人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案3：2 1 課時2 楞次定律

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〖學(xué)習(xí)目標〗1．正確理解楞次定律的內(nèi)容及其本質(zhì)。2．能夠熟練運用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向?！甲灾鲗W(xué)習(xí)〗知識點一楞次定律〖新知導(dǎo)入〗線圈與電流表相連，把磁體的某一個磁極向線圈中插入、或從線圈中抽出，兩種情況電流表的指針都發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，但兩種情況下偏轉(zhuǎn)的方向不同，這說明感應(yīng)電流的方向并不相同。感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)？〖知識梳理〗1．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化。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)電流的磁通量的變化。〖小試牛刀〗1．判斷正誤。(1)有磁場就會產(chǎn)生電流。()(2)感應(yīng)電流的磁場方向總是與原磁場方向相反。()(3)感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的磁通量。()(4)感應(yīng)電流的磁場有可能阻止原磁通量的變化。()(5)楞次定律表明感應(yīng)電流的效果總是與引起感應(yīng)電流的原因相對抗。()2．現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流表及開關(guān)依次連接，如圖所示。在開關(guān)閉合、線圈A放在線圈B中的情況下，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當他將滑動變阻器的滑片P向左加速滑動時，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)。由此可以推斷()A．線圈A向上移動或滑動變阻器的滑片P向右加速滑動，都能引起電流表指針向左偏轉(zhuǎn)B．線圈A向上移動或斷開開關(guān)，都能引起電流表指針向右偏轉(zhuǎn)C．滑動變阻器的滑片P勻速向左或勻速向右滑動，都能使電流表指針靜止在中央D．因為線圈A、線圈B的繞線方向未知，所以無法判斷電流表指針偏轉(zhuǎn)的方向知識點二右手定則〖新知導(dǎo)入〗如圖所示，假定導(dǎo)體棒CD向右運動，若判定感應(yīng)電流的方向，請結(jié)合楞次定律，回答下列問題。(1)我們研究的是哪部分電路？(2)當導(dǎo)體棒CD向右運動時，穿過這個閉合回路的磁通量是增大還是減?。?3)感應(yīng)電流的磁場應(yīng)該是沿哪個方向的？(4)導(dǎo)體棒CD中的感應(yīng)電流是沿哪個方向的？〖知識梳理〗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)電流的情況?！夹≡嚺５丁?．判斷正誤。(1)使用右手定則時必須讓磁感線垂直穿過掌心。()(2)右手定則中拇指指向為導(dǎo)線運動的方向。()(3)右手定則中四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。()(4)任何感應(yīng)電流方向的判斷既可以用楞次定律，又可使用右手定則。()2．如圖所示，邊長為d的正方形線圈，從位置A開始向右運動，并穿過寬為L(L>d)的勻強磁場區(qū)域到達位置B，則()A．整個過程中，線圈中始終有感應(yīng)電流B．整個過程中，線圈中始終沒有感應(yīng)電流C．線圈進入磁場和離開磁場的過程中，有感應(yīng)電流，方向都是逆時針方向D．線圈進入磁場的過程中，感應(yīng)電流的方向為逆時針方向；離開磁場的過程中，感應(yīng)電流的方向為順時針方向〖課堂探究〗一、用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向1．因果關(guān)系閉合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)電流的磁場的產(chǎn)生是感應(yīng)電流存在的結(jié)果，即只有當閉合回路中的原磁通量發(fā)生變化時，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如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在O點，并可繞O點擺動。金屬線框從右側(cè)某一位置由靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面。則線框中感應(yīng)電流的方向是()A．a(chǎn)→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d規(guī)律方法楞次定律的使用步驟二、右手定則的理解和應(yīng)用1．右手定則應(yīng)用的兩點說明(1)當導(dǎo)體不動而磁場運動時，拇指的指向是導(dǎo)體相對磁場的運動方向。(2)做“切割”運動的那段導(dǎo)體中，感應(yīng)電流方向就是感應(yīng)電動勢方向，由低電勢指向高電勢，因為這段導(dǎo)體相當于電源的內(nèi)電路。2．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)別研究對象整個閉合回路閉合回路的一部分,即切割磁感線的導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運動的情況應(yīng)用用于磁感應(yīng)強度B隨時間變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例3．右手定則與左手定則的比較比較項目右手定則左手定則作用判斷感應(yīng)電流方向判斷通電導(dǎo)體所受磁場力的方向已知條件已知導(dǎo)體運動方向和磁場方向已知電流方向和磁場方向圖例因果關(guān)系運動→電流電流→受力應(yīng)用實例發(fā)電機電動機例2〖多選〗如圖所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌PP′和QQ′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?，F(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，用一水平向右的力F拉動導(dǎo)體棒MN。下列關(guān)于導(dǎo)體棒MN中感應(yīng)電流的方向和它所受安培力的方向的說法正確的是()A．