人教版(新教材)高中物理選擇性必修2教學設計4：2 1 課時2 楞次定律教案

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE12.1課時2楞次定律〖教學目標〗1.理解楞次定律的內容及實質。2.通過楞次定律和右手定則對電流方向的判斷，體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。3.通過楞次定律中能量轉化分析，體會守恒思想的重要意義，感受科學家對規(guī)律的研究過程，學習他們對工作嚴肅認真不怕困難的科學態(tài)度?！冀虒W重點〗1.楞次定律的獲得及理解。2.應用楞次定律判斷感應電流的方向。3.利用右手定則判斷感應電流的方向?！冀虒W難點〗楞次定律的理解及其應用?！冀虒W過程〗一、新課引入上節(jié)課我們一起探究了影響感應電流方向的因素。得出結論：當穿過回路的磁通量增大時，感應電流的磁場與原磁場方向相反，它會阻礙磁通量增大。當穿過回路的磁通量減小時，感應電流的磁場與原磁場方向相同，它會阻礙磁通量減小。也就是說感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量變化，這就是楞次定律。這節(jié)課我們一起深入學習楞次定律。二、新課教學（一）楞次定律感應電流具有這樣的方向，即感應電流產生的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。用它來判斷感應電流方向，但是它不能直接得到感應電流的方向，只是可以找到感應磁場的方向，再右手螺旋定則就可以得到感應電流的方向了。它的整個過程是這樣的原磁場（指穿過回路的磁場）引起閉合電路磁通量的變化，進而產生感應電流，根據(jù)奧斯特電流的磁效應，它會激發(fā)磁場。我們稱為感應電流磁場（增反減同），它反過來會阻礙閉合電路磁通量的變化，這個過程就是這樣的。1.理解阻礙咱們已經學過了楞次定律，它的關鍵在于阻礙。從不同的方向來理解：①誰在阻礙？感應電流產生的磁場。②阻礙誰？阻礙的是磁通量的變化，而不是磁通量本身。不能簡單的認為感應電流產生的磁場總是與原磁場方向相反。③那怎么阻礙呢？當穿過回路的磁通量增大時，感應電流的磁場與原磁場方向相反，它會阻礙磁通量增大。當穿過回路的磁通量減小時，感應電流的磁場與原磁場方向相同，也就是增反減同。④最后阻礙效果如何呢？阻礙不是阻止，阻礙的結果是阻礙磁通量變化變得慢了，但最終還是要變。所以阻礙不一定相反、阻礙不是阻止。2.楞次定律與能量守恒。先來看一個神奇的實驗。（實驗演示磁鐵通過鋁管）為什么磁鐵下落得慢？實驗分析：可以把實驗簡化成：一塊兒條形磁鐵N極向下自由下落，穿過一個螺線管。磁鐵N極在下，穿過線圈的磁場。當磁鐵靠近線圈時，穿過線圈的磁通量增大。根據(jù)增反減同感應電流的磁場應該是這樣的。根據(jù)感應磁場的方向，可以將螺線管兒看做這樣一個電磁鐵。同名磁極相互排斥，阻礙磁鐵向下運動。這是當磁鐵靠近時，那當磁鐵離開線圈時呢？這時磁鐵S極向上，所以穿過線圈的磁場是這樣的。磁極遠離線圈，因此穿過線圈的磁通量減小。根據(jù)增反減同，所以感應磁場的方向是這樣的。如果再把線圈兒看做一個電磁鐵，電磁鐵的下端為N極，這倆是同名磁極，相互吸引阻礙磁鐵離開線圈。上述現(xiàn)象可以概括為來拒去留，感應電流所產生的磁場總是阻礙磁鐵的運動，從而阻礙磁通量變化。這就可以解釋思考與討論的現(xiàn)象了。思考討論：把磁鐵靠近（遠離）一個掉著的鋁環(huán)，會有什么現(xiàn)象？（實驗演示）①鋁環(huán)產生感應電流，鋁環(huán)中的感應電流產生了磁場從而產生相互排斥的現(xiàn)象。②產生相互吸引的現(xiàn)象。再回過來看磁鐵，穿過線圈過程中的能量轉化。