2024-2025學(xué)年高中物理第4章電磁感應(yīng)3楞次定律學(xué)案新人教版選修3-2

PAGE8-3楞次定律[學(xué)習(xí)目標]1.[物理觀念]理解楞次定律的內(nèi)容，能運用楞次定律推斷感應(yīng)電流的方向．(重點)2.[科學(xué)思維]理解楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的體現(xiàn)．(難點)3.[科學(xué)思維]駕馭右手定則，并理解右手定則的實質(zhì)．(重點)一、楞次定律1．探究感應(yīng)電流的方向(1)試驗器材：條形磁鐵、電流表、線圈、導(dǎo)線、一節(jié)干電池(用來查明線圈中電流的流向與電流表中指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系)．(2)試驗現(xiàn)象：如圖所示，在四種狀況下，將試驗結(jié)果填入下表．①線圈內(nèi)磁通量增加時的狀況圖號磁場方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)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②線圈內(nèi)磁通量削減時的狀況圖號磁場方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)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(3)試驗結(jié)論表述一：當穿過線圈的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反；當穿過線圈的磁通量削減時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相同．表述二：當磁鐵靠近線圈時，兩者相斥；當磁鐵遠離線圈時，兩者相吸．2．楞次定律感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的改變．二、右手定則1．內(nèi)容伸開右手，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(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向．如圖所示．2．適用范圍適用于閉合電路部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的狀況．1．思索推斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)感應(yīng)電流的磁場總是與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反． (×)(2)楞次定律表明感應(yīng)電流的效果總是與引起感應(yīng)電流的緣由相對抗． (√)(3)右手定則只適用于閉合電路中的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的狀況． (√)(4)運用右手定則時必需讓磁感線垂直穿過掌心． (×)(5)任何感應(yīng)電流方向的推斷既可運用楞次定律，又可運用右手定則． (×)2．依據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場肯定()A．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量B．與引起感應(yīng)電流的磁場反向C．阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的改變D．與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同C[感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的改變，而不是阻礙磁通量，它和引起感應(yīng)電流的磁場可以同向，也可以反向．]3.如圖所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌PP′和QQ′都處于同一水平面內(nèi)，P和Q之間連接一電阻R，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中．現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，MN向右運動時，電流方向為________，MN向左運動時，電流方向為________．(均選填“M→N”或“N→M”)[答案]N→MM→N楞次定律的理解1.因果關(guān)系閉合導(dǎo)體回路中原磁通量的改變是產(chǎn)生感應(yīng)電流的緣由，而感應(yīng)電流的磁場的產(chǎn)生是感應(yīng)電流存在的結(jié)果，即只有當閉合導(dǎo)體回路中的磁通量發(fā)生改變時，才會有感應(yīng)電流的磁場出現(xiàn)．2．楞次定律中“阻礙”的含義【例1】關(guān)于楞次定律，下列說法正確的是()A．感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的改變B．閉合電路的一部分導(dǎo)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(yīng)電流的磁場與原磁場同向D．感應(yīng)電流的磁場總是跟原磁場反向，阻礙原磁場的改變A[感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的改變，選項A正確；閉合電路的一部分導(dǎo)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(yīng)電流的磁場與原磁場反向，選項C錯誤；當原磁場增加時感應(yīng)電流的磁場跟原磁場反向，當原磁場減弱時感應(yīng)電流的磁場跟原磁場同向，選項D錯誤．]eq\O([跟進訓(xùn)練])1．關(guān)于感應(yīng)電流，以下說法中正確的是()A．感應(yīng)電流的方向總是與原電流的方向相反B．感應(yīng)電流的方向總是與原電流的方向相同C．感應(yīng)電流的磁場總是阻礙閉合電路內(nèi)原磁場的磁通量的改變D．感應(yīng)電流的磁場總是與原線圈內(nèi)的磁場方向相反C[由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙閉合電路內(nèi)部原磁場的磁通量的改變，故C正確；假如原磁場中的磁通量是增大的，則感應(yīng)電流的磁場方向就與它相反，來阻礙它的增大，假如原磁場中的磁通量是減小的，則感應(yīng)電流的磁場方向就與它相同，來阻礙它的減小，故A、B、D錯誤．]楞次定律的應(yīng)用楞次定律應(yīng)用四步曲1．確定原磁場的方向．2．判定產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量如何改變(增加還是削減)．3．依據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向(增反減同)．4．判定感應(yīng)電流的方向．該步驟也可以簡潔地描述為“一原二變?nèi)兴穆菪保辉_定原磁場的方向；二變——確定磁通量是增加還是削減；三感——推斷感應(yīng)電流的磁場方向；四螺旋——用右手螺旋定則推斷感應(yīng)電流的方向．