選必2.2.1楞次定律學(xué)歷案

選必2.2.1楞次定律【內(nèi)容出處】人教版選擇性必修二第二章第1節(jié)【內(nèi)容要求】2.1.1探究影響感應(yīng)電流方向的因素，理解楞次定律。例1用能量的觀點(diǎn)解釋楞次定律?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，分析、歸納、概括、總結(jié)出楞次定律，體會(huì)歸納推理的科學(xué)方法，提升科學(xué)探究的能力。2.理解楞次定律，知道楞次定律是能量守恒定律的反映，會(huì)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。3.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)電流的方向?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】課前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材：條形磁體、線圈、電流計(jì)、鋁環(huán)、空心鋁管、圓柱形磁體。通讀課本，做好筆記。課中學(xué)習(xí)任務(wù)一：實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素活動(dòng)1：重溫實(shí)驗(yàn)，大膽猜想線圈與電流表相連，把條形磁體的某一個(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。插入N極插入S極抽出N極抽出S極電流方向（俯視）猜想：感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)？答案：穿過(guò)回路的磁通量的變化，插入或者拔出的磁極......（合理猜想，大膽假設(shè)，無(wú)關(guān)對(duì)錯(cuò)）活動(dòng)2：分析問(wèn)題，收集證據(jù)1.初步分析（1）對(duì)比甲、乙，穿過(guò)線圈的磁通量都在（增大或減?。艌?chǎng)的方向，（相同或不同），感應(yīng)電流的方向（相同或相反）。答案：增大、不同、不同（2）對(duì)比甲、丙，穿過(guò)線圈甲的磁通量在（增大或減?。?，穿過(guò)線圈丙的磁通量在（增大或減小），磁場(chǎng)的方向，（相同或不同），感應(yīng)電流的方向（相同或相反）。答案：增大、減小、相同、不同（3）對(duì)比甲、丁，感應(yīng)電流的方向（相同或相反），穿過(guò)甲線圈的磁通量（增大或減小），穿過(guò)丁線圈的磁通量（增大或減?。?，磁場(chǎng)的方向，（相同或不同）。答案：相同、增大、減小、不同2.轉(zhuǎn)換分析思路實(shí)驗(yàn)并不能直接顯示出感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的關(guān)系，我們應(yīng)該轉(zhuǎn)換研究問(wèn)題的角度，即比較同種物理量——磁通量。磁體周?chē)嬖诖艌?chǎng)，感應(yīng)電流也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。感應(yīng)電流磁場(chǎng)的磁通量與磁體磁場(chǎng)的磁通量有沒(méi)有聯(lián)系呢？由于線圈的橫截面積是不變的，磁通量的變化可以用磁場(chǎng)的變化來(lái)體現(xiàn)。感應(yīng)電流的方向與磁場(chǎng)的方向有關(guān)，我們應(yīng)該選擇磁體的磁場(chǎng)和感應(yīng)電流的磁場(chǎng)進(jìn)行分析。完成表格，給出結(jié)論。相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況原磁場(chǎng)方向磁通量的變化情況感應(yīng)電流方向（俯視）感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與磁通量變化間的關(guān)系結(jié)論答案：相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況原磁場(chǎng)方向向下向上向下向上磁通量的變化情況增大增大減小減小感應(yīng)電流方向（俯視）逆時(shí)針順時(shí)針順時(shí)針逆時(shí)針感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向向上向下向下向上感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與磁通量變化間的關(guān)系相反相反相同相同結(jié)論增反減同：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。任務(wù)二：楞次定律內(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。幾點(diǎn)理解：①誰(shuí)在阻礙？答案：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)②阻礙什么？答案：阻礙的是引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，不是阻礙原磁場(chǎng)，也不是阻礙原磁通量③如何阻礙？答案：當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量（原磁通量）增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)方向相反，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)反抗原磁通量的增加。當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量（原磁通量）減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)方向相同，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)補(bǔ)償原磁通量的增加。