2.1楞次定律（導(dǎo)學(xué)案）（教師版）

第1節(jié)楞次定律導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解楞次定律，知道楞次定律是能量守恒的反映，會(huì)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向。2.理解右手定則，知道右手定則是楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式，會(huì)用右手定則判斷感應(yīng)電流方向。3.經(jīng)歷推理分析得出楞次定律的過(guò)程，體會(huì)歸納推理的方法。4.經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究得出楞次定律的過(guò)程，提升科學(xué)探究的能力?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】1、教學(xué)重點(diǎn)：理解楞次定律的內(nèi)容及實(shí)質(zhì)，掌握利用楞次定律解決問(wèn)題的方法2、教學(xué)難點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)作為“中介”來(lái)確定感應(yīng)電流的方向【知識(shí)回顧】一、磁通量1．磁通量(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積，稱為穿過(guò)這個(gè)平面的磁通量。(2)計(jì)算公式Φ＝BS，此公式的適用條件：①勻強(qiáng)磁場(chǎng)；②磁感線與平面垂直。(3)單位：在國(guó)際單位制中是韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)是Wb，1Wb＝1T·m2。(4)磁通量是一個(gè)只用大小就能描述的物理量，是標(biāo)量。2．磁通密度磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱磁通密度，B＝eq\f(Φ,Sn)，其中Sn為垂直于磁場(chǎng)方向的面積，表示磁感應(yīng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于穿過(guò)垂直磁感線的單位面積的磁通量。二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象：因閉合回路的磁通量變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。2．感應(yīng)電流：由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流?！咀灾黝A(yù)習(xí)】一、影響感應(yīng)電流方向的因素楞次定律1．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化。2．探究影響感應(yīng)電流方向的因素(1)實(shí)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)、電阻(10kΩ)。(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如圖所示，在四種情況下，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表。(3)實(shí)驗(yàn)分析①線圈內(nèi)磁通量增大時(shí)的情況圖號(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)磁通量減小時(shí)的情況圖號(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(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論表述一：當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量增大時(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)線圈的磁通量減小時(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。3．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)電流的磁通量的變化。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)電流的情況?！菊n堂探究】【新課導(dǎo)入】線圈與電流表相連，把磁體的某一個(gè)磁極向線圈中插入、從線圈中抽出時(shí)，電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，但兩種情況下偏轉(zhuǎn)的方向不同，這說(shuō)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)？穿過(guò)閉合回路的磁通量變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，所以感應(yīng)電流的方向可能與磁通量的變化有關(guān)。感應(yīng)電流的方向與磁通量的變化（增加或減少）有什么關(guān)系呢？學(xué)生回答自己的猜想。【新課教學(xué)】任務(wù)一、影響感應(yīng)電流方向的因素實(shí)驗(yàn)一：楞次環(huán)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手做以下以下實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并思考為什么會(huì)有這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果？