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

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE1

第1節(jié)楞次定律核心素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念能夠運(yùn)用感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件判斷能否產(chǎn)生感應(yīng)電流?？茖W(xué)思維1.理解楞次定律中“阻礙”的含義，能熟練運(yùn)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向。2.體會(huì)歸納推理的思想方法?？茖W(xué)探究1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究影響感應(yīng)電流方向的因素。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究歸納出判斷感應(yīng)電流方向的規(guī)律——楞次定律。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究精神，知道電磁感應(yīng)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)一影響感應(yīng)電流方向的因素〖觀圖助學(xué)〗實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素1.磁通量增大時(shí)的情況圖號(hào)磁體磁場(chǎng)的方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向甲向下逆時(shí)針(俯視)向上乙向上順時(shí)針(俯視)向下結(jié)論比較上表中的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與磁體的磁場(chǎng)方向相反，阻礙磁通量的增加。

2.磁通量減小時(shí)的情況圖號(hào)磁體的磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向丙向下順時(shí)針(俯視)向下丁向上逆時(shí)針(俯視)向上結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果填寫(xiě)上表，比較表中的數(shù)據(jù)。當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與磁體磁場(chǎng)的方向相同，阻礙磁通量的減小。甲磁場(chǎng)變強(qiáng)乙磁場(chǎng)變?nèi)跤捎诖盆F的插入與抽出，線圈中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱在變化?；仡櫞磐考按磐孔兓膸追N情況。(1)面積S和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的乘積稱為磁通量。(2)磁通量是標(biāo)量，但是有正負(fù)。(3)磁通量的變化量：①S不變，B改變，則ΔΦ＝ΔB·S；②S改變，B不變，則ΔΦ＝B·ΔS；③B與S之間的夾角發(fā)生變化，磁通量也發(fā)生變化。知識(shí)點(diǎn)二楞次定律〖觀圖助學(xué)〗當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相反，這種情況如圖甲所示；當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)的方向相同，這種情況如圖乙所示。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)理解：當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，當(dāng)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同，即增反減同。〖思考判斷〗(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)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。(√)磁極靠近或遠(yuǎn)離鋁環(huán)當(dāng)磁極靠近鋁環(huán)時(shí)的現(xiàn)象為：鋁環(huán)向右移動(dòng)，當(dāng)磁極遠(yuǎn)離鋁環(huán)時(shí)的現(xiàn)象為：鋁環(huán)向左移動(dòng)，如何解釋這一現(xiàn)象？知識(shí)點(diǎn)三右手定則〖觀圖助學(xué)〗在圖中，假定導(dǎo)體棒CD向右運(yùn)動(dòng)。判定感應(yīng)電流的方向(1)我們研究的是哪個(gè)閉合導(dǎo)體回路？(2)當(dāng)導(dǎo)體棒CD向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)這個(gè)閉合導(dǎo)體回路的磁通量是增大還是減小？(3)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)該是沿哪個(gè)方向的？(4)導(dǎo)體棒CD中的感應(yīng)電流是沿哪個(gè)方向的？〖答案〗(1)我們研究的是CDEF這個(gè)閉合的回路。(2)當(dāng)CD向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)閉合回路的磁通量方向向里，并且在增加。(3)根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的增加，所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向外。(4)根據(jù)安培定則可判斷感應(yīng)電流方向由C指向D。

右手定則：伸開(kāi)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。〖思維拓展〗(1)右手定則與楞次定律有什么關(guān)系？?jī)啥筛髟谑裁辞闆r下使用較方便？(2)什么情況下應(yīng)用右手定則，什么情況下應(yīng)用左手定則？〖答案〗(1)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量變化引起感應(yīng)電流的特例，所以右手定則是楞次定律的特例。①楞次定律適用于所有電磁感應(yīng)現(xiàn)象，對(duì)于磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便。②右手定則只適用于導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況。(2)因動(dòng)而生電時(shí)用右手定則；因電而受力時(shí)用左手定則。電磁感應(yīng)伸右手，磁感線從手心走。運(yùn)動(dòng)方向順拇指，電流沿著四指流。核心要點(diǎn)楞次定律的理解與應(yīng)用〖觀察探究〗在圖中CDEF是金屬框，框內(nèi)存在著如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)導(dǎo)體AB向右移動(dòng)時(shí)，請(qǐng)用楞次定律判斷ABCD和ABFE兩個(gè)電路中感應(yīng)電流的方向。判斷感應(yīng)電流的方向〖提*示〗當(dāng)導(dǎo)體AB向右移動(dòng)時(shí)，線框ABCD中垂直于紙面向里的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，它產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙原磁通量的減少，即感應(yīng)電流的方向是A→B→C→D。此時(shí)，線框ABFE中垂直于紙面向里的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)要阻礙原磁通量的增加，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，垂直于紙面向外，所以，感應(yīng)電流的方向是A→B→F→E。

