1.4楞次定律 学案（2020年教科版高中物理选修3-2）

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1、4 楞次定律楞次定律 学科素养与目标要求 物理观念：1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上是 楞次定律的一种具体表现形式 科学思维：1.通过对实验现象的观察、归纳、概括，抽象得出影响感应电流方向的因素.2.掌 握运用楞次定律和右手定则判断感应电流方向的方法和步骤 科学探究：1.经历探究导体切割磁感线运动产生的感应电流方向的实验，归纳出右手定则.2.经 历探究螺线管中感应电流方向的实验，记录、分析实验现象，交流讨论，归纳出普遍的规律 科学态度与责任：参与实验、多角度分析和逐步明确归纳感应电流方向的过程，领略楞次定 律的表述因高度抽象和概括而表现出的简洁美 一、

2、右手定则 将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手 心穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指的指向就是感应电流的方向，也就是感应电动 势的方向 二、楞次定律 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 1判断下列说法的正误 (1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反( ) (2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同( ) (3)感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量的变化( ) (4)右手定则和楞次定律都适用于所有电磁感应现象中感应电流方向的判断( ) 2如图 1 所示，光滑平行金属导轨 PP和

3、QQ，都处于同一水平面内，P 和 Q 之间连接 一电阻 R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中现垂直于导轨放置一根导体棒 MN，MN 向 右运动时， MN 中的电流方向为_， MN 向左运动时， MN 中的电流方向为_ (填 “MN”或“NM”) 图 1 答案 NM MN 一、右手定则的理解和应用 1实验：探究导体切割磁感线运动产生的感应电流方向 如图 2 所示的电路中， G 为电流计(已知电流由左接线柱流入， 指针向左偏， 由右接线柱流入， 指针向右偏)，当 ab 在磁场中切割磁感线运动时，指针的偏转情况如下表，根据指针的偏转 情况，判断电流方向 图 2 导体棒 ab 的运动 指针偏转方向 回

4、路中电流方向(俯视) ab 段中电流方向 向右 向左 从 b 向 a 向左 向右 从 a 向 b 答案 顺时针 逆时针 2对右手定则的理解 (1)适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断 (2)右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系 大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向， 既可以是导体运动而磁场不动， 也可以是导体不动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动 四指指向电流方向，切割磁感线的那部分导体相当于电源 例 1 下列图中表示闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体 ab 上的感应电流方向为 ab 的是(

5、) 答案 A 解析 在导体 ab 上，A 中电流方向为 ab，B 中电流方向为 ba，C 中电流方向为 ba， D 中电流方向为 ba，故选 A. 二、对楞次定律的理解 1实验：探究影响感应电流方向的因素 根据如图 3 甲、乙、丙、丁所示进行实验操作，并填好实验现象 图 3 甲 乙 丙 丁 条形磁铁运动的情况 N 极向下 插入线圈 S 极向下 插入线圈 N 极向上 拔出线圈 S 极向上 拔出线圈 原磁场方向(“向上”或“向下”) 穿过线圈的磁通量变化情况(“增 加”或“减少”) 感应电流的方向(在螺线管上方俯视) 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针 感应电流的磁场方向(“向上”或 “向下”) 原磁

6、场与感应电流磁场的方向关系 请根据上表所填内容理解：甲、乙两种情况下，磁通量都_，感应电流的磁场方向与 原磁场方向_；丙、丁两种情况下，磁通量都_，感应电流的磁场方向与原磁 场方向_ 答案 向下 向上 向下 向上 增加 增加 减少 减少 向上 向下 向下 向上 相 反 相反 相同 相同 增加 相反 减少 相同 2对楞次定律的理解 (1)楞次定律中的因果关系 楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系， 磁通量发生变化是原因， 产生感应电流是结果 (2)楞次定律中“阻碍”的含义 “阻碍”的理解 谁阻碍感应电流产生的磁场 阻碍谁阻碍引起感应电流的磁通量的变化 如何阻碍当原磁通量增加时，感应电流的磁场方

7、向与原磁场方向相反；当原磁通量减少 时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 阻碍效果阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还是减少 “阻碍”的表现形式 从磁通量变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通量的变化 从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动 例 2 关于楞次定律，下列说法正确的是 ( ) A感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 B感应电流的磁场总是阻止磁通量的变化 C原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向 D感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化 答案 A 解析 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项 A 正确

