在磁場(chǎng)中時(shí)，穿過線圈的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由右手定則可知，線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程中，線圈中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，線圈離開磁場(chǎng)過程中，感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．針對(duì)訓(xùn)練2如圖所示為閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景，分析各圖中感應(yīng)電流的方向，在導(dǎo)體中由a→b的是()〖答案〗A〖解析〗題圖四幅圖都屬于閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情景，用右手定則判斷可得：A中電流由a→b，B中電流由b→a，C中電流沿a→c→b→a方向，D中電流由b→a，故A正確．1.(楞次定律的應(yīng)用)如圖6所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)用比較軟的金屬導(dǎo)線制成的閉合圓環(huán)．在此圓環(huán)的形狀由圓形變成正方形的過程中()圖6A．環(huán)中有感應(yīng)電流，方向?yàn)閍→d→c→b→aB．環(huán)中有感應(yīng)電流，方向?yàn)閍→b→c→d→aC．環(huán)中無(wú)感應(yīng)電流D．條件不夠，無(wú)法確定有無(wú)感應(yīng)電流〖答案〗A〖解析〗由圓形變成正方形的過程中，面積減小，磁通量減小，由楞次定律可知，環(huán)中產(chǎn)生a→d→c→b→a方向的感應(yīng)電流，A正確．2．(楞次定律的應(yīng)用)如圖7所示，一水平放置的矩形閉合線圈abcd在細(xì)長(zhǎng)磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，由圖中位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，這個(gè)過程中線圈中的感應(yīng)電流()圖7A．沿abcda流動(dòng)B．沿dcbad流動(dòng)C．先沿abcda流動(dòng)，后沿dcbad流動(dòng)D．先沿dcbad流動(dòng)，后沿abcda流動(dòng)〖答案〗A〖解析〗由條形磁鐵的磁場(chǎng)分布可知，線圈在位置Ⅱ時(shí)穿過閉合線圈的磁通量最小，為零，線圈從位置Ⅰ到位置Ⅱ，從下向上穿過線圈的磁通量在減少，線圈從位置Ⅱ到位置Ⅲ，從上向下穿過線圈的磁通量在增加，根據(jù)楞次