人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學案：第1節(jié) 楞次定律

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第1節(jié)楞次定律核心素養(yǎng)目標物理觀念能夠運用感應電流的產生條件判斷能否產生感應電流?？茖W思維1.理解楞次定律中“阻礙”的含義，能熟練運用楞次定律和右手定則判斷感應電流的方向。2.體會歸納推理的思想方法?？茖W探究1.通過實驗，探究影響感應電流方向的因素。2.通過實驗探究歸納出判斷感應電流方向的規(guī)律——楞次定律?？茖W態(tài)度與責任學習科學家的科學探究精神，知道電磁感應在生產生活中的應用。知識點一影響感應電流方向的因素〖觀圖助學〗實驗：探究影響感應電流方向的因素1.磁通量增大時的情況圖號磁體磁場的方向感應電流的方向感應電流的磁場方向甲向下逆時針(俯視)向上乙向上順時針(俯視)向下結論比較上表中的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，當穿過線圈的磁通量增大時，感應電流的磁場與磁體的磁場方向相反，阻礙磁通量的增加。

2.磁通量減小時的情況圖號磁體的磁場方向感應電流的方向感應電流的磁場方向丙向下順時針(俯視)向下丁向上逆時針(俯視)向上結論根據(jù)實驗結果填寫上表，比較表中的數(shù)據(jù)。當穿過線圈的磁通量減小時，感應電流的磁場與磁體磁場的方向相同，阻礙磁通量的減小。甲磁場變強乙磁場變弱由于磁鐵的插入與抽出，線圈中磁場的強弱在變化?；仡櫞磐考按磐孔兓膸追N情況。(1)面積S和磁感應強度B的乘積稱為磁通量。(2)磁通量是標量，但是有正負。(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。知識點二楞次定律〖觀圖助學〗當穿過線圈的磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場的方向相反，這種情況如圖甲所示；當穿過線圈的磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原磁場的方向相同，這種情況如圖乙所示。楞次定律(1)內容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。(2)理解：當磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場方向相反，當磁通量減少時，感應電流的磁場與原磁場方向相同，即增反減同?！妓伎寂袛唷?1)感應電流的磁場總是與引起感應電流的磁場方向相反。(×)(2)感應電流的磁場可能與引起感應電流的磁場方向相同。(√)(3)感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。(√)磁極靠近或遠離鋁環(huán)當磁極靠近鋁環(huán)時的現(xiàn)象為：鋁環(huán)向右移動，當磁極遠離鋁環(huán)時的現(xiàn)象為：鋁環(huán)向左移動，如何解釋這一現(xiàn)象？知識點三右手定則〖觀圖助學〗在圖中，假定導體棒CD向右運動。判定感應電流的方向(1)我們研究的是哪個閉合導體回路？(2)當導體棒CD向右運動時，穿過這個閉合導體回路的磁通量是增大還是減小？(3)感應電流的磁場應該是沿哪個方向的？(4)導體棒CD中的感應電流是沿哪個方向的？〖答案〗(1)我們研究的是CDEF這個閉合的回路。(2)當CD向右運動時，穿過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，感應電流的磁場阻礙磁通量的增加，所以感應電流的磁場向外。(4)根據(jù)安培定則可判斷感應電流方向由C指向D。

右手定則：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向?！妓季S拓展〗(1)右手定則與楞次定律有什么關系？兩定律各在什么情況下使用較方便？(2)什么情況下應用右手定則，什么情況下應用左手定則？〖答案〗(1)導體運動切割磁感線產生感應電流是磁通量變化引起感應電流的特例，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現(xiàn)象，對于磁通量發(fā)生變化而產生的電磁感應現(xiàn)象較方便。②右手定則只適用于導體做切割磁感線運動的情況。(2)因動而生電時用右手定則；因電而受力時用左手定則。電磁感應伸右手，磁感線從手心走。運動方向順拇指，電流沿著四指流。核心要點楞次定律的理解與應用〖觀察探究〗在圖中CDEF是金屬框，框內存在著如圖所示的勻強磁場。當導體AB向右移動時，請用楞次定律判斷ABCD和ABFE兩個電路中感應電流的方向。判斷感應電流的方向〖提*示〗當導體AB向右移動時，線框ABCD中垂直于紙面向里的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，它產生的感應電流的磁場要阻礙原磁通量的減少，即感應電流的方向是A→B→C→D。此時，線框ABFE中垂直于紙面向里的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，它產生的磁場要阻礙原磁通量的增加，即感應電流的磁場與原磁場方向相反，垂直于紙面向外，所以，感應電流的方向是A→B→F→E。