8、；阻碍并不是 阻止，只起延缓的作用，选项 B 错误；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁 场与原磁场反向，选项 C 错误；当原磁通量增加时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁通 量减少时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项 D 错误 三、楞次定律的应用 楞次定律应用四步曲 (1)确定原磁场方向； (2)判定产生感应电流的磁通量如何变化(增加还是减少)； (3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)； (4)判定感应电流的方向 该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”， 一原确定原磁场的方向； 二变 确定磁通量是增加还是减少；三感判断感应电流的磁场方向；四螺旋用右手螺旋定 则判

9、断感应电流的方向 例 3 (多选)如图 4 所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将它从 匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是( ) 图 4 A向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反 B向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向的 C向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向的 D将圆环左右拉动，当环全部处在磁场中运动时，圆环中无感应电流 答案 BD 解析 将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可 知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用 右手螺旋定则可以判断出感应电流的方向

10、是顺时针方向的，选项 B 正确，A、C 错误；当圆 环全部处在磁场中运动时，穿过圆环的磁通量没有改变，这种情况无感应电流，D 正确 例 4 (2017 宿迁市高二下期末)如图 5 所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管， 则电路中( ) 图 5 A始终有感应电流自 a 向 b 流过电流表 B始终有感应电流自 b 向 a 流过电流表 C先有 ab 方向的感应电流，后有 ba 方向的感应电流 D将不会产生感应电流 答案 C 解析 当条形磁铁进入螺线管时， 闭合线圈中的磁通量增加， 产生感应电流方向为 ab； 当条形磁铁穿出螺线管时，闭合线圈中的磁通量减少，产生感应电流方向为 ba，选项 C

11、正确 学科素养 楞次定律既适用于闭合电路的一部分导体切割磁感线产生的感应电流方向的判 断，又适用于因磁场变化在闭合电路中产生的感应电流方向的判断，通过例 3、例 4 中楞次 定律的应用，使学生熟练掌握运用楞次定律处理问题的步骤，很好地体现了“科学思维”的 学科素养. 1(右手定则的应用)(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能 正确表示磁感应强度 B 的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是( ) 答案 BC 解析 图 A 中导体不切割磁感线，导体中无电流；由右手定则可以判断 B、C 正确；D 图中 感应电流方向应垂直纸面向外 2(楞次定律的理解)在电磁

12、感应现象中，下列说法正确的是( ) A感应电流的磁场方向可能与引起感应电流的磁场方向相同 B感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相同 C感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量 D感应电流的磁场阻止了引起感应电流的磁通量的变化 答案 A 解析 根据楞次定律， 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化， 选项 C 错误； 当原磁场增强时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反，当原磁场减弱时， 感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同，选项 A 正确，B 错误；感应电流的磁 场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，不是阻止，选项 D 错误 3(楞次定律的应用)如图 6

13、 所示，一水平放置的圆形通电线圈 1 固定，另一较小的圆形线圈 2 从线圈 1 的正上方下落，在下落过程中，两线圈平面始终保持平行且共轴，则线圈 2 从线圈 1 的正上方下落至正下方的全过程中，从上往下看，线圈 2 中( ) 图 6 A无感应电流 B有顺时针方向的感应电流 C有先顺时针后逆时针方向的感应电流 D有先逆时针后顺时针方向的感应电流 答案 C 解析 根据安培定则判断可知，线圈 1 产生的磁场方向向上当线圈 2 靠近线圈 1 时，穿过 线圈 2 的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈 2 中产生顺时针方向的感应电流；当线圈 2 远离线圈 1 时，穿过线圈 2 的磁通量减小，根据楞次定律可

14、知，线圈 2 中产生逆时针方向的 感应电流所以线圈 2 中感应电流的方向先是顺时针后是逆时针，故选项 C 正确 4(楞次定律的应用)小管同学为了探究感应电流的方向与什么因素有关，他把一灵敏电流计 与一个线圈相连构成闭合电路，然后将条形磁铁插入或拔出线圈，如图 7 所示其中线圈中 所标箭头方向为感应电流方向则下列判断正确的是( ) 图 7 A甲图磁铁正在向下运动 B乙图磁铁正在向上运动 C丙图磁铁正在向上运动 D丁图磁铁正在向上运动 答案 D 解析 根据线圈中感应电流的方向，由右手螺旋定则可知，甲和丙中的线圈上端为感应电流 磁场的 S 极，乙和丁中的线圈上端为 N 极，由楞次定律的“阻碍”含义知，甲和丁图中磁铁 正在向上运动，乙和丙图中磁铁正在向下运动，故选项 A、B、C 错误，D 正确.