高中人教版 (2019)楞次定律示范课课件ppt

这是一份高中人教版 (2019)楞次定律示范课课件ppt，共58页。PPT课件主要包含了基础导学研读教材，B减小线圈扩张，随堂演练达标检测等内容，欢迎下载使用。
核心素养目标物理观念：理解楞次定律的内容和本质、右手定则科学思维：运用楞次定律和右手定则判断感应电流方向科学探究：探究感应电流的方向科学态度与责任：认识楞次定律的实际应用，体会探索自然需要严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度
知识点一　影响感应电流方向的因素1．实验探究：分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈，如图甲、乙、丙、丁所示，记录感应电流的方向如下．
表2　磁通量减小时的情况
表1　磁通量增大时的情况
2．结论(1)当线圈内磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向________，阻碍磁通量的增加．(如图甲)(2)当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向________，阻碍磁通量的减少．(如图乙)
建议到实验室，通过实验探究影响感应电流方向的因素．在进行实验时，要特别注意如下几点：①要明确实验目的，即明确要探究的物理问题．②要根据实验目的设计实验方法．③选取合适的实验器材，连接实验装置．④实验操作的同时记录观察到的现象，得出探究结论． 警示要区分两个磁场，即感应电流的磁场和引起感应电流的磁场(原磁场)．
知识点二　楞次定律感应电流具有这样的方向，即感应电流的________总要阻碍引起感应电流的________的变化． 
知识点三　右手定则1．内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指________，并且都与手掌在
同一个平面内；让磁感线从________进入，并使拇指指向________的方向，这时________所指的方向就是感应电流的方向．2．适用范围：右手定则适用于闭合回路中一部分导线做____________________时产生感应电流的情况．
因果关系磁通量变化 感应电流 感应电流的磁场 磁通量的变化．右手定则的几个关键点掌心——磁感线穿入；拇指——指向导线运动的方向；四指——指向感应电流的方向；拇指与四指垂直——导线运动方向与感应电流的方向始终垂直
【思考辨析】(1)感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反．(　　)(2)楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的原因相对抗．(　　)(3)电路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用．(　　)(4)右手定则只适用于导线切割磁感线产生感应电流的情况．(　　)(5)任何感应电流方向的判断既可使用楞次定律，又可使用右手定则．(　　) 
要点一　对楞次定律的理解1．能量关系：楞次定律符合能量守恒定律．感应电流的磁场在阻碍磁通量变化或阻碍磁体和螺线管间的相对运动的过程中，产生感应电流，机械能转化成了电能．
课堂互动，合作探究
2．楞次定律中“阻碍”的含义
警示：“阻碍”“阻止”“相反”①阻碍不是阻止，最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化，是“阻而未止”．②阻碍不是相反．当引起感应电流的磁通量增加时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反；当引起感应电流的磁通量减少时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同(增反减同)．③涉及相对运动时，阻碍的是导体与磁体的相对运动，而不是阻碍导体或磁体的运动．
[例1]　关于楞次定律，下列说法正确的是(　　)A．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B．闭合回路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用C．原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向D．感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化 
解析：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，选项A正确；闭合回路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项B错误；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项C错误；当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误．
练1　(多选)关于楞次定律，下列说法中正确的是(　　)A．感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反B．感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同C．感应电流的磁场方向与磁通量增大还是减小有关D．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量变化
解析：感应电流的磁场并不阻碍磁通量，而是阻碍原磁场的磁通量变化，D正确；当磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，A、B错误；感应电流的磁场方向取决于引起感应电流的磁通量是增加还是减小，C正确．
点拨楞次定律没有直接给出感应电流的方向，而是告诉我们判断感应电流方向的基本原则． 
要点二　感应电流方向的判断
如图所示，导体框架放在匀强磁场中，导体棒bc放在框架上，向右做切割磁感线运动，怎样判断感应电流的方向？
提示：法一　应用楞次定律判断感应电流的方向，回路中的磁通量是向下增加，感应电流的磁场阻碍向下增加，所以感应电流的方向为a→d→c→b→a.法二　应用右手定则判断感应电流的方向．导体棒bc向右做切割磁感线运动，由右手定则可得，导体棒bc中的电流方向为c→b，回路中感应电流的方向为a→d→c→b→a.
