2012【优化方案】精品课件：教科版物理选修3-2第1章第4节
文档属性
| 名称 | 2012【优化方案】精品课件：教科版物理选修3-2第1章第4节 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 479.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2011-12-20 21:38:04 | ||
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文档简介
(共39张PPT)
第4节 楞次定律
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第4节
课标定位
课标定位
学习目标：1.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式．
2．理解并掌握楞次定律的内容．
3．能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力．
重点难点：1.引导学生对演示实验进行观察、分析、归纳、总结得出楞次定律．
2．对楞次定律内容的理解．
3．应用楞次定律判断感应电流的方向．
课前自主学案
一、右手定则
1．内容：将右手手掌_______，使大拇指与其余并拢的四指______，并与手掌在__________内，让磁感线从________穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指的指向就是__________的方向，也就是感应电动势的方向．
2．适用范围：闭合电路的一部分导体在磁场中做____________的运动．
伸平
垂直
同一平面
手心
感应电流
切割磁感线
思考感悟
1．应用右手定则判断感应电流方向时，四指所指的方向是高电势端还是低电势端？
提示：高电势端，因四指所指为电源内部电流，故为高电势端．
二、楞次定律
1．实验探究
如图1－4－1所示，将条形磁铁插入、拔出螺线管时，观察电流计指针偏转的方向，并把结果与分析填入下表中．
图1－4－1
操作 S极插入 S极拔出 N极插入 N极拔出
原磁场B0方向 _____ 向上 向下 向下
原磁场通过螺线管磁通量的增减 增加 减少 增加 减少
电流计指针偏转方向 顺时针(俯视) 逆时针(俯视) 逆时针(俯视) 顺时针(俯视)
向上
操作 S极插入 S极拔出 N极插入 N极拔出
螺线管绕向，感应电流方向图示
感应电流的磁场B′的方向 向下 向上 向上 向下
3.归纳结论
当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场_______磁通量的增加；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场______磁通量的减少．
说明：实验前应首先查明线圈中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系．
阻碍
阻碍
4．楞次定律
1834年，物理学家楞次归纳出以下结论：
感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要______引起感应电流的磁通量的______．
利用楞次定律判断感应电动势和感应电流方向的方法归纳为4个步骤：
(1)分辨引起电磁感应的___________的方向．
(2)确定B0通过闭合回路磁通量的_______．
(3)根据楞次定律，确定_____________________方向．
(4)用安培定则判断___________的方向．
阻碍
变化
原磁场B0
增减
感应电流的磁场B′
感应电流
思考感悟
2．感应电流的磁场总是与原磁场方向相同吗？
提示：不是，由上面的实验分析可知，当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反；磁通量减少时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同．
核心要点突破
一、对楞次定律的理解
1．因果关系：闭合导体回路中磁通量的变化是因，产生感应电流是果；原因产生结果，结果又反过来影响原因．
2．“阻碍”的含义
谁阻碍谁 是感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化
阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身
如何阻碍 当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”
结果如何 阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化快慢，这种变化将继续进行
特别提醒：“阻碍”的实质，是实现了其他形式的能向电能的转化，这和能的转化与守恒相吻合．如果不是“阻碍”，将违背能量守恒，可以得出总能量同时增加的错误结论．
3．楞次定律含义的推广
(1)若由于相对运动导致电磁感应现象，则感应电流的效果阻碍该相对运动，简称口诀：“来拒去留”．
(2)若电磁感应致使回路的面积有收缩或扩张的趋势，则收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化，即磁通量增大时，面积有收缩趋势，磁通量减少时，面积有增大趋势，简称口诀：“增缩减扩”．
特别提醒：判断回路面积的变化趋势时，若穿过闭合回路的磁感线皆朝同一方向，既可由一般步骤判断，也可根据楞次定律的推广含义判断，若闭合回路所围面积内存在两个方向的磁场，则不宜采用楞次定律的推广含义判断、应根据一般步骤判断．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1. (2011年宁夏高二检测)如图1－4－2所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下．当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)( )
A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引
B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥
C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引
D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥
图1－4－2
解析：选B.当磁铁向下运动时，穿过闭合电路的磁通量增加，原磁场方向在线圈中心轴线方向上竖直向下，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即竖直向上，根据右手螺旋定则可以判断该线圈中的电流方向与题图所示方向相同．通电线圈的上端为N极，故磁铁与线圈相互排斥．
