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

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1、§4.3 楞次定律 【學習目標】 1．知道楞次定律的內(nèi)容，理解感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化的含義 2．通過實驗教學，感受楞次定律的實驗推導過程，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電流的方向 4．會利用右手定則判斷感應電流的方向 【重點難點】 1.重點：應用楞次定律判感應電流的方向 2.難點：理解楞次定律（“阻礙”的含義） 【課前預習】 一． 演示實驗 在下列四幅實驗演示圖中，請同學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)畫出感應電流的方向，再畫出感應電流的磁場的方向，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：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的_______總要阻礙引起感應電流的_____的變化。 2.楞次定律理解 （1）分清兩個磁場。一是感應電流的磁場，即“新磁場”；二是產(chǎn)生感應電流的磁場即“原磁場”。 （2）明確一個關鍵詞：“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，感應電流的磁場總要阻礙磁通量的變化；若從導體和磁體相對運動的角度來看，感應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：感應電流對應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電流的方向． 3.楞次定律的應用

4、 應用楞次定律判斷感應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)感應電流的磁場方向判斷出感應電流的方向。 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．適應情況：導體切割磁感線運動． 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系，選用時要視具體問題而

5、定。在導體切割磁感線時，用右手定則判斷感應電流方向更簡便。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，在應用中一定注意區(qū)分。 答案：【課前預習】 一、阻礙了 阻礙了 二、磁場 磁通量 三、1.導體運動 感應電流 4. 磁場 磁場力 感應電流 【預習檢測】 1. 根據(jù)楞次定律可知，感應電流的磁場一定是 （ ） A.阻礙引

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

7、框進入磁場時，感應電流方向為a→b→c→d→a B. 導線框離開磁場時，感應電流方向為a→b→c→d→a C. 導線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向右 D. 導線框進入磁場時．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 【預習檢測】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S閉合和斷開瞬間，線圈ABCD的電流方向。（忽略導線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電流磁場方向應和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）由楞次定律知感應電流磁場方向應是和B原

9、相同即指向讀者； （4）由安培定則判定感應電流方向是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電流磁場方向，再由安培定則判斷出感應電流方向如圖 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：感應電流所產(chǎn)生的效果，總要反抗產(chǎn)生感應電流的原因。因此楞次定律可理解為“感應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：感應電流所產(chǎn)生的效果，總要反抗產(chǎn)生感應電流的原因.在這里，產(chǎn)生感應電流的原因是：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，因而引起的感應電流方向不同。若根據(jù)楞次定律判斷出感應電流方向，再應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：感應電流的效果，總是反抗產(chǎn)生感應電流的原因，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中感應電流方向仍為McdM。 所以選項A正確。 【拓展】 應用楞次定律時，首先應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電流方向的依據(jù)。應用對象混淆是容易犯的一個錯誤。 4.3楞次定律 【課前預習】 一、阻礙了 阻礙了 二、磁場 磁通量 三、1.導體運動 感應電流 4. 磁場 磁場力 感應電流 【預習檢測】 1.C 2.ABC 3.BD 4.C ▲ 堂中互動▲ 【典題探究】 【變式訓練 】 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