点拨：右手定则和楞次定律的选择原则：当闭合电路中的磁场变化时，判断整个电路的感应电流的方向时宜用楞次定律；当闭合电路中的一部分导线做切割磁感线运动时，判断感应电流的方向时宜用右手定则．
探究总结：楞次定律与右手定则的比较
题型1　楞次定律的应用[例2]　如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管，则电路中(　　)
A．始终有感应电流自a向b流过电流表GB．始终有感应电流自b向a流过电流表GC．先有a→G→b方向的感应电流，后有b→G→a方向的感应电流D．将不会产生感应电流
解析：条形磁铁从左边进入螺线管的过程中，穿过螺线管的磁通量不断增加，根据楞次定律，感应电流的方向是a→G→b.条形磁铁从螺线管中向右穿出的过程中，穿过螺线管的磁通量不断减小，根据楞次定律，感应电流的方向是b→G→a，故选项C正确．
练2　某磁场的磁感线如图所示，有一闭合铝质线圈自图示位置A落至位置B，在下落的过程中，自上向下看，铝质线圈中的感应电流方向是(　　)A．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向B．先沿逆时针方向，再沿顺时针方向C．始终沿顺时针方向D．始终沿逆时针方向 
解析：在下落过程中，磁感应强度先增大后减小，所以穿过线圈的磁通量先增大后减小．线圈从A处落到中间位置处，穿过线圈的磁通量增大，感应电流产生的磁场方向向下，所以感应电流的方向为顺时针．线圈从中间位置处落到B处，穿过线圈的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向上，所以感应电流的方向为逆时针．由以上的分析可知，A正确，B、C、D错误．
楞次定律判断感应电流方向“四步曲”
题型2　右手定则的应用[例3]　(多选)如图所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中．现垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，下列关于导体棒MN中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是(　　)A．感应电流的方向是N→M　　　　　　　　　B．感应电流的方向是M→NC．安培力水平向左 D．安培力水平向右
解析：法一：由右手定则易知，MN中感应电流方向是N→M，再由左手定则可判知，MN所受安培力方向垂直导体棒水平向左．法二：由楞次定律知，感应电流的产生，必然阻碍引起感应电流的原因．本题中，感应电流是由于MN相对于磁场向右运动引起的，则安培力必然阻碍这种相对运动，由安培力既垂直于电流又垂直于磁场方向可判知，MN所受安培力方向必然垂直于MN水平向左，再由左手定则，容易判断出感应电流的方向是N→M，选项A、C正确．
如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时(　　)A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生B．整个环中有顺时针方向的电流C．整个环中有逆时针方向的电流D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流
解析：由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D.
要点三　楞次定律的应用拓展
如图甲所示，磁铁插入线圈，电流表指针偏转；如图乙所示，磁铁靠近闭合金属圆环，圆环远离磁铁．请解释图中“阻碍”的表现形式：(1)甲图“增反减同”；(2)乙图“来拒去留”．
提示：(1)甲图中，线圈所处的磁场向下，当条形磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律可判断感应电流为逆时针方向(从上向下看)感应电流产生的磁场向上，与原磁场方向相反，即“增反减同”．(2)乙图中，线圈所处的磁场向左，当条形磁铁向右运动，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律，线圈中产生的感应电流为顺时针(从左向右看)，感应电流产生的磁场与条形磁铁排斥，即“来拒去留”． 
拓展①阻碍原磁通量变化—“增反减同”
磁铁靠近线圈，B感与B原反向
②阻碍相对运动——“来拒去留”
磁铁靠近，是斥力，磁铁远离，是引力③使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”
题型1　阻碍原磁通量的变化(增反减同)[例4]　如图甲所示的闭合圆线圈放在匀强磁场中，t＝0时磁感应强度垂直线圈平面向里，磁感应强度随时间变化的关系图像如图乙所示．则在0～2 s内线圈中感应电流的方向为(　　)
A．逆时针　 B．先逆时针后顺时针C．顺时针 D．先顺时针后逆时针
解析：将0～2 s时间段划分为两段：0～1 s内，线圈中磁场的磁感应强度为正，磁感应强度垂直线圈平面向里且磁通量减小，由“增反减同”可知，感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知，感应电流的方向为顺时针；1～2 s内，线圈中磁场的磁感应强度为负，磁感应强度垂直线圈平面向外且磁通量增大，由“增反减同”可知，感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知，感应电流的方向仍为顺时针．所以选项C正确．
[例5]　如图所示，当条形磁铁突然向闭合铜环运动时，铜环的运动情况是(　　)A．向右摆动B．向左摆动C．静止D．竖直向上运动 
解析：解法一　(等效法)磁铁向右运动，铜环中产生的感应电流可等效为如图所示的小磁针．显然，由于两磁体间的排斥作用，铜环将向右摆动，选项A正确．解法二　由于磁铁相对铜环向右运动而产生电磁感应，由楞次定律可知，铜环中的感应电流的磁场将阻碍由于磁铁的靠近而引起的磁通量的增加，铜环将向右运动而阻碍这种相对运动，选项A正确．