④能否阻止？答案：當(dāng)原磁通量的增加引起感應(yīng)電流時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，其作用僅僅使原磁通量的增加變慢了，但磁通量仍然在增加。當(dāng)原磁通量的減少引起感應(yīng)電流時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同，其作用僅僅使原磁通量的減少變慢了，但磁通量仍然在減少原磁通量是在阻礙中變化的，沒(méi)有變化也就沒(méi)有阻礙。⑤為何阻礙？答案：產(chǎn)生感應(yīng)電流的過(guò)程必須遵守能量守恒定律，這是能量轉(zhuǎn)化的必然結(jié)果。阻礙的作用是把其他形式的能量（或其他電路的電能）轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移）為感應(yīng)電流所在回路的電能，沒(méi)有這種阻礙就不能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移）。3.判定感應(yīng)電流的方向的思路實(shí)例1：總結(jié)思路法拉第最初發(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：①首先明確，我們用楞次定律研究的對(duì)象是線圈N和電流表組成的閉合導(dǎo)體回路；②線圈M中的電流在鐵環(huán)中產(chǎn)生的磁感線是順時(shí)針?lè)较虻?，這些磁感線穿過(guò)線圈N的方向是向下的，即線圈N中原磁場(chǎng)B0的方向是向下的；③開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間，鐵環(huán)中的磁場(chǎng)迅速減弱，線圈N中的磁通量減?。虎芨袘?yīng)電流的磁場(chǎng)Bi要阻礙磁通量的減小，所以，Bi的方向與B0的方向相同，即線圈N中Bi的方向也是向下的；⑤根據(jù)右手螺旋定則，由Bi的方向判定，線圈N中感應(yīng)電流Ii應(yīng)向右。規(guī)律總結(jié)：①明確閉合回路②判斷原磁場(chǎng)的方向③判斷磁通量的變化④根據(jù)楞次定律得出感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向⑤運(yùn)動(dòng)安培定則確定感應(yīng)電流方向【練習(xí)】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：向左4.從能量守恒角度理解楞次定律實(shí)例：用繩吊起一個(gè)鋁環(huán)，用磁體的任意一極去靠近鋁環(huán)，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？把磁極從靠近鋁環(huán)處移開(kāi)會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？解釋發(fā)生的現(xiàn)象。答案：遠(yuǎn)離、靠近，能量守恒。阻礙的作用是把其他形式的能量(或其他電路的電能)轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)為感應(yīng)電流所在回路的電能，在這個(gè)過(guò)程中，能量總是守恒的楞次定律的深刻意義，正是在于它是能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的體現(xiàn)，而這種能量的轉(zhuǎn)化與守恒關(guān)系是通過(guò)"阻礙"作用具體體現(xiàn)出來(lái)的。在由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，楞次定律可以描述為"阻礙"物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)總之，從磁通變化的角度來(lái)看，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙原磁通的變化;從導(dǎo)體和磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)看，感應(yīng)電流總要阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)2：把一根長(zhǎng)1m左右的空心鋁管豎直放置，把一枚沒(méi)有磁性的圓柱形鐵塊(直徑略小于管道內(nèi)徑)從管上端放入管，很快就從管下端出來(lái)，類似自由落休，同樣把一枚磁性很強(qiáng)的圓柱形磁休(直徑略小于管道內(nèi)徑)從管端放入管口，過(guò)了許久才從管下端出來(lái)。提出問(wèn)題：是什么阻礙磁體的下落呢?磁體減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為什么能?答案：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，電能。任務(wù)三：右手定則活動(dòng)1：在下圖中，假定導(dǎo)體棒CD向右運(yùn)動(dòng)。1.我們研究的是哪個(gè)閉合導(dǎo)體回路？答案：CDEF2.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?。看鸢福涸龃蟾袘?yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)該是沿哪個(gè)方向的？答案：垂直紙面向外4.導(dǎo)體棒CD中的感應(yīng)電流是沿哪個(gè)方向的？答案;C到D活動(dòng)2：1.右手定則：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?！揪毩?xí)】CDEF是金屬框，框內(nèi)存在著如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)導(dǎo)體AB向右移動(dòng)時(shí)，請(qǐng)分別用楞次定律和右手定則判斷MNCD和MNFE兩個(gè)電路中感應(yīng)電流的方向。答案：C到D，