人教版高中物理选修3-2 第四章 4.3楞次定律 上课课件42张PPT
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-2 第四章 4.3楞次定律 上课课件42张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-04-12 22:59:01 | ||
图片预览
文档简介
(共42张PPT)
导 入 新 课
说明：线圈中产生了电流。
如右图灵敏电流计显示，当条形磁体在线圈中上下运动时，指针发生了偏转。
（1）为什么在线圈中有电流？
（2）插入和拔出磁铁时,电流方向一样吗?为什么？
（3）怎样才能判断感应电流方向呢？
从这节课开始，我们就来学习这方面的知识。
学生思考与讨论
第三节 楞次定律
教 学 目 标
1.知识与技能
通过实验探究得出感应电流与磁通量变化的关系，并会叙述楞次定律的内容。
体会楞次定律内容中“阻碍”二字的含义，感受“磁通量变化”的方式和途径。
通过实验现象的直观比较，进一步明确感应电流产生的过程仍能遵循能量转化和守恒定律。
2.过程与方法
观察实验，体验电磁感应现象中感应电流存在方向问题。
尝试用所学的知识，设计感应电流方向的指示方案，并动手实验操作。
关注实验现象的个性，找出实验现象的共性，并总结出规律，培养学生抽象思维能力和创新思维能力。
3.情感态度与价值观
热情:在实验设计,操作过程中逐步积蓄探究热情,培养学生勇于探究的精神。
参与:养成主动参与科学研究的良好学习习惯。
交流:在自由开放平等的探究交流空间,能互相配合,互相鼓励,友好评价,和谐相处。
哲学思考:能够用因果关系和矛盾论的辨正观点认识楞次定律。
教学重、难点
教学重点
楞次定律探究实验设计和实验结果的总结。
教学难点
感应电流激发的磁场与原来磁场之间的关系。
定律内容表述中“阻碍”二字的理解。
本 节 导 航
1.理解楞次定律
2.楞次定律的应用
3.右手定则
1.理解楞次定律
楞次简介
楞次(Heinrich Friedrich Emil Lenz)
是俄国物理学家，1804年2月12日生于爱
沙尼亚多尔巴脱。他是彼得堡科学院院士，1834年起兼圣?彼得堡大学物理教授。
楞次从青年时代开始研究电磁感应1831Michael Faraday发现电磁感应时，没有确定感应电流的方向。1834年Lenz研究电磁感应得到“楞次定律”。并独立地发现了电流的热效应规律——焦耳—楞次定律。
1865年2月10日楞次在罗马逝世。
四步骤
（1）查明电流表指针偏转方向、电流方向、线圈绕向三者之间的关系
（2）实验演示并记录
（3）规律总结
（4）准确记忆楞次定律的具体内容
G
结果：
电流从哪边进指针向哪边偏
（1）查明电流表指针偏转方向、电流方向、线圈绕向三者之间的关系
G
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
第一次记录
第二次记录
第三次记录
第四次记录
（2）实验演示并记录
组别
项目 第一次 第二次 第三次 第四次
原磁场方向
磁铁运动方向
磁通量变化
指针偏转方向
感应电流方向
感应电流磁场方向
B原和B感的关系
结论
向下
向下
增加
向右
逆时针
向上
相反
阻碍增加
向下
向上
减小
向左
顺时针
向下
相同
阻碍减小
向上
向下
增加
向左
顺时针
向下
相反
阻碍增加
向上
向上
减小
向右
逆时针
向上
相同
阻碍减小
●凡是由磁通量的增加引起的感应电流，感应电流激发的磁场就阻碍原来磁通量的增加；
●凡是由磁通量的减少引起的感应电流，感应电流激发的磁场就阻碍原来磁通量的减少；
●感应电流激发的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
（3）规律总结
感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
（4）准确记忆楞次定律的具体内容
●谁起阻碍作用——感应磁场
●阻碍的是什么——原磁场的磁通量变化
●怎样阻碍——“增反减同”,来“拒”去“留”
●阻碍的结果怎样——减缓原磁场的磁通量的变化
理解“阻碍”含义时要明确：
楞次定律的两个推论：
（1）闭合电路面积的增、减总是要阻碍原磁通量的变化。
（2）闭合电路的移动（或转动）方向总是要阻碍原磁通量的变化。（一般情况下，同一闭合电路会同时存在上述两种变化）
当手持条形磁铁使它的一个磁极靠近闭合线圈的另一端时，线圈中产生了感应电流，获得了电能。从能量守恒的角度看，这必定有其他形式的能在减少，或者说，有外力对磁体——线圈这个系统做了功。
你能不能用楞次定律作出判断，手持磁体运动时我们克服什么做了功？