【例2】電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示．現(xiàn)使磁鐵起先自由下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電狀況是()A．從a到b，上極板帶正電B．從a到b，下極板帶正電C．從b到a，上極板帶正電D．從b到a，下極板帶正電思路點撥：D[在磁鐵自由下落，N極接近線圈上端的過程中，通過線圈的磁通量方向向下且在增大，依據(jù)楞次定律可推斷出線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向上，利用安培定則可判知線圈中感應(yīng)電流方向為逆時針(由上向下看)，流過R的電流方向從b到a，電容器下極板帶正電．選項D正確．]上例中，若條形磁鐵穿過線圈，在S極離開線圈下端的過程中流過R的電流方向和電容器極板的帶電狀況是什么？提示：依據(jù)楞次定律，S極離開時，穿過線圈的磁通量方向向下且在削減，線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針(由上向下看)，流過R的電流方向從a到b，電容器下極板帶負電，上極板帶正電．eq\O([跟進訓(xùn)練])2．如圖所示，一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合螺線管，則電路中()A．始終有感應(yīng)電流自a向b流過電流表?B．始終有感應(yīng)電流自b向a流過電流表?C．先有a→?→b方向的感應(yīng)電流，后有b→?→a方向的感應(yīng)電流D．將不會產(chǎn)生感應(yīng)電流C[當條形磁鐵進入閉合螺線管時，通過閉合螺線管的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為a→?→b；當條形磁鐵穿出螺線管時，通過閉合螺線管的磁通量削減，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為b→?→a，選項C正確．]右手定則的應(yīng)用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)電流方向的推斷．2．右手定則反映了磁場方向、導(dǎo)體運動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)體相對磁場切割磁感線的運動方向，既可以是導(dǎo)體運動而磁場未動，也可以是導(dǎo)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，切割磁感線的導(dǎo)體相當于電源．【例3】下列圖中表示閉合電路中的一部分導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運動的情景，導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電流方向為a→b的是()ABCDA[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)用右手定則推斷可得：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A.]eq\O([跟進訓(xùn)練])3.如圖所示，勻強磁場與圓形導(dǎo)體環(huán)平面垂直，導(dǎo)體ef與環(huán)接觸良好，當ef向右勻速運動時A．圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)上無感應(yīng)電流產(chǎn)生B．整個環(huán)中有順時針方向的電流C．整個環(huán)中有逆時針方向的電流D．環(huán)的右側(cè)有逆時針方向的電流，環(huán)的左側(cè)有順時針方向的電流D[由右手定則知ef上的電流由e→f，故右側(cè)的電流方向為逆時針，左側(cè)的電流方向為順時針，選D.]1．[物理觀念]楞次定律的內(nèi)容、右手定則．2．[科學(xué)思維]通過對試驗現(xiàn)象的視察、歸納、概括，抽象得出影響感應(yīng)電流方向的因素．3．[科學(xué)思維]駕馭運用楞次定律和右手定則推斷感應(yīng)電流方向的方法和步驟．4．[科學(xué)探究]經(jīng)驗探究螺線管中感應(yīng)電流方向的試驗，記錄、分析試驗現(xiàn)象，溝通探討，歸納出普遍的規(guī)律．5．[科學(xué)看法與責任]參加試驗、多角度分析和逐步明確歸納感應(yīng)電流方向的過程，領(lǐng)會楞次定律的表述因高度抽象和概括而表現(xiàn)出的簡潔美．1．如圖所示，導(dǎo)線框abcd與直導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線通有恒定電流I，在線框由左向右勻速通過直導(dǎo)線的過程中，線框中感應(yīng)電流的方向是()A．先abcd，后dcba，再abcdB．先abcd，后dcbaC．始終dcbaD．先dcba，后abcd，再dcbaD[線框在直導(dǎo)線左側(cè)時，隨著線框向右運動，磁通量增加，依據(jù)楞次定律線框中感應(yīng)電流的方向為dcba.在線框的cd邊跨過直導(dǎo)線后，如圖所示，依據(jù)右手定則ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為a→b，cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為c→d.線框全部跨過直導(dǎo)線后，隨著向右運動，磁通量削減，依據(jù)楞次定律知線框中感應(yīng)電流的方向為dcba.故選項D正確．]2．如圖所示，一水平放置的圓形通電線圈1固定，另一較小的圓形線圈2從線圈1的正上方下落，在下落過程中，兩線圈平面始終保持平行且共軸，則線圈2從線圈1的正上方下落至正下方的全過程中，從上往下看，線圈2中()A．無感應(yīng)電流B．有順時針方向的感應(yīng)電流C．有先順時針后逆時針方向的感應(yīng)電流D．有先逆時針后順時針方向的感應(yīng)電流C[依據(jù)安培定則推斷可知，線圈1產(chǎn)生的磁場方向向上．當線圈2靠近線圈1時，穿過線圈2的磁通量增加，依據(jù)楞次定律可知，線圈2中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流；當線圈2遠離線圈1時，穿過線圈2的磁通量減小，依據(jù)楞次定律可知，線圈2中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流．所以線圈2中感應(yīng)電流的方向先是順時針后是逆時針，故選項C正確．]3．(多選)如圖所示，豎直向下的勻強磁場中，有一個帶銅軸的銅盤，用銅刷把盤緣和軸連接，外接一電流表，當銅盤按圖示勻速轉(zhuǎn)動，則()A．?中有a→b的電流B．?中有b→a的電流C．盤面磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流D．有從盤緣向盤中心的電流BD[沿銅盤半徑方向的“銅棒”切割磁感線，由右手定則可判定選項B、D正確．]4．小管同學(xué)為了探究感應(yīng)電流的方向與什么因素有關(guān)，他把一靈敏電流計與一個線圈相連構(gòu)成閉合電路，然后將條形磁鐵插入或拔出線圈，如