讓磁鐵自由下落高度h，此時的速度記為v，拿走線圈讓磁鐵下落相同的高度h，此時的速度記為v0。沒有線圈時：Ep減少→Ek0。有線圈時：Ep減少→Ek0，還有電能。因為無論是使磁鐵接近或離開線圈兒都受到一個阻力的作用。所以下落同樣高度時，速度要比自由落體小。下落高度一樣，磁鐵重力勢能減少量是一樣的，但有線圈時末速度小所以末動能小。也就是說此時有一部分重力勢能沒有轉變?yōu)榇盆F的動能，丟失的重力勢能去了哪里呢？對了線圈中產生了感應電流，丟失的重力勢能轉變成電能啦。由此可見楞次定律也遵循能量守恒定律，阻礙過程伴隨著能量轉化?？偨Y：楞次定律也遵循能量守恒定律，它對相對運動的阻礙表現(xiàn)為來拒去留，在阻礙過程中伴隨著能量轉化。3.楞次定律的應用它的基本步驟是：以下圖為例。一方向：明確原磁場的方向。條形磁鐵的N極向下，根據(jù)磁鐵的外部磁感線從N極到S即，所以穿過線圈的磁感方向向下（一定要注意是穿過要研究的線圈的磁場方向）。二變化：判斷磁通量如何變化。磁通量是在增加還是減少，磁鐵向下運動，所以磁通量在增加。三阻礙：根據(jù)原磁場方向和磁通量變化，利用增反減同確定感應電流的磁場方向。原磁場方向下在增多，所以感應電流的磁場方向向上。四一抓：根據(jù)感應磁場的方向，用右手螺旋定則確定感應電流的方向。右手定則式子是這樣的，彎曲的四指是電流方向，拇指是磁場方向。所以電流方向是這樣的?？偨Y：一方向、二變化、三阻礙、四一抓。以上討論的例子里，它的磁通量變化是由于磁鐵運動引起的，電路變化也能引起磁通量變化，這次咱們來看課本的例子。課本例題例題1：法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的實驗如圖所示，軟鐵環(huán)上繞有M、N兩個線圈，當M線圈電路中的開關斷開的瞬間，線圈N中的感應電流沿什么方向？在這里先要了解一個知識，電流變化時會產生磁場（這是前面學習過的奧斯特的電流磁效應），這個磁場可以沿著鐵心傳遞，即所謂的磁路。解題〖提*示〗：辦法一方向、二變化、三阻礙、四一抓。按照步驟來看一方向：先找原磁場的方向。沒斷開開關時，M中的電流方向是這樣的，根據(jù)右手螺旋定則，磁場方向是這樣的，因此N線圈中原磁場的方向是向下的。二變化：明確磁通量的變化。開關斷開的瞬間，鐵環(huán)中的磁場迅速減弱，穿過線圈N中的磁通量減少。三阻礙：根據(jù)原磁場方向和磁能量變化，利用增反減同。原磁場磁通量減小，感應磁場方向和原磁場方向一樣，也朝下。四一抓：用右手螺旋定則確定感應電流的方向。根據(jù)右手螺旋定則，拇指指感應磁場方向。握一下，四指握的就是電流方向。所以線圈中感應電流方向應該是這樣的。由此可見，電流方向的判斷方法依然適用。（二）右手定則咱們知道導體切割磁感線也會產生感應電流，那怎么判斷感應電流的方向呢？用前面學的楞次定律當然可以，但還有更簡單的方法。先來看這樣思考討論的例子。思考與討論：一根金屬棒CD放在金屬導軌上，當金屬棒CD在磁場中向右運動時。我們研究的是哪個閉合導體回路?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増大還是減小?（感應電流的磁場應該是沿哪個方向的?導體棒CD中的感應電流是沿哪個方向的?解答：1.組成的閉合回路只有CDEF，所以研究的是CDEF。當金屬棒向右運動時,磁感應強度不變，回路的面積增大所以穿過回路的磁通量增大。根據(jù)增反減同所以感應磁場垂直紙面向外。4.用右手螺旋定則，可以知道回路中的感應電流方向是逆時針的。用楞次定律來判斷，需要經過四步，邏輯性強，過程繁瑣。