2020高中物理 第四章 第三節(jié) 楞次定律學(xué)案 新人教版選修3-2（通用）

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1、§4.3 楞次定律 【學(xué)習(xí)目標】 1．知道楞次定律的內(nèi)容，理解感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化的含義 2．通過實驗教學(xué)，感受楞次定律的實驗推導(dǎo)過程，培養(yǎng)自己觀察實驗，分析、歸納、總結(jié)物理規(guī)律的能力 3.會利用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向 4．會利用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向 【重點難點】 1.重點：應(yīng)用楞次定律判感應(yīng)電流的方向 2.難點：理解楞次定律（“阻礙”的含義） 【課前預(yù)習(xí)】 一． 演示實驗 在下列四幅實驗演示圖中，請同學(xué)們先畫出磁鐵的磁場方向，后依據(jù)靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)畫出感應(yīng)電流的方向，再畫出感應(yīng)電流的磁場的方向，記錄下磁鐵磁場的變化情況，并通

2、過完成課本中的實驗記錄表，正確分析感應(yīng)電流的磁場的作用。 比較表中的數(shù)據(jù)可知： 當線圈內(nèi)磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場是________磁通量的增加（填“有助于”或“阻礙了”）； 當線圈內(nèi)磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場是________磁通量的減少（填“有助于”或“阻礙了”）. 二、楞次定律 1.定律內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的_______總要阻礙引起感應(yīng)電流的_____的變化。 2.楞次定律理解 （1）分清兩個磁場。一是感應(yīng)電流的磁場，即“新磁場”；二是產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場即“原磁場”。 （2）明確一個關(guān)鍵詞：“阻礙”。楞次定律中的 “阻礙”不是“阻止”， 是“

3、阻礙”“變化”，不是阻止變化，阻礙的結(jié)果是使磁通量逐漸的變化。若從磁通量變化的角度來看，感應(yīng)電流的磁場總要阻礙磁通量的變化；若從導(dǎo)體和磁體相對運動的角度來看，感應(yīng)電流總要阻礙相對運動。 (3)定律內(nèi)容可簡記為：“新磁場”阻礙 “原磁場”的磁通量的變化。即可以理解為：當原磁場磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反；當原磁場磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同。簡記為“增反減同”。 （4）楞次定律體現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律：感應(yīng)電流對應(yīng)的電能來源于外力對磁鐵一一線圈系統(tǒng)做的功，也即減少了其他形式的能． （5）利用楞次定律可以判斷各種情況下感應(yīng)電流的方向． 3.楞次定律的應(yīng)用

4、 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的基本步驟： （1）明確原磁場的方向。 （2）明確穿過閉合電路的磁通量是增加還是減少。 （3）根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向。 （4）利用安培定則（右手螺旋定則），根據(jù)感應(yīng)電流的磁場方向判斷出感應(yīng)電流的方向。 三、右手定則 1．右手定則：伸開右手，使大拇指跟其余四個手指垂直并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，把右手放入磁場中，讓磁感線垂直穿人手心，大拇指指向______的方向，則其余四指所指的方向就是_______的方向． 2．適應(yīng)情況：導(dǎo)體切割磁感線運動． 3．說明：右手定則與楞次定律本質(zhì)一致，楞次定律與右手定則是一般與特殊的關(guān)系，選用時要視具體問題而

5、定。在導(dǎo)體切割磁感線時，用右手定則判斷感應(yīng)電流方向更簡便。用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，但不如用右手定則判定來得方便簡單．反過來，用楞次定律能判定的，并不是用右手定則都能判斷出來． 4.注意：安培定則用于判斷電流所產(chǎn)生的______方向，左手定則用于判斷_______的方向，而右手定則用于判斷________的方向，在應(yīng)用中一定注意區(qū)分。 答案：【課前預(yù)習(xí)】 一、阻礙了 阻礙了 二、磁場 磁通量 三、1.導(dǎo)體運動 感應(yīng)電流 4. 磁場 磁場力 感應(yīng)電流 【預(yù)習(xí)檢測】 1. 根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場一定是 （ ） A.阻礙引