〖探究歸納〗1.因果關(guān)系閉合導(dǎo)體回路中原磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，而感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的產(chǎn)生是感應(yīng)電流存在的結(jié)果，即只有當(dāng)閉合導(dǎo)體回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，才會(huì)有感應(yīng)電流的磁場(chǎng)出現(xiàn)。2.楞次定律中“阻礙”的含義〖試題案例〗〖例1〗關(guān)于楞次定律，下列說(shuō)法正確的是()A.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化B.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，必受磁場(chǎng)阻礙作用C.原磁場(chǎng)穿過(guò)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)總是跟原磁場(chǎng)反向，阻礙原磁場(chǎng)的變化〖解析〗感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，選項(xiàng)A正確；閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中平行磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受磁場(chǎng)阻礙作用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；原磁場(chǎng)穿過(guò)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)原磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)跟原磁場(chǎng)反向，當(dāng)原磁場(chǎng)減弱時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)跟原磁場(chǎng)同向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！即鸢浮紸〖例2〗現(xiàn)將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)及開(kāi)關(guān)如圖連接。在開(kāi)關(guān)閉合、線圈A放在線圈B中的情況下，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P向左加速滑動(dòng)時(shí)，電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)。由此可以推斷()A.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P勻速向左或勻速向右滑動(dòng)，都能使電流計(jì)指針靜止在中央B.因?yàn)榫€圈A、線圈B的繞線方向未知，故無(wú)法判斷電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的方向C.線圈A向上移動(dòng)或滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P向右加速滑動(dòng)，都能引起電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)D.線圈A中鐵芯向上拔出或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，都能引起電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)〖解析〗由題意可知滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P勻速向左或勻速向右滑動(dòng)，線圈A中的電流發(fā)生改變，則其磁場(chǎng)發(fā)生改變，此時(shí)線圈B中磁通量發(fā)生改變，線圈B中產(chǎn)生了感應(yīng)電流使指針向右或向左偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)橛深}意無(wú)需確切知道線圈A、B的繞行方向，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P向左加速滑動(dòng)時(shí)，線圈A中的電流減小，則其磁場(chǎng)減弱，此時(shí)線圈B中磁通量減小，線圈B中產(chǎn)生了感應(yīng)電流使電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，當(dāng)線圈A向上移動(dòng)，則其磁場(chǎng)減弱，此時(shí)線圈B中磁通量減弱，線圈B中產(chǎn)生了感應(yīng)電流能引起電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P向右加速滑動(dòng)時(shí)，線圈A中電流增大，則磁場(chǎng)增強(qiáng)，穿過(guò)線圈B的磁通量增大，線圈B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流使電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線圈A中鐵芯向上拔出或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，則其磁場(chǎng)減弱，此時(shí)線圈B中磁通量減小，線圈B中產(chǎn)生了感應(yīng)電流使電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D正確?！即鸢浮紻方法凝煉應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟

