高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第四章 电磁感应3 楞次定律教学设计及反思

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楞次定律的应用楞次定律是高中物理中的一个重要知识点，但同时也是一个难点，要想正确利用楞次定律解题，首先就得正确理解楞次定律。（一）正确理解楞次定律楞次定律揭示了判定感应电流方向的规律，即“感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。”“阻碍”两字是该定律的核心，只有深刻理解“阻碍”的含义，才能正确掌握定律的实质。①阻碍不是“阻止”，因磁通量的变化是引起感应电流的必要条件，若这种变化被阻止，也就不可能继续产生感应电流了。其实质是感应电流的磁场阻碍了原磁通量的变化速率。②阻碍不是“相反”，如果将阻碍理解成感应电流的磁场总是与原磁场方向相反，则楞次定律就违背了电磁感应现象也必须符合能量守恒定律这个自然界的基本法则。正确的是当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁通量减弱时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，可归纳为“增反减同”。③楞次定律与右手定则的应用对象不同，楞次定律的研究对象是整个回路，而右手定则却是一段做切割磁感线运动的导线。但二者是统一的。解题时应根据研究对象的不同灵活选择。④从能量角度理解，能量守恒是自然界的普遍规律，能量的转化是通过做功来量度的，这一点正是楞次定律的根据所在，实际上楞次定律是能量转化和能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。⑤从力的角度理解，由能量观点可以推论出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”。（二）楞次定律的应用①判断感应电流的方向【例1】如图（1）所示，水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的正上方水平移动，并保持bc边在纸外，ad边在纸内。由图中位置A经过中心位置B到达位置C，在这个过程中，线圈的感应电流方向如何？【解析】对于此类定性判断的问题，应用楞次定律比应用右手定则方便得多。如图（2）所示，线圈从位置A到位置B时，穿过线圈的磁通量减小且向下，所以感应电流的磁场与原磁场的方向相同，感应电流从a→d→c→b→a；而从位置B到位置C时，穿过线圈的磁通量增加且向上，所以感应电流的磁场与原磁场的方向相反，感应电流仍从a→d→c→b→a，即俯视为顺时针方向。②判断相对运动情况在电磁感应现象中，由于产生感应电流会引起以下两种效果：（1）感应电流形成的磁场总是阻碍原磁场的变化。（楞次定律的第一种表述）。（2）由于产生感应电流而受安培力作用，安培力作用的效果同样要阻碍磁通量的变化。这就是说，感应电流的效果总是阻碍原磁通量的变化（楞次定律的第二种表述）。 这里安培力的效果，主要有两种表现： （1）阻碍线圈与产生原磁场的物体（磁铁、通电导线）之间的相对运动，简要概括为四个字“来拒去留”。有时也会引起它们之间的相对运动。（2）使线圈面积有增大或减小的趋势。运用这些规律从安培力的效果分析问题可以独辟蹊径，达到出神入化的境界。【例2】如图（3）所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑行时，线框ab将：A、保持静止不动  B、逆时针转动  C、顺时针转动D、发生转动，但因电源极性不明无法确定转动方向【解析】当P向右滑行时，穿过线框的磁通量减小，线框中出现感应电流。在安培力作用下，线框应顺时针转动，因只有这样才能阻碍磁通量减少，故正确的答案为C。【例3】如图（4）所示，a、b、c、d为四根相同的铜棒，c、d固定在同一水平面上，a、b对称地放在c、d棒上，接触良好，o点为四根棒所围成矩形的几何中心。一条形磁铁沿竖直方向向o点落下，则棒a、b可能：A、保持静止 B、分别远离o点 C、分别向o点靠近D、S极插入时靠近o点，N极插入时远离o点【解析】无论磁铁的哪个磁极在下方，磁铁向下移，都将导致穿过回路的磁通量增加。导线在安培力作用下运动的结果应是阻碍原磁通量的增加，所以a、b棒应向o点靠近，故正确的答案为C。③判定电势的高低在电磁感应现象中产生感应电动势的那部分导体相当于电源，在闭合电路中电源内部的电流方向由负极流向正极。故只要利用楞次定律判断出闭合电路中感应电流的方向，就知道了产生感应电动势的那部分导体哪端的电势高。当电路不闭合时，只需想象为闭合即可。【例4】如图（5）所示，螺线管的导线两端分别与两平行的金属板相接，一个带负电的小球用细线悬挂在两板之间，并处于静止状态，若条形磁铁突然插入线圈时，小球将如何运动？【解析】此题关键是判断出两极板电势的高低，设想整个回路在A、B处闭合，由楞次定律可知感应电流的方向由B经螺线管流向A。而线圈是产生感应电动势的电路，相当于电源，故A板带正电，B板带负电，小球受电场力向左，向A板摆动。④解决自感现象中的有关问题所“自感”，就是线圈的自身电流发生变化时，线圈的本身就感应出感应电动势（或电路闭合，就产生感应电流），这个自感电动势（或自感电流）总是阻碍原电流的变化（楞次定律的第三种表述）。【例5】如图（6）所示的电路，和是两个相同的小电珠，L是一个自感系数相当大的的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在电键K接通和断开时，灯泡和先后亮暗的顺序是：A、接通时先达最亮，断开时后暗； B、接通时先达最亮，断开时后暗；C、接通时先达最亮，断开时先暗； D、接通时先达最亮，断开时先暗；【解析】当电键K接通时，和应该同时亮，但由于自感现象的存在，流过线圈的电流由零变大时，线圈上产生自感电动的方向是左边为正极，右边为负极，使通过线圈的电流从零开始慢慢增加，故开始瞬间电流几乎全部从通过，该电流又将同时分路通过和R。故先达最亮，经一段时间后，和达到一样亮。当电键K断开时，立刻熄灭，而对于，由于通过线圈的电流突然减弱，线圈中产生自感电动势（右端为正极，左端为负极）使线圈L和组成的闭合电路有感应电流；故后灭。正确的答案为A。因此，分析自感现象，关键是分清电流的变化，确定自感电动势的方向及怎样阻碍电流的变化。