6、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)電流的磁通量的變化 D.與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同 2．如圖所示，通電導(dǎo)線旁邊同一平面有矩形線圈abcd.則 （ ） A.若線圈向右平動，其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d B.若線圈豎直向下平動，無感應(yīng)電流產(chǎn)生 C.當線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)動時，其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d D.當線圈向?qū)Ь€靠近時，其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d 3. 如圖所示，一個有界勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外．一個矩形閉合導(dǎo)線框abcd，沿紙面由位置1(左)勻速運動到位置2(右)．則 （ ） A. 導(dǎo)線

7、框進入磁場時，感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a B. 導(dǎo)線框離開磁場時，感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a C. 導(dǎo)線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向右 D. 導(dǎo)線框進入磁場時．受到的安培力方向水平向左 4. 如圖所示，ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)線框，當滑動變阻器的滑片P自左向右滑動時，從紙外向紙內(nèi)看，此時線框ab將（ ） A．保持靜止不動 B．逆時針轉(zhuǎn)動 C．順時針轉(zhuǎn)動 D．發(fā)生轉(zhuǎn)動，但電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動方向 【預(yù)習(xí)檢測】答案:1.C 2.ABC 3.BD 4.C ▲ 堂中互動▲ 【典題探究】 例1 如圖所示，試

8、判定當開關(guān)S閉合和斷開瞬間，線圈ABCD的電流方向。（忽略導(dǎo)線GH的磁場作用） 【解析】當S閉合時 （1）研究回路是ABCD，穿過回路的磁場是電流I所產(chǎn)生的磁場，方向由安培定則判定是指向讀者； （2）回路ABCD的磁通量由無到有，是增大的； （3）由楞次定律可知感應(yīng)電流磁場方向應(yīng)和B原相反，即背離讀者向內(nèi)（“增反減同”）。 由安培定則判定感應(yīng)電流方向是B→A→D→C→B。 當S斷開時 （1）研究回路仍是ABCD，穿過回路的原磁場仍是I產(chǎn)生的磁場，方向由安培定則判定是指向讀者； （2）斷開瞬間，回路ABCD磁通量由有到無，是減小的； （3）由楞次定律知感應(yīng)電流磁場方向應(yīng)是和B原

9、相同即指向讀者； （4）由安培定則判定感應(yīng)電流方向是A→B→C→D→A。 點評：用楞次定律解題時，按一定的程序進行推理判斷比較規(guī)范，尤其是初學(xué)者一定要熟練掌握。 例2 如圖所示，當條形磁鐵突然向閉合銅環(huán)運動時，銅環(huán)里產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向怎樣？銅環(huán)運動情況怎樣？當條形磁鐵遠離銅環(huán)運動呢？ 【解析】解法一：電流元受力分析法 磁鐵右端的磁感線分布如圖所示，當磁鐵向環(huán)運動時，環(huán)中磁通量變大，由楞次定律可判斷出感應(yīng)電流磁場方向，再由安培定則判斷出感應(yīng)電流方向如圖 所示.把銅環(huán)等效為多段直線電流元，取上、下兩對稱的小段研究，由左手定則可知其受安培力如圖，由此推想整個銅環(huán)受合力向右，故銅環(huán)將向右擺

10、動。 同理，當條形磁鐵遠離銅環(huán)運動時銅環(huán)將向左擺動。 解法二：等效法 磁鐵向右運動，使銅環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電流如圖所示.此環(huán)形電流可等效為圖中所示的小磁針。顯然，由于兩磁體間的推斥作用銅環(huán)將向右運動。當條形磁鐵遠離銅環(huán)運動時，銅環(huán)可等效為反向的小磁針，將相互吸引，銅環(huán)向左擺動。 解法三：阻礙相對運動法 由于磁鐵向右運動而使銅環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律的另一種表述可知銅環(huán)將向右躲避以阻礙這種相對運動. 拓展：楞次定律也可表述為：感應(yīng)電流所產(chǎn)生的效果，總要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。因此楞次定律可理解為“感應(yīng)電流的磁場方向總是阻礙相對運動”。 這種阻礙作用可以用“來者拒，去者留”來理解。 例3

