2020-2021学年第二章 电磁感应1 楞次定律教学设计

这是一份2020-2021学年第二章 电磁感应1 楞次定律教学设计，共9页。教案主要包含了影响感应电流方向的因素，楞次定律等内容，欢迎下载使用。


本节课是是本章的教学的重点和难点。本节课是以其中一个实验为研究对象进一步探究感应电流的方向，在探究过程中所涉及的因素很多，如原磁场的方向、磁通量变化、线圈的绕向、感应电流方向和感应电流的磁场方向，关系复杂，而且它们之间关系隐蔽，逻辑性和概括性很强，对高中二年级的学生来讲，学习起来有一定的难度。
物理观念：理解楞次定律的内容及实质.
科学思维：能运用楞次定律判断感应电流的方向，解答有关问题
科学探究：体验楞次定律实验探究过程
科学态度与责任：感受科学家对规律的研究过程，学习他们对工作严肃认真不怕困难的科学态度。
1、教学重点：理解楞次定律的内容及实质，掌握利用楞次定律解决问题的方法
2、教学难点：引导学生分析实验数据，发现以感应电流的磁场作为“中介”来确定感应电流的方向
线圈、磁铁、电流计、导线若干、多媒体课件等
知识回顾：
感应电流的产生条件是什么？
只要使闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会有感应电流产生.
（1）电路闭合
（2）磁通量发生变化
设置情景，引入课题
神奇的铜管
教师拿出一根铜管和一个小磁铁和铁块，请两位同学上台表演接物游戏，让男同学接住从铜管穿过的铁块，男同学接不住，然后把铁块偷偷换成强磁铁，让女同学去接住从铜管穿过的磁铁，结果女同学很轻易就接住了
教师提问：为什么男同学接不住而女同学可以接住？
引导学生思考。
最后老师揭开谜底
教师提问：为什么磁铁通过铜管会变慢，如何解释这个现象？要解释这些让我们进入本堂课的学习
我们可以将铜管看成是无数匝线圈，现在进入我们今天的探究
猜想与假设：
在关于电磁感应的实验中，也许你已经注意到，不同情况下产生的感应电流的方向是不同的。那么，感应电流的方向由哪些因素决定?遵循什么规律?下面通过实验来探究这个问题。
一、影响感应电流方向的因素
实验准备
1、确定线圈的绕向
2、确定电表指针的偏转和电流方向的关系
实验探究
实验1：找出电流表中指针偏转方向和电流方向的关系
结论：电流从哪侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏。
实验2：
上面的实验用简单的图表示为：
学生开始实验，教师在教室巡视并对实验进行指导，对学生的结论进行启发提示。
教师提问：从刚才的探究实验中可以得出怎样的结论？
选择典型的小组代表进行展示并鼓励
学生可能的实验结论：N极向下插入或S极向上抽出时，感应电流方向相同；N极向上抽出或S极向下插入时，感应电流方向相同。（可能）
教师启发引导：尝试用更有代表性的语言描述
这个结论大体可以描述磁通量变化和感应电流方向的关系，但是有没有更简洁和更具有普遍意义的描述，引导学生换一个角度思考这个问题，带领学生找到“中介”感应电流的磁场，让学生在表格中记录感应电流的磁场方向。
通过上面的探究对比，大家可以得出怎样的结论？
引导学生得出结论：磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
教师引导学生分析感应电流的磁场对原磁通量的变化的作用，引导学生从阻碍的角度对它进行理解。
三、楞次定律
教师简单介绍楞次的生平，引导学生学习楞次敏锐的察觉能力和坚持不懈的精神。
1、内容：
感应电流具有这样的方向，即感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
引导学生欣赏物理规律的简洁美。
教师提问：在楞次定律中大家觉得关键词是什么？ 阻碍 变化
2、对楞次定律的理解
教师启发引导：如何理解“阻碍”“变化”的含义：
（1）谁在阻碍谁的变化？ 感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化。
（2）如何阻碍？ 当磁通量增加时，阻碍磁通量增加； 当磁通量减少时，阻碍磁通量减少。带领学生最终总结出“增反减同”
（3）能否阻止？ 延缓了增加和减少磁通量的时间。
楞次定律符合能量守恒定律
从楞次定律可知，感应电流总要阻碍磁铁相对于螺线管的运动。
当把磁铁移进螺线管时，外力要克服磁铁和螺线管间的斥力做功，消耗机械能，产生的电能是从机械能转化而来的。
当让磁铁离开螺线管时，外力要克服磁铁和螺线管间的引力做功，消耗机械能，产生的电能是从机械能转化而来的。
※判断感应电流方向的步骤：
①明确原磁场方向
②明确穿过闭合电路磁通量是增加还是减少
③根据楞次定律确定感应电流的磁场方向
最后：利用安培右手定则判断感应电流方向
【例题1】法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示，软铁环上绕有M、N两个线圈，当M线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？
【例题2】如图2.1-5所示，在通有电流I的长直导线附近有一个矩形线圈 ABCD，线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧，垂直于导线左右平移时，其中产生了A→B→C→D→A方向的电流。已知距离载流直导线较近的位置磁场较强。请判断：线圈在向哪个方向移动？
练： 通电直导线与矩形线圈在同一平面内，当线圈远离导线时，判断线圈中感应电流的方向.