實(shí)驗(yàn)裝置：支架、鋁環(huán)、條形磁鐵實(shí)驗(yàn)觀察任務(wù)：當(dāng)條形磁鐵靠近或者遠(yuǎn)離鋁環(huán)時(shí)，觀察鋁環(huán)的運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程：N極靠近鋁環(huán)，N極遠(yuǎn)離鋁環(huán)，S極靠近鋁環(huán)，S極遠(yuǎn)離鋁環(huán)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)原理分析：【問(wèn)題1】鋁環(huán)向后退或者向前追，說(shuō)明了什么？鋁環(huán)受到了力【問(wèn)題2】根據(jù)之前所學(xué)知識(shí)，鋁環(huán)中發(fā)生了什么？鋁環(huán)受到了誰(shuí)施加給它的什么力？學(xué)生回答自己的猜想?，F(xiàn)在，你能判斷上述實(shí)驗(yàn)步驟中出鋁環(huán)中的感應(yīng)電流方向嗎？由上述分析，你能得出的最直觀的結(jié)論是什么？你能根據(jù)上表得出什么規(guī)律？磁通量增加，B原與B感相反磁通量減少，B原與B感相同（二）實(shí)驗(yàn)二：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)該實(shí)驗(yàn)結(jié)論與實(shí)驗(yàn)一結(jié)論是否一樣？你由此得出感應(yīng)電流規(guī)律？學(xué)生再次總結(jié)規(guī)律任務(wù)二、楞次定律楞次定律的內(nèi)容1.內(nèi)容：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__磁通量的變化__.2.從能量角度理解楞次定律感應(yīng)電流沿著楞次定律所述的方向，是_能量守恒_定律的必然結(jié)果，當(dāng)磁極插入線圈或從線圈內(nèi)抽出時(shí)，推力或拉力做功，使_機(jī)械_能轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能.楞次定律的理解1.楞次定律中的因果關(guān)系楞次定律反映了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的因果關(guān)系，磁通量發(fā)生變化是原因，產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果.2.對(duì)“阻礙”的理解誰(shuí)在阻礙？感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙什么？原磁場(chǎng)的磁通量的變化如何阻礙？“增反減同”結(jié)果如何？只是阻礙，不能阻止楞次定律的應(yīng)用典例精析【典例1】法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)如圖所示。軟鐵環(huán)上繞有M、N兩個(gè)線圈，當(dāng)線圈M電路中的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間，線圈N中的感應(yīng)電流沿什么方向？【答案】N線圈中電流方向上端流出【解析】①原磁場(chǎng)方向：M線圈中磁場(chǎng)方向向上，N線圈中磁場(chǎng)方向向下②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，原磁場(chǎng)磁通量變小③由“增反減同”可判斷N線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下④利用“安培定則”可判斷N線圈中電流方向上端流出【典例2】如圖所示，在通有電流I的長(zhǎng)直導(dǎo)線附近有一個(gè)矩形線圈ABCD，線圈與導(dǎo)線始終在同一個(gè)平面內(nèi)。線圈在導(dǎo)線的一側(cè)，垂直于導(dǎo)線左右平移時(shí)，其中產(chǎn)生了A→B→C→D→A方向的電流。已知距離載流直導(dǎo)線較近的位置磁場(chǎng)較強(qiáng)。請(qǐng)判斷：線圈在向哪個(gè)方向移動(dòng)？【答案】線圈在向左移動(dòng)【解析】選擇矩形線圈為研究對(duì)象，畫(huà)出通電直導(dǎo)線一側(cè)的磁感線分布圖（如右圖），磁感線方向垂直紙面向里，用“×”表示。已知矩形線圈中感應(yīng)電流的方向是A→B→C→D→A，根據(jù)右手螺旋定則，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向是垂直紙面向外的（即指向讀者的，用矩形中心的圓點(diǎn)“·”表示）。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)該是阻礙穿過(guò)線圈的磁通量變化的。現(xiàn)在已經(jīng)判明感應(yīng)電流的磁場(chǎng)從紙面內(nèi)向外指向讀者，是跟原來(lái)磁場(chǎng)的方向相反的。因此線圈移動(dòng)時(shí)通過(guò)它的磁通量一定是在增大。這說(shuō)明線圈在向左移動(dòng)。【典例3】如圖所示，光滑固定導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放于導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路，當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)下列說(shuō)法準(zhǔn)確的是（）A．P、Q將互相靠攏B．P、Q將互相遠(yuǎn)離C．磁鐵的加速度一定大于gD．磁鐵下落過(guò)程機(jī)械能守恒【答案】A【解析】AB．條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)，閉合回路中磁通量增加，根據(jù)楞次定律，P、Q將互相靠攏以阻礙磁通量的增加。A正確，B錯(cuò)誤；CD．