感應(yīng)電流的方向是N→M B．感應(yīng)電流的方向是M→NC．安培力水平向左 D．安培力水平向右規(guī)律方法關(guān)于選用楞次定律還是選用右手定則，要具體問題具體分析。(1)如果導(dǎo)體不動，回路中的磁通量變化，要用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向，而不能用右手定則判斷。(2)如果回路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電流，用右手定則判斷較為簡便，用楞次定律也能進行判斷，但較為麻煩。(3)如果導(dǎo)體不動，而磁場相對導(dǎo)體運動，此時仍可用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，但是右手定則中拇指所指的方向不是磁場運動的方向，而是磁場運動的反方向，即仍然是導(dǎo)體相對磁場做切割磁感線運動的方向。三、楞次定律的應(yīng)用1．楞次定律的一般表述電磁感應(yīng)的效果總要阻礙引起電磁感應(yīng)的原因。2．“阻礙”的表現(xiàn)形式楞次定律中的“阻礙”作用，正是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的反映，在克服“阻礙”的過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，常見的情況有以下四種：(1)阻礙原磁通量的變化(增反減同)。(2)阻礙導(dǎo)線的相對運動(來拒去留)。(3)通過改變線圈面積來“反抗”(增縮減擴)。(4)阻礙自身電流的變化(自感現(xiàn)象將在后面學(xué)習(xí)到)?？键c1阻礙原磁通量的變化(增反減同)例3如圖甲所示的閉合圓線圈放在勻強磁場中,t＝0時磁感應(yīng)強度垂直線圈平面向里,磁感應(yīng)強度隨時間變化的關(guān)系圖像如圖乙所示。則在0～2s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的方向為()A．逆時針 B．先逆時針后順時針C．順時針 D．先順時針后逆時針考點2阻礙導(dǎo)體間的相對運動(來拒去留)例4如圖所示，當條形磁鐵突然向閉合銅環(huán)運動時，銅環(huán)的運動情況是()A．向右擺動 B．向左擺動C．靜止 D．豎直向上運動考點3通過改變線圈面積來“阻礙”原磁通量的變化(增縮減擴)例5如圖所示，一個有彈性的閉合金屬圓環(huán)被一根橡皮繩吊于通電直導(dǎo)線的正下方，直導(dǎo)線與圓環(huán)在同一豎直面內(nèi)。當通電直導(dǎo)線中的電流增大時，彈性圓環(huán)的面積S和橡皮繩的長度l將()A．S增大，l變長 B．S減小，l變短C．S增大，l變短 D．S減小，l變長

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖自主學(xué)習(xí)〗知識點一楞次定律〖新知導(dǎo)入〗感應(yīng)電流的方向與磁場方向及磁場變化的情況有關(guān)?！夹≡嚺５丁?．×××√2．〖答案〗B〖解析〗線圈A向上移動或斷開開關(guān)時，穿過線圈B的磁通量減小，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)，故A錯誤，B正確?；琍勻速向左滑動時，穿過線圈B的磁通量減少，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)；滑片P勻速向右滑動時，穿過線圈B的磁通量增大，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)。故C錯誤。由以上分析可知，D錯誤。知識點二右手定則〖新知導(dǎo)入〗(1)研究的是CDEF閉合電路。(2)導(dǎo)體棒CD向右運動，回路的磁通量增大。(3)感應(yīng)電流的磁場垂直紙面向外。(4)導(dǎo)體棒CD中的感應(yīng)電流由C到D?！夹≡嚺５丁?．×√√×2．〖答案〗D〖解析〗在線圈進入或離開磁場的過程中，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生；線圈完全在磁場中時，穿過線圈的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。選項A、B錯誤。由右手定則可知，線圈進入磁場的過程中，線圈中感應(yīng)電流的方向沿逆時針方向；線圈離開磁場的過程中，感應(yīng)電流的方向沿順時針方向。選項C錯誤，D正確?！颊n堂探究〗例1〖答案〗B〖解析〗線框從右側(cè)開始由靜止釋放，穿過線框平面的磁通量逐漸減少，由楞次定律可得感應(yīng)電流的方向為d→c→b→a→d；過最低點所在的豎直線后繼續(xù)向左擺動過程中，穿過線框平面的磁通量逐漸增大,由楞次定律可得感應(yīng)電流的方向仍為d→c→b→a→d,故B選項正確。例2〖答案〗AC〖解析〗以導(dǎo)體棒為研究對象，導(dǎo)體棒所處位置磁場的方向向下，運動方向向右，根據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流的方向是N→M，再根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒所受安培力的方向水平向左，選項A、C正確。例3〖答案〗C〖解析〗將0～2s時間段劃分為兩段：0～1s內(nèi)，線圈中磁場的磁感應(yīng)強度為正，磁感應(yīng)強度垂直線圈平面向里且磁通量減小，由“增反減同”可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直線圈平面向里，根據(jù)安培定則可知，感應(yīng)電流的方向為順時針；1～2s內(nèi)，線圈中磁場的磁感應(yīng)強度為負，磁感應(yīng)強度垂直線圈平面向外且磁通量增大，由“增反減同”可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直線圈平面向里,根據(jù)安培定則可知,感應(yīng)電流的方向仍為順時針。所以選項C正確。例4〖答案〗A〖解析〗方法一：(等效法)磁鐵向右運動，銅環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流可等效為如圖所示的小磁針。顯然，由于兩磁體間的排斥作用，銅環(huán)將向右擺動，選項A正確。方法二：由于磁鐵相對銅環(huán)向右運動而產(chǎn)生電磁感應(yīng)，由楞次定律可知，銅環(huán)中的感應(yīng)電流的磁場將阻礙由于磁鐵的靠近而引起的磁通量的增加，銅環(huán)將向右運動而阻礙這種相對運動，選項A正確。方法三：如圖所示，當磁鐵向銅環(huán)運動時，穿過銅環(huán)的磁通量增加，由楞次定律判斷出銅環(huán)中感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相反，即向