二、楞次定律与右手定则的区别及联系
楞次定律 右手定则
区
别 研究
对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体
适用
范围 各种电磁感应现象 只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况
应用 用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便 用于导体切割磁感线产生电磁感应的现象较方便
联系 右手定则是楞次定律的特例
特别提醒：(1)楞次定律判断的电流方向也是电路中感应电动势的方向，右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向．若电路是开路，可假设电路闭合，应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向．
(2)在分析电磁感应现象中电势高低时，一定要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源．在电源内部，电流方向从低电势处流向高电势处．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．如图1－4－3所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向内．一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面方向由左侧位置运动到右侧位置，则( )
图1－4－3
解析：选AD.只有导线框的cd边或ab边在磁场中运动时电路中才有感应电流，所以，cd边在磁场中切割磁感线时，用右手定则判断知感应电流方向为abcda，ab边在磁场中切割磁感线时，产生的感应电流方向为adcba；由楞次定律知，当线框进入时会受到阻碍，线框所受的安培力与运动方向相反，即向左；当线框离开磁场时，线框同样会受到阻碍，所受的安培力方向向左．综上所述，选项A、D正确．
课堂互动讲练
利用楞次定律判定电流方向
例1
如图1－4－4所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则电路中( )
图1－4－4
A．始终有感应电流自a向b流过电流表G
B．始终有感应电流自b向a流过电流表G
C．先有自a向b的感应电流，后有自b向a的感应电流流过电流表G
D．不会产生感应电流
【精讲精析】 楞次定律中的“阻碍”并不是“相反”，而是当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同．
【答案】 C
【方法总结】 该题是楞次定律的简单应用，应用楞次定律时，应依次确定以下几个物理量，即：引起感应电流的磁场→引起感应电流的磁通量的变化→感应电流的磁场方向→感应电流的方向．
利用楞次定律判断导体的运动情况
例2
如图1－4－5所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是( )
图1－4－5
A．向右运动 B．向左运动
C．静止不动 D．不能判定
【精讲精析】 法一：阻碍相对运动法．
产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用力可概括为四个字“来拒去留”．磁铁向右运动时，铜环产生的感应电流总是阻碍导体间的相对运动，则磁铁和铜环间有排斥作用．故A正确．
法二：电流元受力分析法．
如图1－4－6所示，当磁铁向环运动时，由楞次定律判断出铜环的感应电流方向，把铜环的电流等效为多段直线电流元，取上、下两小段电流元进行研究，由左手定则判断出两段电流元的受力，由此可判断整个铜环所受合力向右．故A选项正确．
图1－4－6 图1－4－7
法三：等效法．
如图1－4－7所示，磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为条形磁铁，而两磁铁有排斥作用．故A正确．
【答案】 A
【方法总结】 本例列出了判断感应电流受力及其运动方向的方法，并进一步从多个角度深刻理解楞次定律中阻碍的含义，虽然方法不同，但本质都是楞次定律，只有领会其精髓，才能运用它进行正确的判断．深刻理解楞次定律中“阻碍”的含义是灵活运用楞次定律进行分析判断的前提．
变式训练1 如图1－4－8所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置于导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
图1－4－8
A．P、Q将相互靠拢
B．P、Q将相互远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
解析：选AD.条形磁铁接近回路的过程中，磁通量增大，由“阻碍”的含义可知，P、Q相互靠拢，阻碍磁通量增大，排斥磁铁，阻碍其靠近，故正确选项为A、D.
如图1－4－9所示装置中，L1、L2为闭合铁芯，cd杆原来静止．当ab 杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动( )
楞次定律、右手定则、左手定则的综合应用
例3
图1－4－9
A．向右匀速运动 B．向右加速运动
C．向左加速运动 D．向左减速运动
【自主解答】 ab匀速运动时，ab中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd保持静止，A不正确；ab向右加速运动时，L2中的磁通量向下增大，L2中感应电流产生的磁场方向向上，故通过cd的电流方向向下，cd向右移动，B正确；同理得C不正确，D正确．
【答案】 BD
【方法总结】 对于“二级感应”问题，可参考如下规律：ab棒向右匀加速、向左匀减速运动，cd中电流方向相同；ab棒向右匀减速、向左匀加速运动，cd中电流方向相同．但这两种情况中cd电流方向相反．
变式训练2 如图1－4－10所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是( )
图1－4－10
A．向右加速运动 B．向左加速运动
C．向右减速运动 D．向左减速运动
解析：选BC.设PQ向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线从下至上，若PQ向右加速运动，则穿过的磁通量增加，用楞次定律判定可知，感应电流从N流向M，用左手定则判定可知MN是向左运动，可见A不正确．若PQ向右减速运动，则穿过L1的磁通量减少，用楞次定律判定可知感应电流从M流向N，用左手定则判定可知MN是向右运动，可见C正确．同理，设PQ向左运动，用上述类似方法可判定B正确而D错误．本题应选B、C.