條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)，閉合回路中磁通量增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)阻礙磁鐵的靠近以達(dá)到阻礙回路磁通量增加的目的，所以條形磁鐵下落的加速度小于g，磁鐵受到阻力，并且阻力做功，所以磁鐵的機(jī)械能減少。CD錯(cuò)誤。故選A。（五）楞次定律的拓展應(yīng)用1.“來(lái)拒去留”（阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)角度）：即磁體與導(dǎo)體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者靠近會(huì)產(chǎn)生斥力，兩者遠(yuǎn)離會(huì)產(chǎn)生引力。2.Ф不變趨勢(shì)（阻礙磁通量變化角度）：判斷由于磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電流使物體運(yùn)動(dòng)這一類問(wèn)題時(shí)，總有使物體朝Ф不變方向發(fā)展的趨勢(shì)。“增反減同”3.對(duì)Ф不變趨勢(shì)的理解：①若B增大了，可以運(yùn)動(dòng)到B小一點(diǎn)的地方去，也可以讓S變小一點(diǎn)，即面積有收縮的效果；②若B增小了，可以運(yùn)動(dòng)到B大一點(diǎn)的地方去，也可以讓S變大一點(diǎn)，即面積有擴(kuò)張的效果vv任務(wù)三、右手定則（一）思考與討論在右圖中，假定導(dǎo)體棒CD向右運(yùn)動(dòng)。我們研究的是哪個(gè)閉合導(dǎo)體回路？提示：回路CDEF當(dāng)導(dǎo)體棒CD向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)這個(gè)閉合導(dǎo)體回路的磁通量是增大還是減?。刻崾荆涸龃蟾袘?yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)該是沿哪個(gè)方向的？提示：逆時(shí)針導(dǎo)體棒CD中的感應(yīng)電流是沿哪個(gè)方向的？提示：CD（二）右手定則內(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。這就是更便于判定導(dǎo)線切割磁感線時(shí)感應(yīng)電流方向的右手定則。適用范圍：閉合電路一部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流.你能說(shuō)明右手定則與楞次定律有什么關(guān)系？（三）右手定則與楞次定律【自我測(cè)評(píng)】1．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．通過(guò)某平面的磁感線條數(shù)為零，則此平面處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零B．空間某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向C．凡是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處相等的磁場(chǎng)就是勻強(qiáng)磁場(chǎng)D．磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則通過(guò)放在該處的某平面的磁感線條數(shù)一定為零【答案】BD【詳解】磁感應(yīng)強(qiáng)度反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它的方向就是該處磁場(chǎng)的方向，故B項(xiàng)正確；磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，放在該處的某平面無(wú)磁感線穿過(guò)，故D項(xiàng)正確；若某平面無(wú)磁感線穿過(guò)，可能磁場(chǎng)很強(qiáng)，只是平面平行于磁場(chǎng)放置而導(dǎo)致磁感線穿過(guò)該平面的條數(shù)為零，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，既有大小又有方向，只有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向處處相同的磁場(chǎng)才是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。2．如圖所示的磁場(chǎng)中垂直磁場(chǎng)放置兩個(gè)面積相同的閉合線圈S1(左)、S2(右)，由圖可知穿過(guò)線圈S1、S2的磁通量大小關(guān)系正確的是()A．穿過(guò)線圈S1的磁通量比較大B．穿過(guò)線圈S2的磁通量比較大C．穿過(guò)線圈S1、S2的磁通量一樣大D．不能比較【答案】A【詳解】穿過(guò)線圈S1的磁感線條數(shù)多，故穿過(guò)線圈S1的磁通量比較大，A正確。3．如圖所示，矩形線框abcd放置在水平面內(nèi)，磁場(chǎng)方向與水平方向成α角，已知sinα＝eq\f(4,5)，回路面積為S，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則通過(guò)線框的磁通量為()A．BSB．eq\f(4,5)BSC．eq\f(3,5)BSD．eq\f(3,4)BS【答案】B【詳解】根據(jù)磁通量的定義可得通過(guò)線框的磁通量Φ＝BSsinα，代入解得Φ＝eq\f(4,5)BS，所以B選項(xiàng)正確。4．(新情境題，以“金屬薄圓盤(pán)”為背景，考查產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件)如圖所示，一個(gè)金屬薄圓盤(pán)水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。問(wèn)題：下列情況能不能使圓盤(pán)中產(chǎn)生感應(yīng)