物理人教版高中選擇性必修二（2019年新編）2-1楞次定律 課件

第1節(jié)楞次定律第二章電磁感應知識點實驗：探究感應電流的方向實驗探究將螺線管與電流計組成閉合回路，分別將N極、S極插入、抽出線圈，如圖所示，記錄感應電流方向如下：1新知探究知識點實驗：探究感應電流的方向實驗探究1新知探究知識點實驗：探究感應電流的方向分析(1)線圈內(nèi)磁通量增加時的情況1新知探究圖號磁場方向感應電流的方向感應電流的磁場方向甲向下逆時針(俯視)向上乙向上順時針(俯視)向下知識點實驗：探究感應電流的方向分析(2)線圈內(nèi)磁通量減少時的情況1新知探究圖號磁場方向感應電流的方向感應電流的磁場方向丙向下順時針(俯視)向下丁向上逆時針(俯視)向上知識點實驗：探究感應電流的方向歸納結論當線圈內(nèi)磁通量增加時，感應電流的磁場阻礙磁通量的增加；當線圈內(nèi)磁通量減少時，感應電流的磁場阻礙磁通量的減少．1新知探究知識點楞次定律楞次定律的內(nèi)容感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化．2新知探究知識點楞次定律對楞次定律的理解(1)因果關系：楞次定律反映了電磁感應現(xiàn)象中的因果關系，磁通量發(fā)生變化是原因，產(chǎn)生感應電流是結果，原因產(chǎn)生結果，結果反過來影響原因．2新知探究知識點楞次定律(2)對“阻礙”的理解2新知探究知識點楞次定律楞次定律中的“阻礙”作用，正是能的轉化和守恒定律的反映，在克服這種阻礙的過程中，其他形式的能轉化為電能．2新知探究阻礙不是“阻止”，阻礙也不是“相反”，就磁通量而言，感應電流的磁場總是阻礙原磁場磁通量的變化(增反減同)．知識點楞次定律例：如圖所示，磁場垂直于紙面，磁感應強度在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布．一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O點，將圓環(huán)拉至位置a后無初速度釋放，在圓環(huán)從a擺向b的過程中()A．感應電流方向先逆時針后順時針再逆時針B．感應電流方向一直是逆時針C．感應電流方向先順時針后逆時針再順時針D．感應電流方向一直是順時針2新知探究知識點楞次定律【解析】在豎直虛線左側，圓環(huán)向右擺時磁通量增加，由楞次定律可判斷，感應電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相反，由安培定則可知感應電流方向為逆時針方向；擺過豎直虛線時，環(huán)中磁通量左減右增相當于方向向外的增大，因此感應電流方向為順時針方向；在豎直虛線右側向右擺動時，環(huán)中磁通量減小，感應電流的磁場與原磁場同向，可知感應電流為逆時針方向，因此只有A項正確．【答案】A2新知探究知識點楞次定律運用楞次定律判定感應電流方向的步驟(1)首先弄清原磁場的方向及閉合電路中磁通量的變化情況．(2)根據(jù)“阻礙”原則，判斷出感應磁場的方向．(3)由感應磁場的方向，利用安培定則判斷出感應電流的方向．2新知探究知識點楞次定律例：如圖所示，兩個大小不同的絕緣金屬圓環(huán)疊放在一起，小圓環(huán)有一半面積在大圓環(huán)內(nèi)，當大圓環(huán)通上順時針方向電流的瞬間，小圓環(huán)中感應電流的方向是()A．順時針方向B．逆時針方向C．左半圓順時針，右半圓逆時針D．無感應電流2新知探究知識點楞次定律解析：根據(jù)安培定則得，當大圓環(huán)中電流為順時針方向時，圓環(huán)所在平面內(nèi)的磁場是垂直于紙面向里的，而環(huán)外的磁場方向垂直于紙面向外，雖然小圓環(huán)在大圓環(huán)里外的面積一樣，但環(huán)里磁場比環(huán)外磁場要強，所以凈磁通量還是垂直于紙面向里的．由楞次定律知，感應電流的磁場阻礙垂直紙面向里方向的磁通量的增加，應垂直于紙面向外，再由安培定則得出小圓環(huán)中感應電流的方向為逆時針方向，B選項正確．答案：B2新知探究知識點右手定則內(nèi)容伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)．讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向，如圖所示．3新知探究知識點右手定則適用情況適用于閉合電路中部分導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流的情況．3新知探究右手定則與楞次定律的結果一致，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．知識點右手定則楞次定律與三個定則的比較在研究電磁感應現(xiàn)象時，經(jīng)常用到右手螺旋定則、左手定則，右手定則及楞次定律等規(guī)律．要想靈活運用“三定則一規(guī)律”，就必須明確這些規(guī)律的區(qū)別與聯(lián)系．