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(biāo)]1.[物理觀念]理解楞次定律的內(nèi)容，能運(yùn)用楞次定律推斷感應(yīng)電流的方向．(重點(diǎn))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(diǎn))3.[科學(xué)思維]駕馭右手定則，并理解右手定則的實(shí)質(zhì)．(重點(diǎn))一、楞次定律1．探究感應(yīng)電流的方向(1)試驗(yàn)器材：條形磁鐵、電流表、線圈、導(dǎo)線、一節(jié)干電池(用來(lái)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(yàn)現(xiàn)象：如圖所示，在四種狀況下，將試驗(yàn)結(jié)果填入下表．①線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的狀況圖號(hào)磁場(chǎng)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②線圈內(nèi)磁通量削減時(shí)的狀況圖號(hào)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(3)試驗(yàn)結(jié)論表述一：當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反；當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量削減時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相同．表述二：當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí)，兩者相斥；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)，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(chǎng)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(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．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(cuò)誤的打“×”)(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)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(duì)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(yùn)用右手定則時(shí)必需讓磁感線垂直穿過(guò)掌心． (×)(5)任何感應(yīng)電流方向的推斷既可運(yùn)用楞次定律，又可運(yùn)用右手定則． (×)2．依據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)方向相同C[感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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(chǎng)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(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，MN向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流方向?yàn)開(kāi)_______，MN向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流方向?yàn)開(kāi)_______．(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(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)生改變時(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【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)電流的磁通量的改變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)的改變A[感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的改變，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)增加時(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．]eq\O([跟進(jìn)訓(xùn)練])1．關(guān)于感應(yīng)電流，以下說(shuō)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(chǎng)總是阻礙閉合電路內(nèi)原磁場(chǎng)的磁通量的改變D．感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是與原線圈內(nèi)的磁場(chǎng)方向相反C[由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙閉合電路內(nèi)部原磁場(chǎng)的磁通量的改變，故C正確；假如原磁場(chǎng)中的磁通量是增大的，則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向就與它相反，來(lái)阻礙它的增大，假如原磁場(chǎng)中的磁通量是減小的，則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向就與它相同，來(lái)阻礙它的減小，故A、B、D錯(cuò)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(chǎng)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(chǎng)方向(增反減同)．4．判定感應(yīng)電流的方向．該步驟也可以簡(jiǎn)潔地描述為“一原二變?nèi)兴穆菪保辉_定原磁場(chǎng)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(chǎng)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(guò)程中，流過(guò)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(diǎn)撥：D[在磁鐵自由下落，N極接近線圈上端的過(guò)程中，通過(guò)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(chǎng)方向向上，利用安培定則可判知線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針(由上向下看)，流過(guò)R的電流方向從b到a，電容器下極板帶正電．選項(xiàng)D正確．]上例中，若條形磁鐵穿過(guò)線圈，在S極離開(kāi)線圈下端的過(guò)程中流過(guò)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(kāi)時(shí)，穿過(guò)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?yàn)轫槙r(shí)針(由上向下看)，流過(guò)R的電流方向從a到b，電容器下極板帶負(fù)電，上極板帶正電．eq\O([跟進(jìn)訓(xùn)練])2．如圖所示，一根條形磁鐵自左向右穿過(guò)一個(gè)閉合螺線管，則電路中()A．始終有感應(yīng)電流自a向b流過(guò)電流表?B．始終有感應(yīng)電流自b向a流過(guò)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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C[當(dāng)條形磁鐵進(jìn)入閉合螺線管時(shí)，通過(guò)閉合螺線管的磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閍→?→b；當(dāng)條形磁鐵穿出螺線管時(shí)，通過(guò)閉合螺線管的磁通量削減，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向?yàn)閎→?→a，選項(xiàng)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(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，切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)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(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()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?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A.]eq\O([跟進(jìn)訓(xùn)練])3.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與圓形導(dǎo)體環(huán)平面垂直，導(dǎo)體ef與環(huán)接觸良好，當(dāng)ef向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)A．圓環(huán)中磁通量不變，環(huán)上無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生B．整個(gè)環(huán)中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鰿．整個(gè)環(huán)中有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鱀．環(huán)的右側(cè)有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，環(huán)的左側(cè)有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鱀[由右手定則知ef上的電流由e→f，故右側(cè)的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，左側(cè)的電流方向?yàn)轫槙r(shí)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(guò)對(duì)試驗(yàn)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(yùn)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(yàn)探究螺線管中感應(yīng)電流方向的試驗(yàn)，記錄、分析試驗(yàn)現(xiàn)象，溝通探討，歸納出普遍的規(guī)律．5．[科學(xué)看法與責(zé)任]參加試驗(yàn)、多角度分析和逐步明確歸納感應(yīng)電流方向的過(guò)程，領(lǐng)會(huì)楞次定律的表述因高度抽象和概括而表現(xiàn)出的簡(jiǎn)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(guò)直導(dǎo)線的過(guò)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(shí)，隨著線框向右運(yùn)動(dòng)，磁通量增加，依據(jù)楞次定律線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)閐cba.在線框的cd邊跨過(guò)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?yàn)閍→b，cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閏→d.線框全部跨過(guò)直導(dǎo)線后，隨著向右運(yùn)動(dòng)，磁通量削減，依據(jù)楞次定律知線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)閐cba.故選項(xiàng)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(guò)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(guò)程中，從上往下看，線圈2中()A．無(wú)感應(yīng)電流B．有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C．有先順時(shí)針后逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流D．有先逆時(shí)針后順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C[依據(jù)安培定則推斷可知，線圈1產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向上．當(dāng)線圈2靠近線圈1時(shí)，穿過(guò)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(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流；當(dāng)線圈2遠(yuǎn)離線圈1時(shí)，穿過(guò)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(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流．所以線圈2中感應(yīng)電流的方向先是順時(shí)針后是逆時(shí)針，故選項(xiàng)C正確．]3．(多選)如圖所示，豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)帶銅軸的銅盤(pán)，用銅刷把盤(pán)緣和軸連接，外接一電流表，當(dāng)銅盤(pán)按圖示勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則()A．?中有a→b的電流B．?中有b→a的電流C．盤(pán)面磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流D．有從盤(pán)緣向盤(pán)中心的電流BD[沿銅盤(pán)半徑方向的“銅棒”切割磁感線，由右手定則可判定選項(xiàng)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(jì)與一個(gè)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