解法三　如图所示，当磁铁向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，由楞次定律判断出铜环中感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反，即向右，根据安培定则可判断出感应电流方向，从左侧看为顺时针方向，把铜环中的电流等效为若干段非常短的直线电流元，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方向向右，故A项正确．
题型3　通过改变线圈面积来“阻碍”原磁通量的变化(增缩减扩)[例6]　如图所示，一个有弹性的闭合金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直平面内，当通电直导线中电流增大时，圆环的面积S和橡皮绳的长度l的变化情况是(　　)A．S增大，l变长 B．S减小，l变短C．S增大，l变短 D．S减小，l变长
解析：当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增大：一是用缩小圆环面积的方式进行阻碍；二是用远离直导线的方式进行阻碍．故D正确．
练4　如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环．圆环初始时静止．将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到(　　)
A．拨至M端或N端，圆环都向左运动B．拨至M端或N端，圆环都向右运动C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动
解析：左侧线圈通电后相当于条形磁铁，形成的磁场相当于条形磁铁的磁场，将图中开关闭合时，线圈及金属圆环内磁场由0开始增加，根据楞次定律可知，金属圆环将向磁场弱的方向移动，即向右移动．圆环移动方向与开关拨至M或拨至N无关．故选B项．
点拨楞次定律拓展应用的基本思路：①明确引起感应电流的原因和结果．②根据“结果反抗原因”，判断安培力的方向、导体的运动、线圈的收缩或扩张等．题型2　阻碍导体间的相对运动(来拒去留)
1．如图所示，在匀强磁场中有一个用比较软的金属导线制成的闭合圆环．在此圆环的形状由圆形变成正方形的过程中(　　)
A．环中有感应电流，方向a→d→c→bB．环中有感应电流，方向a→b→c→dC．环中无感应电流D．条件不够，无法确定
解析：由圆形变成正方形的过程中，面积减小，磁通量减小，由楞次定律可知，正方形中产生a→d→c→b方向的电流，A对．
2．(多选)如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是(　　)
解析：根据楞次定律可确定感应电流的方向：对C选项，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向——向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加；(3)感应电流产生的磁场方向——向下；(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同．综合以上分析知，选项C、D正确． 
3．如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外．一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2.则(　　)
A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→aB．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→aC．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左
解析：导线框进入磁场时，cd边切割磁感线，由右手定则可知，电流方向沿a→d→c→b→a，这时cd边受到的安培力作用由左手定则可判断其受力方向向左；在导线框离开磁场时，ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动，同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为a→b→c→d→a，这时安培力的方向仍然向左．
4．如图所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁．当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是(　　)A．铝环有收缩趋势，对桌面压力减小B．铝环有收缩趋势，对桌面压力增大C．铝环有扩张趋势，对桌面压力减小D．铝环有扩张趋势，对桌面压力增大
解析：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合导体环内的磁通量增大，依据楞次定律的“增缩减扩”和“来拒去留”知线圈的面积有收缩的趋势，同时远离磁铁，故增大了和桌面的挤压程度，从而使导体环对桌面压力增大，故B正确．
5．如图所示，在同一平面内有A、B两闭合金属圆环，圆环A通有顺时针方向的电流．若圆环A中的电流突然增大，关于圆环B，下列说法中正确的是(　　)A．将产生逆时针的感应电流，有扩张的趋势B．将产生顺时针的感应电流，有收缩的趋势C．将产生顺时针的感应电流，有扩张的趋势D．将产生逆时针的感应电流，有收缩的趋势
解析：当圆环A中通有不断增大的顺时针方向的电流时，穿过圆环B的磁通量垂直向里，且增大，根据楞次定律，圆环B产生逆时针方向的电流，由于穿过圆环B的磁通量增大，根据楞次定律的另一种表述，圆环B有扩张的趋势，阻碍磁通量的增加，选项A正确，B、C、D错误．
6．如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是(　　)A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向