结论：外力克服磁体和螺线管之间作用力做功的过程就是能量转化的过程;否则,能量将无法转化或能量不守恒！
把磁体移近螺线管时，外力要克服磁体和螺线管间的斥力做功；让磁体离开螺线管时，外力要克服磁体和螺线管间的吸引力做功。你能从能量转化和守恒的角度解释这一现象吗？如果感应电流不是按照楞次定律所确定的方向流动，而是相反，那将会出现什么情况？
思考与讨论
2. 楞次定律的应用
（1）基本理解
（2）加深理解
（3）使用步骤
（4）应用举例
四步骤
● 楞次定律是判定感应电流方向更普遍的方法，特别对感生的电磁感应现象更有效。
● “右手定则”是应用楞次定律中的特例，对动生的电磁感应使用起来更简便。
● 特别申明：楞次定律比较难，要求大家努力学、仔细推敲、琢磨。
（1）基本理解
● 两个磁场：原磁场及感应电流的磁场。
● 因果关系：原磁场磁通量的变化是因；感应电流的产生是果。
● 阻碍关系：感应电流的“磁场”阻碍原磁场的“磁通量的变化” 。
● 怎样阻碍：增反减同。
● 阻碍不是阻止:“阻碍”只能是原磁通量的变化变慢，但磁通量仍在变化。
（2）加深理解
● 明确原磁场的磁感线分布特点及其方向；
● 明确穿过闭合电路的磁通量变还是不变?怎样变？
● 根据楞次定律判断感应电流的磁场方向。（增反减同）
● 利用安培定则（右手螺旋定则），逆向确定感应电流方向。
（3）使用步骤
a
b
c
d
B
v
F
a
b
c
d
V
F
FA
V
发电机
电动机
FA
例1.如图所示,光滑水平导轨处于竖直向下的匀强磁场B中,导体棒ab、cd静置于导轨上,并于导轨垂直,当cd在外力F作用下,以速度V匀速运动时
求:(1)闭合电路中的感应电流方向？
(2)导体棒ab的运动方向？
（4）应用举例
解:①判断原磁场的方向。磁铁N极向下,可判断出穿过线圈的磁场方向向下。
②根据安培定则，由感应电流的方向可判断出感应电流的磁场方向也向下。
③穿过线圈的原磁场与感应电流的磁场方向相同，由楞次定律可判断出穿过线圈的磁通量减少。
例2.如图所示,已知线圈中的感应电流的方向,试判断条形磁铁是向上运动,还是向下运动？
因此，可判断出条形磁铁是向上运动的
N
S
v
I
乙
甲
G
G
例3.甲、乙两块完全相同的电流表如图连接。若向右拔动乙表指针,求：甲表指针怎样偏转？
发电机
电动机
理论分析：向右拔动乙表指针产生感应电流,而感应电流又要阻碍向右拔动。感应电流方向应该是从乙表“—”端流进，“+”端流出。此时，感应电流使甲表指针偏转,甲表指针左偏。
注意：电流从那边进，指针向那边偏(实验验证)。
例4：下图中弹簧线圈面积增大时，判断感应电流的方向是顺时针还是逆时针。
3. 右手定则
伸开右手，四指并拢且与拇指垂直；让磁感线垂直穿入手心，拇指指向速度方向，四指指向感应电流的方向。
右手定则示意图
右手定则
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
（1）右手定则是判定导体棒切割磁感线产生感应电流方向的。
（2）右手定则与楞次定律判断结果相同。在判定部分导体在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流时，右手定则更为简便。
G
V
I
X X X X X
X X X X X
X X X X X
X X X X X
V
V
I
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
V
I
V
×
V
·
判断电流I方向
判断电流I方向
判断速度V方向
判断磁场B方向
a
b
c
d
I
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
两个通电的直导线平行放置，如图所示，线框从左移动到右边的过程中，线框中感应电流的方向如何？
电流方向不变，为顺时针方向。
X X X X X
X X X X X
X X X X X
X X X X X
a
b
c
d
O
O’
X X X X X
X X X X X
X X X X X
X X X X X
a
b
c
d
O
O’
X X X X X
X X X X X
X X X X X
X X X X X
a
b
c
d
O
O’
X X X X X
X X X X X
X X X X X
X X X X X
a
b
c
d
O
O’
线圈绕轴转动判断感应电流I的方向
X X X X
X X X X
X X X X
。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。
要使小环中产生如图所示的电流,大环中的电流方向如何?大小如何变化?