〖探究歸納〗1.因果關系閉合導體回路中原磁通量的變化是產生感應電流的原因，而感應電流的磁場的產生是感應電流存在的結果，即只有當閉合導體回路中的磁通量發(fā)生變化時，才會有感應電流的磁場出現(xiàn)。2.楞次定律中“阻礙”的含義〖試題案例〗〖例1〗關于楞次定律，下列說法正確的是()A.感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化B.閉合電路的一部分導體在磁場中運動時，必受磁場阻礙作用C.原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場同向D.感應電流的磁場總是跟原磁場反向，阻礙原磁場的變化〖解析〗感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，選項A正確；閉合電路的一部分導體在磁場中平行磁感線運動時，不受磁場阻礙作用，選項B錯誤；原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場反向，選項C錯誤；當原磁場增強時感應電流的磁場跟原磁場反向，當原磁場減弱時感應電流的磁場跟原磁場同向，選項D錯誤。〖答案〗A〖例2〗現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及開關如圖連接。在開關閉合、線圈A放在線圈B中的情況下，某同學發(fā)現(xiàn)當他將滑動變阻器的滑動端P向左加速滑動時，電流計指針向右偏轉。由此可以推斷()A.滑動變阻器的滑動端P勻速向左或勻速向右滑動，都能使電流計指針靜止在中央B.因為線圈A、線圈B的繞線方向未知，故無法判斷電流計指針偏轉的方向C.線圈A向上移動或滑動變阻器的滑動端P向右加速滑動，都能引起電流計指針向左偏轉D.線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關，都能引起電流計指針向右偏轉〖解析〗由題意可知滑動變阻器的滑動端P勻速向左或勻速向右滑動，線圈A中的電流發(fā)生改變，則其磁場發(fā)生改變，此時線圈B中磁通量發(fā)生改變，線圈B中產生了感應電流使指針向右或向左偏轉，選項A錯誤；因為由題意無需確切知道線圈A、B的繞行方向，選項B錯誤；由于將滑動變阻器的滑動端P向左加速滑動時，線圈A中的電流減小，則其磁場減弱，此時線圈B中磁通量減小，線圈B中產生了感應電流使電流計指針向右偏轉，當線圈A向上移動，則其磁場減弱，此時線圈B中磁通量減弱，線圈B中產生了感應電流能引起電流計指針向右偏轉，滑動變阻器的滑動端P向右加速滑動時，線圈A中電流增大，則磁場增強，穿過線圈B的磁通量增大，線圈B中產生的感應電流使電流計指針向左偏轉，選項C錯誤；線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關，則其磁場減弱，此時線圈B中磁通量減小，線圈B中產生了感應電流使電流計指針向右偏轉，選項D正確?！即鸢浮紻方法凝煉應用楞次定律判斷感應電流方向的步驟