3新知探究知識點右手定則(1)“三定則一規(guī)律”應用于不同的現(xiàn)象3新知探究基本現(xiàn)象應用的定則或規(guī)律運動電荷、電流產(chǎn)生的磁場右手螺旋定則磁場對運動電荷、電流的作用力左手定則電磁感應導線切割磁感線右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律知識點右手定則(2)左手定則與右手定則的區(qū)別3新知探究比較項目右手定則左手定則作用判斷磁場B、速度v、感應電流I方向關系判斷磁場B、電流I、磁場力F方向已知條件運動方向、磁場方向、感應電流方向任知其中二個電流方向、磁場方向、磁場力方向任知二個圖例因果關系因動而電因電而動應用實例發(fā)電機電動機知識點右手定則3新知探究使用時左手定則和右手定則很容易混淆，為了便于區(qū)分，可把兩個定則簡單地總結為“通電受力用左手，運動生電用右手”．簡稱為“通電左，生電右”．知識點右手定則(3)楞次定律與右手定則的比較3新知探究楞次定律右手定則區(qū)別研究對象整個閉合回路閉合回路的一部分，即做切割磁感線運動的導體適用范圍各種電磁感應現(xiàn)象只適用于導體在磁場中做切割磁感線運動的情況應用用于磁感應強度B隨時間變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象較方便用于導體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象較方便聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例知識點右手定則例：如圖所示，導體AB、CD可在水平軌道上自由滑動，且兩水平軌道在中央交叉處互不相通，當導體棒AB向左移動時()A．AB中感應電流的方向為A到BB．AB中感應電流的方向為B到AC．CD向左移動D．CD向右移動3新知探究知識點右手定則3新知探究【解析】由右手定則可判斷AB中感應電流A→B，CD中電流C→D，由左手定則可判定CD受到向右的安培力作用而向右運動．【答案】AD知識點右手定則3新知探究【方法總結】對于導體切割磁感線產(chǎn)生電磁感應的現(xiàn)象，應用右手定則判斷比較方便；對于磁感應強度B隨時間變化所產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象，應用楞次定律判斷比較方便．知識點右手定則3新知探究例：如圖所示，導線框abcd和通電直導線在同一平面內(nèi)，直導線通有恒定電流并通過ad和bc的中點，當線框向右運動的瞬間，則()A．線框中有感應電流，且按順時針方向B．線框中有感應電流，且按逆時針方向C．線框中有感應電流，但方向難以判斷D．由于穿過線框的磁通量為零，所以線框中沒有感應電流知識點右手定則3新知探究解析：此題可用兩種方法求解，借此感受右手定則和楞次定律分別在哪種情況下更便捷．解法一：首先由安培定則判斷通電直導線周圍的磁場方向(如圖所示)，因ab導線向右做切割磁感線運動，由右手定則判斷感應電流由a→b，同理可判斷cd導線中的感應電流方向由c→d，ad、bc兩邊不做切割磁感線運動，所以整個線框中的感應電流是逆時針方向的．知識點右手定則3新知探究解法二：同樣由安培定則判斷通電直導線周圍的磁場方向，由對稱性可知合磁通量Φ＝0；當導線框向右運動時，穿過線框的磁通量增大(方向垂直向里)，由楞次定律可知感應電流的磁場方向垂直紙面向外，再由安培定則判斷出感應電流按逆時針方向．故B選項正確．答案：B1．如圖，兩個線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關與電源連接，另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導線正上方，開關未閉合時小磁針處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是（）課堂訓練A．開關閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉動B．開關閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C．開關閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D．開關閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉動課堂訓練【答案】D【詳解】A．開關閉合后的瞬間，通過左邊線圈的磁感應強度向右增大，由于磁通量增大，由楞次定律和安培定則可知，直導線有通以由南指向北的感應電流，根據(jù)安培定則可知直導線上方的磁場方向垂直紙面向里，所以小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉動，A錯誤；BC．