大环中的电流顺时针方向且变大
大环中的电流逆时针方向且变小
1.楞次定律是普遍适用的。
2.导体切割磁感线时用右手定则方便。
3.磁铁和线圈作相对运动时用“来拒去留”方便。
课 堂 小 结
1.如图所示，导线ab和cd相互平行，试确定在开关闭合和断开的瞬间，导线cd中感应电流的方向。
c
a
d
b
课 堂 练 习
2.如图所示，把一条形磁铁从闭合螺线管的右端插入，试判断螺线管里产生感应电流的方向。
N
v
v
b
a
d
c
3.如图，金属棒ab在匀强磁场中沿金属框架向右匀速运动，用右手定则和楞次定律两种方法判定ab导体中感应电流的方向。
M
N
d
c
b
a
I
4.一闭合的铜环放在水平桌面上，磁铁向下运动时，环的面积如何变化？
5.固定的长直导线中电流突然增大时，附近的导线框abcd整体受什么方向的力作用？
6.如图2—1所示，光滑固定导体轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ）
A．P、Q将互相靠拢
B．P、Q相互相远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
M
N
P
Q
N
导 入 新 课
说明：线圈中产生了电流。
如右图灵敏电流计显示，当条形磁体在线圈中上下运动时，指针发生了偏转。
（1）为什么在线圈中有电流？
（2）插入和拔出磁铁时,电流方向一样吗?为什么？
（3）怎样才能判断感应电流方向呢？
从这节课开始，我们就来学习这方面的知识。
学生思考与讨论
第三节 楞次定律
教 学 目 标
1.知识与技能
通过实验探究得出感应电流与磁通量变化的关系，并会叙述楞次定律的内容。
体会楞次定律内容中“阻碍”二字的含义，感受“磁通量变化”的方式和途径。
通过实验现象的直观比较，进一步明确感应电流产生的过程仍能遵循能量转化和守恒定律。
2.过程与方法
观察实验，体验电磁感应现象中感应电流存在方向问题。
尝试用所学的知识，设计感应电流方向的指示方案，并动手实验操作。
关注实验现象的个性，找出实验现象的共性，并总结出规律，培养学生抽象思维能力和创新思维能力。
3.情感态度与价值观
热情:在实验设计,操作过程中逐步积蓄探究热情,培养学生勇于探究的精神。
参与:养成主动参与科学研究的良好学习习惯。
交流:在自由开放平等的探究交流空间,能互相配合,互相鼓励,友好评价,和谐相处。
哲学思考:能够用因果关系和矛盾论的辨正观点认识楞次定律。
教学重、难点
教学重点
楞次定律探究实验设计和实验结果的总结。
教学难点
感应电流激发的磁场与原来磁场之间的关系。
定律内容表述中“阻碍”二字的理解。
本 节 导 航
1.理解楞次定律
2.楞次定律的应用
3.右手定则
1.理解楞次定律
楞次简介
楞次(Heinrich Friedrich Emil Lenz)
是俄国物理学家，1804年2月12日生于爱
沙尼亚多尔巴脱。他是彼得堡科学院院士，1834年起兼圣?彼得堡大学物理教授。
楞次从青年时代开始研究电磁感应1831Michael Faraday发现电磁感应时，没有确定感应电流的方向。1834年Lenz研究电磁感应得到“楞次定律”。并独立地发现了电流的热效应规律——焦耳—楞次定律。
1865年2月10日楞次在罗马逝世。
四步骤
（1）查明电流表指针偏转方向、电流方向、线圈绕向三者之间的关系
（2）实验演示并记录
（3）规律总结
（4）准确记忆楞次定律的具体内容
G
结果：
电流从哪边进指针向哪边偏
（1）查明电流表指针偏转方向、电流方向、线圈绕向三者之间的关系
G
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
N
S
第一次记录
第二次记录
第三次记录
第四次记录
（2）实验演示并记录
组别