〖針對訓練1〗(多選)如圖所示，閉合金屬圓環(huán)垂直于磁場方向放置在有界勻強磁場中，將它從勻強磁場中勻速拉出，以下各種說法正確的是()A.向左拉出和向右拉出時，環(huán)中的感應電流方向相反B.向左或向右拉出時，環(huán)中感應電流方向都是沿順時針方向的C.向左或向右拉出時，環(huán)中感應電流方向都是沿逆時針方向的D.將圓環(huán)左右拉動，當環(huán)全部處在磁場中運動時，圓環(huán)中無感應電流〖解析〗將金屬圓環(huán)不管從哪邊拉出磁場，穿過閉合圓環(huán)的磁通量都要減少，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的磁場要阻礙原磁通量的減少，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，應用安培定則可以判斷出感應電流的方向是順時針方向的，選項B正確，A、C錯誤；在圓環(huán)離開磁場前，穿過圓環(huán)的磁通量沒有改變，該種情況無感應電流，選項D正確?！即鸢浮紹D核心要點右手定則〖要點歸納〗1.適用范圍：閉合電路的部分導體切割磁感線產生感應電流方向的判斷。2.右手定則反映了磁場方向、導體運動方向和電流方向三者之間的相互垂直關系。(1)大拇指的方向是導體相對磁場切割磁感線的運動方向，既可以是導體運動而磁場未動，也可以是導體未動而磁場運動，還可以是兩者以不同速度同時運動。(2)四指指向電流方向，即為電動勢方向，切割磁感線的導體相當于電源。〖試題案例〗〖例3〗下列圖中表示閉合電路中的一部分導體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，導體ab上的感應電流方向為a→b的是()〖解析〗題中四圖都屬于閉合電路的一部分導體切割磁感線，應用右手定則判斷可得：A中電流方向為a→b，B中電流方向為b→a，C中電流方向沿a→d→c→b→a，D中電流方向為b→a，故選項A正確?！即鸢浮紸〖針對訓練2〗如圖所示，CDEF是一個矩形金屬框，當導體棒AB向右移動時，回路中會產生感應電流，則下列說法正確的是()A.導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，導體棒內部電流方向為A到B，所以電流表A1中的電流方向由F→E，選項A、C錯誤，B正確；同理電流表A2中的電流方向由C→D，選項D錯誤?！即鸢浮紹1.(楞次定律的應用)如圖所示，用導線做成圓形或正方形回路，這些回路與一直導線構成幾種位置組合(彼此絕緣)，下列組合中，切斷直導線中的電流時，閉合回路中會有感應電流產生的是()〖解析〗利用安培定則判斷直導線電流產生的磁場，其磁感線是一些以直導線為軸的無數(shù)組同心圓，即磁感線所在平面均垂直于導線，且直導線電流產生的磁場分布情況是靠近直導線處磁場強，遠離直導線處磁場弱。所以，A中穿過圓形線圈的磁場如圖甲所示，其有效磁通量為ΦA＝Φ出－Φ進＝0，即使切斷導線中的電流，ΦA也始終為0，A中不可能產生感應電流；B中線圈平面與導線的磁場平行，穿過B中線圈的磁通量也始終為0，B中也不能產生感應電流；C中穿過線圈的磁通量如圖乙所示，Φ進>Φ出，即ΦC≠0，當切斷導線中電流后，經(jīng)過一定時間，穿過線圈的磁通量減小為0，所以C中有感應電流產生；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＝0，即使切斷導線中的電流，ΦD也始終為0，D中不可能產生感應電流?！即鸢浮紺2.(楞次定律的應用)如圖所示，一圓形金屬線圈放置在水平桌面上，勻強磁場垂直桌面豎直向下，過線圈上A點作切線OO′，OO′與線圈在同一平面上。在線圈以OO′為軸翻轉180°的過程中，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OO′為軸翻轉0～90°的過程中，穿過線圈正面向里的磁通量逐漸減少，由楞次定律可知感應電流方向為A→B→C→A；線圈以OO′為軸翻轉90°～180°的過程中，穿過線圈反面向里的磁通量逐漸增加，由楞次定律可知感應電流方向仍然為A→B→C→A，選項A正確?！即鸢浮紸3.(右手定則)如圖所示，當航天飛機在環(huán)繞地球的軌道上飛行時，從中釋放一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星與航天飛機保持相對靜止，兩者用導電纜繩相連，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行，衛(wèi)星位于航天飛機正上方，