有這樣一個更簡單的方法：伸開右手讓拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內，讓磁感線垂直從手心進入，拇指指向導體運動的方向，其余四指指的就是感應電流的方向，這就是右手定則。右手定則使用非常方便?？催@個例子：U形磁鐵N極在上金屬棒向右運動，感應電流朝哪兒呢？N極在上，所以磁感線是向下的。磁感線穿掌心，右手掌心向上，大拇指指向運動方向，此時四指向里，因此感應電流的方向是向里的。在剛才的例子中，磁感應強度必需與導線的運動方向和導線的感應電流方向兩兩垂直?；氐絼偛诺睦?，使用右手定則來判斷感應電流的方向，只需伸出右手即可。問題1：原來還學過左手定則，那什么時候用哪只手呢？1.右手定則與左手定則右手定則，用來判斷導體切割磁感線產生電流方向的，還有就判斷電流磁效應產生的磁感線的方向。左手定則，用來判斷通電導線在磁場中所受安培力的方向或者運動電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向?？梢院唵胃爬ǎ骸傲Α薄柏毕蜃筮叀笫?，“電和線”→“し”都是向右邊→右手。聯(lián)系：“四指”和“手掌”的放法和意義是相同的，唯一不同的是拇指的意義。四指都是指向電流方向，磁感線都是扎手心。問題2：咱已經學過了右手定則和楞次定律，它們都可以判斷感應電流的方向，那兩者之間是什么關系呢？2.右手定則與楞次定律楞次定律右手定則區(qū)別研究對象整個閉合回路切割磁感線運動的導體適用范圍各種電磁現(xiàn)象只適用于一段導體在磁場中做切割磁感線運動的情況應用用于磁感強度隨時間變化而產生的電磁感應現(xiàn)象較方便用于導體切割磁感線產生的電磁感應現(xiàn)象較方便聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例楞次定律的使用范圍更廣，右手定則可以看做楞次定律的一種特殊情況。課堂練習例1：在圖中，線圈M和線圖P繞在同一個鐵芯上。(1)當閉合開關S的一瞬間，線圈P中感應電流的方向如何?(2)當斷開開關S的一瞬間，線圈P中感應電流的方向如何?解：按照步驟來看，一方向：先找原磁場的方向。開關閉合瞬間，M中的電流方向是這樣的，根據(jù)右手螺旋定則，磁場方向是這樣的向右，磁場可以沿著鐵芯傳遞，因此P線圈中原磁場的方向是向右的。二變化：明確磁通量的變化。開關閉合瞬間，P線圈中的磁場迅速增強，穿過線圈p中的磁通量增加。三阻礙：根據(jù)原磁場方向和磁能量變化，利用增反減同。原磁場磁通量增加，感應磁場方向和原磁場方向相反，向左。四一抓：用右手螺旋定則確定感應電流的方向。根據(jù)右手螺旋定則，拇指指感應磁場方向。握一下，四指握的就是電流方向。所以線圈p中感應電流方向應該是這樣的：從左過電流表到右。開關斷開與之相反。例2：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MN向右移動時，請用楞次定律判斷MNDC和MNEF兩個電路中感應電流的方向。解法一：導體棒運動，直接用右手定則。磁感線是向下的，磁感線穿掌心，右手掌心向上，大拇指指向運動方向，此時四指向由M到N，因此感應電流的方向是從M到N。電流到達N節(jié)點后向兩邊分流，所以有MNDC中感應電流方向：M→N→C→D→M，MNEF中感應電流方向：M→N→F→E→M。也可用楞次定律。解法二：按照步驟來看一方向：先找原磁場的方向。先研究MNDC，MNDC磁場方向是垂直紙面向里。二變化：明確磁通量的變化。MN向右移動，MNDC的面積減少，所以磁通量減少。三阻礙：根據(jù)原磁場方向和磁能量變化，利用增反減同。原磁場磁通量減少，感應磁場方向和原磁場方向相同，垂直紙面向里。四一抓：用右手螺旋定則確定感應電流的方向。根據(jù)右手螺旋定則，拇指指感應磁場方向。握一下，四指握的就是電流方向。所以線框MNDC中感應