项目 第一次 第二次 第三次 第四次
原磁场方向
磁铁运动方向
磁通量变化
指针偏转方向
感应电流方向
感应电流磁场方向
B原和B感的关系
结论
向下
向下
增加
向右
逆时针
向上
相反
阻碍增加
向下
向上
减小
向左
顺时针
向下
相同
阻碍减小
向上
向下
增加
向左
顺时针
向下
相反
阻碍增加
向上
向上
减小
向右
逆时针
向上
相同
阻碍减小
●凡是由磁通量的增加引起的感应电流，感应电流激发的磁场就阻碍原来磁通量的增加；
●凡是由磁通量的减少引起的感应电流，感应电流激发的磁场就阻碍原来磁通量的减少；
●感应电流激发的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
（3）规律总结
感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
（4）准确记忆楞次定律的具体内容
●谁起阻碍作用——感应磁场
●阻碍的是什么——原磁场的磁通量变化
●怎样阻碍——“增反减同”,来“拒”去“留”
●阻碍的结果怎样——减缓原磁场的磁通量的变化
理解“阻碍”含义时要明确：
楞次定律的两个推论：
（1）闭合电路面积的增、减总是要阻碍原磁通量的变化。
（2）闭合电路的移动（或转动）方向总是要阻碍原磁通量的变化。（一般情况下，同一闭合电路会同时存在上述两种变化）
当手持条形磁铁使它的一个磁极靠近闭合线圈的另一端时，线圈中产生了感应电流，获得了电能。从能量守恒的角度看，这必定有其他形式的能在减少，或者说，有外力对磁体——线圈这个系统做了功。
你能不能用楞次定律作出判断，手持磁体运动时我们克服什么做了功？
结论：外力克服磁体和螺线管之间作用力做功的过程就是能量转化的过程;否则,能量将无法转化或能量不守恒！
把磁体移近螺线管时，外力要克服磁体和螺线管间的斥力做功；让磁体离开螺线管时，外力要克服磁体和螺线管间的吸引力做功。你能从能量转化和守恒的角度解释这一现象吗？如果感应电流不是按照楞次定律所确定的方向流动，而是相反，那将会出现什么情况？
思考与讨论
2. 楞次定律的应用
（1）基本理解
（2）加深理解
（3）使用步骤
（4）应用举例
四步骤
● 楞次定律是判定感应电流方向更普遍的方法，特别对感生的电磁感应现象更有效。
● “右手定则”是应用楞次定律中的特例，对动生的电磁感应使用起来更简便。
● 特别申明：楞次定律比较难，要求大家努力学、仔细推敲、琢磨。
（1）基本理解
● 两个磁场：原磁场及感应电流的磁场。
● 因果关系：原磁场磁通量的变化是因；感应电流的产生是果。
● 阻碍关系：感应电流的“磁场”阻碍原磁场的“磁通量的变化” 。
● 怎样阻碍：增反减同。
● 阻碍不是阻止:“阻碍”只能是原磁通量的变化变慢，但磁通量仍在变化。
（2）加深理解
● 明确原磁场的磁感线分布特点及其方向；
● 明确穿过闭合电路的磁通量变还是不变?怎样变？
● 根据楞次定律判断感应电流的磁场方向。（增反减同）
● 利用安培定则（右手螺旋定则），逆向确定感应电流方向。
（3）使用步骤
a
b
c
d
B
v
F
a
b
c
d
V
F
FA
V
发电机
电动机
FA
例1.如图所示,光滑水平导轨处于竖直向下的匀强磁场B中,导体棒ab、cd静置于导轨上,并于导轨垂直,当cd在外力F作用下,以速度V匀速运动时
求:(1)闭合电路中的感应电流方向？
(2)导体棒ab的运动方向？
（4）应用举例
解:①判断原磁场的方向。磁铁N极向下,可判断出穿过线圈的磁场方向向下。
②根据安培定则，由感应电流的方向可判断出感应电流的磁场方向也向下。
③穿过线圈的原磁场与感应电流的磁场方向相同，由楞次定律可判断出穿过线圈的磁通量减少。
例2.如图所示,已知线圈中的感应电流的方向,试判断条形磁铁是向上运动,还是向下运动？