知能优化训练
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第4节 楞次定律
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
第4节
课标定位
课标定位
学习目标：1.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式．
2．理解并掌握楞次定律的内容．
3．能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力．
重点难点：1.引导学生对演示实验进行观察、分析、归纳、总结得出楞次定律．
2．对楞次定律内容的理解．
3．应用楞次定律判断感应电流的方向．
课前自主学案
一、右手定则
1．内容：将右手手掌_______，使大拇指与其余并拢的四指______，并与手掌在__________内，让磁感线从________穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指的指向就是__________的方向，也就是感应电动势的方向．
2．适用范围：闭合电路的一部分导体在磁场中做____________的运动．
伸平
垂直
同一平面
手心
感应电流
切割磁感线
思考感悟
1．应用右手定则判断感应电流方向时，四指所指的方向是高电势端还是低电势端？
提示：高电势端，因四指所指为电源内部电流，故为高电势端．
二、楞次定律
1．实验探究
如图1－4－1所示，将条形磁铁插入、拔出螺线管时，观察电流计指针偏转的方向，并把结果与分析填入下表中．
图1－4－1
操作 S极插入 S极拔出 N极插入 N极拔出
原磁场B0方向 _____ 向上 向下 向下
原磁场通过螺线管磁通量的增减 增加 减少 增加 减少
电流计指针偏转方向 顺时针(俯视) 逆时针(俯视) 逆时针(俯视) 顺时针(俯视)
向上
操作 S极插入 S极拔出 N极插入 N极拔出
螺线管绕向，感应电流方向图示
感应电流的磁场B′的方向 向下 向上 向上 向下
3.归纳结论
当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场_______磁通量的增加；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场______磁通量的减少．
说明：实验前应首先查明线圈中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系．
阻碍
阻碍
4．楞次定律
1834年，物理学家楞次归纳出以下结论：
感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要______引起感应电流的磁通量的______．
利用楞次定律判断感应电动势和感应电流方向的方法归纳为4个步骤：
(1)分辨引起电磁感应的___________的方向．
(2)确定B0通过闭合回路磁通量的_______．
(3)根据楞次定律，确定_____________________方向．
(4)用安培定则判断___________的方向．
阻碍
变化
原磁场B0
增减
感应电流的磁场B′
感应电流
思考感悟
2．感应电流的磁场总是与原磁场方向相同吗？
提示：不是，由上面的实验分析可知，当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反；磁通量减少时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同．
核心要点突破
一、对楞次定律的理解
1．因果关系：闭合导体回路中磁通量的变化是因，产生感应电流是果；原因产生结果，结果又反过来影响原因．
2．“阻碍”的含义
谁阻碍谁 是感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化
阻碍什么 阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身
如何阻碍 当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”
结果如何 阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化快慢，这种变化将继续进行
特别提醒：“阻碍”的实质，是实现了其他形式的能向电能的转化，这和能的转化与守恒相吻合．如果不是“阻碍”，将违背能量守恒，可以得出总能量同时增加的错误结论．
3．楞次定律含义的推广
(1)若由于相对运动导致电磁感应现象，则感应电流的效果阻碍该相对运动，简称口诀：“来拒去留”．
(2)若电磁感应致使回路的面积有收缩或扩张的趋势，则收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化，即磁通量增大时，面积有收缩趋势，磁通量减少时，面积有增大趋势，简称口诀：“增缩减扩”．
特别提醒：判断回路面积的变化趋势时，若穿过闭合回路的磁感线皆朝同一方向，既可由一般步骤判断，也可根据楞次定律的推广含义判断，若闭合回路所围面积内存在两个方向的磁场，则不宜采用楞次定律的推广含义判断、应根据一般步骤判断．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1. (2011年宁夏高二检测)如图1－4－2所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下．当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)( )
A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引
B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥
C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引
D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥
图1－4－2
解析：选B.当磁铁向下运动时，穿过闭合电路的磁通量增加，原磁场方向在线圈中心轴线方向上竖直向下，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即竖直向上，根据右手螺旋定则可以判断该线圈中的电流方向与题图所示方向相同．通电线圈的上端为N极，故磁铁与线圈相互排斥．
二、楞次定律与右手定则的区别及联系
楞次定律 右手定则
区
别 研究
对象 整个闭合回路 闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体