開關閉合并保持一段時間后，電流穩(wěn)定，左邊線圈沒有感應電流，所以小磁針的N極不會轉動，BC錯誤；課堂訓練【答案】D【詳解】D．開關閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間，通過左邊線圈的磁感應強度向右減小，由于磁通量減小，由楞次定律和安培定則可知，直導線有通以由北指向南的感應電流，根據(jù)安培定則可知直導線上方的磁場方向垂直紙面向外，所以小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉動，D正確。故選D。課堂訓練2．如圖所示，圓形導體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動變阻器連接成閉合回路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動，下列表述正確的是（）A．圈a中將產(chǎn)生順時針方向的感應電流（俯視）B．穿過線圈a的磁通量變小C．線圈a的面積有增大的趨勢D．線圈a對水平桌面的壓力將增大課堂訓練【答案】D【詳解】A．穿過線圈a的磁通量增加，方向向下，根據(jù)楞次定律可以判斷出線圈a中感應電流產(chǎn)生的磁場方向向上，感應電流方向為逆時針（俯視），故A錯誤；B．滑動變阻器的滑片P向下滑動時電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知通過線圈b的電流增大，則b產(chǎn)生的磁場增大，根據(jù)安培定則可知磁場方向向下，所以線圈a的磁通量向下增加，故B錯誤；課堂訓練【答案】D【詳解】CD．開始時，線圈a對桌面的壓力等于線圈a的重力，當滑片P向下移動時，穿過線圈a的磁通量向下增加，據(jù)楞次定律的推廣：“感應電流產(chǎn)生的效果總是阻礙引起感應電流的原因”可知只有線圈a面積減小或遠離線圈b時才能阻礙磁通量的增加，即線圈a有遠離b的趨勢，故線圈a對桌面的壓力增大，線圈a有縮小的趨勢，故C錯誤，D正確。故選D。課堂訓練3．玩滑板車是小朋友們最喜愛的一項運動，滑板車的豎梁和車把均由金屬材料制成。如圖所示，遼寧某女孩正在從南往北沿直線滑行，不考慮地磁偏角的存在，下列結論正確的是（）A．豎梁上A點比B點電勢低 B．豎梁上A點比B點電勢高C．車把左端的電勢比車把右端的電勢高 D．車把左右兩端的電勢差的大小與車速無關課堂訓練【答案】C【詳解】AB．因在遼寧地磁場有豎直向下的豎直分量，有由南向北的水平分量，則從南往北沿直線滑行時，AB不切割磁感線，即AB兩點電勢相等，選項AB錯誤；CD．根據(jù)右手定則可知，車把左端的電勢比車把右端的電勢高，且車速越大，電勢差越大，選項C正確，D錯誤。故選C。課堂訓練4．2020年9月1日消息，廣東清遠磁浮列車圓滿完成整車靜態(tài)調試運行試驗如圖1，圖2是磁浮的原理圖，圖2中甲是圓柱形磁鐵，乙是用高溫超導材料制成的超導圓環(huán)，將超導圓環(huán)乙水平放在磁鐵甲上，它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵甲的上方空中，若甲的N極朝上，在乙放入磁場向下運動的過程中（）課堂訓練A．俯視，乙中感應電流的方向為順時針方向；當乙穩(wěn)定后，感應電流消失B．俯視，乙中感應電流的方向為順時針方向；當乙穩(wěn)定后，感應電流仍存在C．俯視，乙中感應電流的方向為逆時針方向；當乙穩(wěn)定后，感應電流消失D．俯視，乙中感應電流的方向為逆時針方向；當乙穩(wěn)定后，感應電流仍存在課堂訓練【答案】B【詳解】磁懸浮是利用了同性磁極相互排斥的原理，在乙放入磁場向下運動的過程中，圓環(huán)內(nèi)的磁通量是增大的，由楞次定律可知圖2中超導圓環(huán)乙中的感應電流所激發(fā)的磁場的N極是向下的，由右手螺旋定則可知俯視時感應電流沿著順時針方向；由于超導體電阻為零，所以當乙穩(wěn)定后感應電流將仍然存在。故ACD錯誤，B正確。故選B。課堂訓練5．據(jù)新聞報道：2020年5月16日，廣西玉林一在建工地發(fā)生了一起事故，一施工電梯突然失控從高處墜落，此次電梯墜落事故導致了一些人員傷亡。為了防止類似意外發(fā)生，某課外研究性學習小組積極投入到如何防止電梯墜落的設計研究中，所設計的防止電梯墜落的應急安全裝置如圖所示，在電梯轎廂上安裝上永久磁鐵，電梯的井壁上鋪設線圈，該學習小組認為能在電梯突然墜落時減小對人員的傷害。關于該裝置，下列說法正確的是（）課堂訓練A．該小組設計原理有問題，當電梯突然墜落時，該裝置不可能起到阻礙電梯下落的作用B．當電梯突然墜落時，該安全裝置可使電梯停在空中C．當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時，閉合線圈A、B中電流方向相反D．當電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時，已經(jīng)穿過A閉合線圈，所以線圈A不會阻礙電