〖針對(duì)訓(xùn)練1〗(多選)如圖所示，閉合金屬圓環(huán)垂直于磁場(chǎng)方向放置在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將它從勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速拉出，以下各種說(shuō)法正確的是()A.向左拉出和向右拉出時(shí)，環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反B.向左或向右拉出時(shí)，環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿順時(shí)針?lè)较虻腃.向左或向右拉出時(shí)，環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿逆時(shí)針?lè)较虻腄.將圓環(huán)左右拉動(dòng)，當(dāng)環(huán)全部處在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，圓環(huán)中無(wú)感應(yīng)電流〖解析〗將金屬圓環(huán)不管從哪邊拉出磁場(chǎng)，穿過(guò)閉合圓環(huán)的磁通量都要減少，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙原磁通量的減少，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同，應(yīng)用安培定則可以判斷出感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針?lè)较虻?，選項(xiàng)B正確，A、C錯(cuò)誤；在圓環(huán)離開(kāi)磁場(chǎng)前，穿過(guò)圓環(huán)的磁通量沒(méi)有改變，該種情況無(wú)感應(yīng)電流，選項(xiàng)D正確?！即鸢浮紹D核心要點(diǎn)右手定則〖要點(diǎn)歸納〗1.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)方向和電流方向三者之間的相互垂直關(guān)系。(1)大拇指的方向是導(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，即為電動(dòng)勢(shì)方向，切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源。〖試題案例〗〖例3〗下列圖中表示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，導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b的是()〖解析〗題中四圖都屬于閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線，應(yīng)用右手定則判斷可得：A中電流方向?yàn)閍→b，B中電流方向?yàn)閎→a，C中電流方向沿a→d→c→b→a，D中電流方向?yàn)閎→a，故選項(xiàng)A正確。〖答案〗A〖針對(duì)訓(xùn)練2〗如圖所示，CDEF是一個(gè)矩形金屬框，當(dāng)導(dǎo)體棒AB向右移動(dòng)時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，則下列說(shuō)法正確的是()A.導(dǎo)體棒中的電流方向由B→AB.電流表A1中的電流方向由F→EC.電流表A1中的電流方向由E→FD.電流表A2中的電流方向由D→C〖解析〗根據(jù)右手定則，導(dǎo)體棒內(nèi)部電流方向?yàn)锳到B，所以電流表A1中的電流方向由F→E，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B正確；同理電流表A2中的電流方向由C→D，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！即鸢浮紹1.(楞次定律的應(yīng)用)如圖所示，用導(dǎo)線做成圓形或正方形回路，這些回路與一直導(dǎo)線構(gòu)成幾種位置組合(彼此絕緣)，下列組合中，切斷直導(dǎo)線中的電流時(shí)，閉合回路中會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是()〖解析〗利用安培定則判斷直導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其磁感線是一些以直導(dǎo)線為軸的無(wú)數(shù)組同心圓，即磁感線所在平面均垂直于導(dǎo)線，且直導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布情況是靠近直導(dǎo)線處磁場(chǎng)強(qiáng)，遠(yuǎn)離直導(dǎo)線處磁場(chǎng)弱。所以，A中穿過(guò)圓形線圈的磁場(chǎng)如圖甲所示，其有效磁通量為ΦA(chǔ)＝Φ出－Φ進(jìn)＝0，即使切斷導(dǎo)線中的電流，ΦA(chǔ)也始終為0，A中不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流；B中線圈平面與導(dǎo)線的磁場(chǎng)平行，穿過(guò)B中線圈的磁通量也始終為0，B中也不能產(chǎn)生感應(yīng)電流；C中穿過(guò)線圈的磁通量如圖乙所示，Φ進(jìn)>Φ出，即ΦC≠0，當(dāng)切斷導(dǎo)線中電流后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，穿過(guò)線圈的磁通量減小為0，所以C中有感應(yīng)電流產(chǎn)生；D中線圈的磁通量如圖丙所示，其有效磁通量為ΦD＝Φ出－Φ進(jìn)＝0，即使切斷導(dǎo)線中的電流，ΦD也始終為0，D中不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流?！即鸢浮紺2.(楞次定律的應(yīng)用)如圖所示，一圓形金屬線圈放置在水平桌面上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直桌面豎直向下，過(guò)線圈上A點(diǎn)作切線OO′，OO′與線圈在同一平面上。在線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)180°的過(guò)程中，線圈中電流方向()A.始終為A→B→C→AB.始終為A→C→B→AC.先為A→C→B→A再為A→B→C→AD.先為A→B→C→A再為A→C→B→A〖解析〗在線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)0～90°的過(guò)程中，穿過(guò)線圈正面向里的磁通量逐漸減少，由楞次定律可知感應(yīng)電流方向?yàn)锳→B→C→A；線圈以O(shè)O′為軸翻轉(zhuǎn)90°～180°的過(guò)程中，穿過(guò)線圈反面向里的磁通量逐漸增加，由楞次定律可知感應(yīng)電流方向仍然為A→B→C→A，選項(xiàng)A正確?！即鸢浮紸3.(右手定則)如圖所示，當(dāng)航天飛機(jī)在環(huán)繞地球的軌道上飛行時(shí)，從中釋放一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星與航天飛機(jī)保持相對(duì)靜止，兩者用導(dǎo)電纜繩相連，這種衛(wèi)星稱為“繩系衛(wèi)星”?，F(xiàn)有一顆衛(wèi)星在地球赤道上空運(yùn)行，衛(wèi)星位于航天飛機(jī)正上方，