11、 如圖所示，固定于水平面上的光滑平行導(dǎo)電軌道AB、CD上放著兩根細金屬棒ab、cd.當一條形磁鐵自上而下豎直穿過閉合電路時，兩金屬棒ab、cd將如何運動？磁鐵的加速度仍為g嗎？ 【解析】當條形磁鐵從高處下落接近回路abcd時，穿過回路的磁通量方向向下且在不斷增加.根據(jù)楞次定律的第二種表述：感應(yīng)電流所產(chǎn)生的效果，總要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因.在這里，產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因是：條形磁鐵的下落使回路中的磁通量增加，為反抗條形磁鐵的下落，感應(yīng)電流的磁場給條形磁鐵一個向上的阻礙其下落的阻力，使磁鐵下落的加速度小于g.為了反抗回路中的磁通量增加，ab、cd兩導(dǎo)體棒將互相靠攏，使回路的面積減小，以阻礙磁通量的

12、增加.同理，當穿過平面后，磁鐵的加速度仍小于g，ab、cd又將相互遠離。 因此條形磁鐵自上而下豎直穿過閉合電路時，ab、cd兩導(dǎo)體棒將先互相靠攏，后又相互遠離，磁鐵的加速度總小于g。 點評：磁鐵穿過閉合電路前、后，引起磁通量的變化是不同的，因而引起的感應(yīng)電流方向不同。若根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流方向，再應(yīng)用左手定則判斷受力情況，最后由牛頓第三定律可判斷磁鐵受力方向。此法顯然較為繁瑣。這里若根據(jù)楞次定律的另一種表述：感應(yīng)電流的效果，總是反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，本題中的“原因”是磁鐵靠近（通過線圈后“遠離”），從而可以比較方便判斷結(jié)論。 【變式訓(xùn)練】如圖所示，兩個相同的鋁環(huán)套在一根光滑桿上，

13、將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)的過程中兩環(huán)的運動情況是 （ ） v N b a A.同時向左運動，間距增大 B.同時向左運動，間距不變 C.同時向左運動，間距變小 D.同時向右運動，間距增大 例4 M和N是繞在一個環(huán)形鐵芯上的兩個線圈，繞法和線路如圖所示，現(xiàn)將電鍵S從a處斷開，然后合向b處，在此過程中，通過電阻R2的電流方向是（ ） A、先由c流向d，后又由c流向d B、先由c流向d，后由d流向c C、先由d流向c，后又由d流向c D、先由d流向c，后由c流向d 【解析】 由于N回路中的電流斷通，引起了環(huán)形鐵芯中磁場的變化，使得線圈M中磁通量發(fā)生變化。只

14、有當線圈M中的磁通量發(fā)生變化時，產(chǎn)生感應(yīng)電流，也可能在電阻R2中通過。因此判斷M線圈中原磁場的方向和磁通量的變化，才是解決此題的關(guān)鍵所在。 當電鍵S從a處斷開，這時鐵芯中，順時針方向的磁場消失，穿過線圈M中的磁通量減少，根據(jù)楞次定律，線圈M中感應(yīng)電流方向為McdM； 當電鍵S合向b處時，鐵芯中又產(chǎn)生了逆時針方向的磁場穿過線圈M中的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，線圈M中感應(yīng)電流方向仍為McdM。 所以選項A正確。 【拓展】 應(yīng)用楞次定律時，首先應(yīng)該明確研究哪一個閉合回路中的電流方向，那么分析該回路中的磁場方向和磁通量的變化才是判定感應(yīng)電流方向的依據(jù)。應(yīng)用對象混淆是容易犯的一個錯誤。 4.3楞次定律 【課前預(yù)習(xí)】 一、阻礙了 阻礙了 二、磁場 磁通量 三、1.導(dǎo)體運動 感應(yīng)電流 4. 磁場 磁場力 感應(yīng)電流 【預(yù)習(xí)檢測】 1.C 2.ABC 3.BD 4.C ▲ 堂中互動▲ 【典題探究】 【變式訓(xùn)練 】 C 例4 A 當堂檢測 A組（反饋練） 1.D 2.B 3.A 4.Ｃ　?。担拢? B組（拓展練） 1.BC 2.AD 3.　aQ >aP >aR