因此，可判断出条形磁铁是向上运动的
N
S
v
I
乙
甲
G
G
例3.甲、乙两块完全相同的电流表如图连接。若向右拔动乙表指针,求：甲表指针怎样偏转？
发电机
电动机
理论分析：向右拔动乙表指针产生感应电流,而感应电流又要阻碍向右拔动。感应电流方向应该是从乙表“—”端流进，“+”端流出。此时，感应电流使甲表指针偏转,甲表指针左偏。
注意：电流从那边进，指针向那边偏(实验验证)。
例4：下图中弹簧线圈面积增大时，判断感应电流的方向是顺时针还是逆时针。
3. 右手定则
伸开右手，四指并拢且与拇指垂直；让磁感线垂直穿入手心，拇指指向速度方向，四指指向感应电流的方向。
右手定则示意图
右手定则
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
（1）右手定则是判定导体棒切割磁感线产生感应电流方向的。
（2）右手定则与楞次定律判断结果相同。在判定部分导体在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流时，右手定则更为简便。
G
V
I
X X X X X
X X X X X
X X X X X
X X X X X
V
V
I
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
V
I
V
×
V
·
判断电流I方向
判断电流I方向
判断速度V方向
判断磁场B方向
a
b
c
d
I
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
两个通电的直导线平行放置，如图所示，线框从左移动到右边的过程中，线框中感应电流的方向如何？
电流方向不变，为顺时针方向。
X X X X X
X X X X X
X X X X X
X X X X X
a
b
c
d
O
O’
X X X X X
X X X X X
X X X X X
X X X X X
a
b
c
d
O
O’
X X X X X
X X X X X
X X X X X
X X X X X
a
b
c
d
O
O’
X X X X X
X X X X X
X X X X X
X X X X X
a
b
c
d
O
O’
线圈绕轴转动判断感应电流I的方向
X X X X
X X X X
X X X X
。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。
要使小环中产生如图所示的电流,大环中的电流方向如何?大小如何变化?
大环中的电流顺时针方向且变大
大环中的电流逆时针方向且变小
1.楞次定律是普遍适用的。
2.导体切割磁感线时用右手定则方便。
3.磁铁和线圈作相对运动时用“来拒去留”方便。
课 堂 小 结
1.如图所示，导线ab和cd相互平行，试确定在开关闭合和断开的瞬间，导线cd中感应电流的方向。
c
a
d
b
课 堂 练 习
2.如图所示，把一条形磁铁从闭合螺线管的右端插入，试判断螺线管里产生感应电流的方向。
N
v
v
b
a
d
c
3.如图，金属棒ab在匀强磁场中沿金属框架向右匀速运动，用右手定则和楞次定律两种方法判定ab导体中感应电流的方向。
M
N
d
c
b
a
I
4.一闭合的铜环放在水平桌面上，磁铁向下运动时，环的面积如何变化？
5.固定的长直导线中电流突然增大时，附近的导线框abcd整体受什么方向的力作用？
6.如图2—1所示，光滑固定导体轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ）
A．P、Q将互相靠拢
B．P、Q相互相远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
M
N
P
Q
N