适用
范围 各种电磁感应现象 只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况
应用 用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便 用于导体切割磁感线产生电磁感应的现象较方便
联系 右手定则是楞次定律的特例
特别提醒：(1)楞次定律判断的电流方向也是电路中感应电动势的方向，右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向．若电路是开路，可假设电路闭合，应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向．
(2)在分析电磁感应现象中电势高低时，一定要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源．在电源内部，电流方向从低电势处流向高电势处．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．如图1－4－3所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向内．一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面方向由左侧位置运动到右侧位置，则( )
图1－4－3
解析：选AD.只有导线框的cd边或ab边在磁场中运动时电路中才有感应电流，所以，cd边在磁场中切割磁感线时，用右手定则判断知感应电流方向为abcda，ab边在磁场中切割磁感线时，产生的感应电流方向为adcba；由楞次定律知，当线框进入时会受到阻碍，线框所受的安培力与运动方向相反，即向左；当线框离开磁场时，线框同样会受到阻碍，所受的安培力方向向左．综上所述，选项A、D正确．
课堂互动讲练
利用楞次定律判定电流方向
例1
如图1－4－4所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则电路中( )
图1－4－4
A．始终有感应电流自a向b流过电流表G
B．始终有感应电流自b向a流过电流表G
C．先有自a向b的感应电流，后有自b向a的感应电流流过电流表G
D．不会产生感应电流
【精讲精析】 楞次定律中的“阻碍”并不是“相反”，而是当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同．
【答案】 C
【方法总结】 该题是楞次定律的简单应用，应用楞次定律时，应依次确定以下几个物理量，即：引起感应电流的磁场→引起感应电流的磁通量的变化→感应电流的磁场方向→感应电流的方向．
利用楞次定律判断导体的运动情况
例2
如图1－4－5所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是( )
图1－4－5
A．向右运动 B．向左运动
C．静止不动 D．不能判定
【精讲精析】 法一：阻碍相对运动法．
产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用力可概括为四个字“来拒去留”．磁铁向右运动时，铜环产生的感应电流总是阻碍导体间的相对运动，则磁铁和铜环间有排斥作用．故A正确．
法二：电流元受力分析法．
如图1－4－6所示，当磁铁向环运动时，由楞次定律判断出铜环的感应电流方向，把铜环的电流等效为多段直线电流元，取上、下两小段电流元进行研究，由左手定则判断出两段电流元的受力，由此可判断整个铜环所受合力向右．故A选项正确．
图1－4－6 图1－4－7
法三：等效法．
如图1－4－7所示，磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为条形磁铁，而两磁铁有排斥作用．故A正确．
【答案】 A
【方法总结】 本例列出了判断感应电流受力及其运动方向的方法，并进一步从多个角度深刻理解楞次定律中阻碍的含义，虽然方法不同，但本质都是楞次定律，只有领会其精髓，才能运用它进行正确的判断．深刻理解楞次定律中“阻碍”的含义是灵活运用楞次定律进行分析判断的前提．
变式训练1 如图1－4－8所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置于导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
图1－4－8
A．P、Q将相互靠拢
B．P、Q将相互远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
解析：选AD.条形磁铁接近回路的过程中，磁通量增大，由“阻碍”的含义可知，P、Q相互靠拢，阻碍磁通量增大，排斥磁铁，阻碍其靠近，故正确选项为A、D.
如图1－4－9所示装置中，L1、L2为闭合铁芯，cd杆原来静止．当ab 杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动( )
楞次定律、右手定则、左手定则的综合应用
例3
图1－4－9
A．向右匀速运动 B．向右加速运动
C．向左加速运动 D．向左减速运动
【自主解答】 ab匀速运动时，ab中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd保持静止，A不正确；ab向右加速运动时，L2中的磁通量向下增大，L2中感应电流产生的磁场方向向上，故通过cd的电流方向向下，cd向右移动，B正确；同理得C不正确，D正确．
【答案】 BD
【方法总结】 对于“二级感应”问题，可参考如下规律：ab棒向右匀加速、向左匀减速运动，cd中电流方向相同；ab棒向右匀减速、向左匀加速运动，cd中电流方向相同．但这两种情况中cd电流方向相反．
变式训练2 如图1－4－10所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是( )
图1－4－10
A．向右加速运动 B．向左加速运动
C．向右减速运动 D．向左减速运动
解析：选BC.设PQ向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线从下至上，若PQ向右加速运动，则穿过的磁通量增加，用楞次定律判定可知，感应电流从N流向M，用左手定则判定可知MN是向左运动，可见A不正确．若PQ向右减速运动，则穿过L1的磁通量减少，用楞次定律判定可知感应电流从M流向N，用左手定则判定可知MN是向右运动，可见C正确．同理，设PQ向左运动，用上述类似方法可判定B正确而D错误．本题应选B、C.
知能优化训练
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