如图所示，当条形磁铁突然向闭合铜环运动时，铜环里产生的感应电流的方向怎样？铜环运动情况怎样？
楞次定律表述二：“来拒去留”
思考与讨论
如图，假定导体棒CD向右运动。
1.我们研究的是哪个闭合导体回路？
2.当导体棒CD向右运动时，穿过这个闭合导体回路的磁通量是增大还是减小？
3.感应电流的磁场应该是沿哪个方向的？
4.导体棒CD中的感应电流是沿哪个方向的？
三、右手定则
1、右手定则:伸开右手,使拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在同一平面内; 让磁感线从掌心进入, 拇指指向导体运动的方向, 四指所指的方向就是感应电流的方向.
适用范围:闭合电路一部分导体切割磁感线产生感应电流.
楞次定律与右手定则的比较
判断“力”用“左手”,判断“电”用“右手”
“四指”和“手掌”的放法和意义是相同的，唯一不同的是拇指的意义.
课堂练习
1、如图所示，当滑动变阻器R的滑片向右滑动时，则流过R′的电流方向是_____。
2.两平行长直导线都通以相同电流，线圈abcd与导线共面，当它从左到右在两导线之间移动时，其感应电流的方向如何?
线圈所在空间内的磁场分布如图，
当线圈从左往右运动时，穿过它的磁通量先减小，原磁场方向为垂直纸面向里，所以感应磁场方向为垂直纸面向里，由安培定则可知，感应电流方向为顺时针方向；
后来磁通量又逐渐增大，原磁场方向为垂直纸面向外，所以感应磁场方向为垂直纸面向里，由安培
定则可知，感应电流方向为顺时针方向。
线圈中感应电流的方向始终为顺时针方向
3、如图所示，匀强磁场B中，放置一水平光滑金属框架，有一根金属棒ab与导轨接触良好，在外力F的作用下匀速向右运动，分析此过程中能量转化的情况。
1、由右手定则判定ab棒上感应
电流的方向应由b
2、由左手定则判断ab在磁场中受到的安培力的方向是水平向左的。
外力做正功，消耗外界能量，完全用来克服安培力做功，转化成闭合回路中的电能，最后转化成内能。
同学们还记得我们上课之前做了一个游戏，通过本节课的学习，谁来分析一下：磁铁为何缓慢下落？
总 结
1.楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
2.理解应用：“增反减同”
3.楞次定律表述二:“来拒去留”
X&X
教学设计按 “实验激发兴趣—小组合作探究—师生互动推演—概括生成规律—规律应用延伸”的设计思路进行设计。在师生互动推演阶段，遵循学生的认知规律，把探究过程分两步进行，先探究电流方向和磁通量变化之间的关系并得出结论，然后从结论的简洁性和普遍性的角度思考，引导学生换个角度从“中介”感应电流磁场的角度做表述，从而引导学生归纳出楞次定律的简洁表述。