高中人教版 (新课标)3 楞次定律教案
展开年 级:高 二 学 科:物 理 教 师:刘 斌
课 题:楞次定律------感应电流的方向
教学目标:
知识目标:1.通过演示实验的观察、分析,总结出楞次定律
2.能初步应用楞次定律来判定感应电流的方向
3.从能量守恒的角度理解电磁感应现象和楞次定律,进一步认识能的转化和守恒定律的普遍意义
能力目标:通过观察实验现象,探索物理规律,培养学生观察、思考、归纳、
总结的逻辑思维能力
德育目标:通过学习楞次定律明白“实践是检验真理的唯一标准”
重 点:1.通过实验总结出楞次定律
2.应用楞次定律判定感应电流的方向
难 点:1.对演示实验现象进行分析、归纳,并总结出楞次定律
2.正确理解楞次定律中“阻碍”的含义
3.从能量守恒的角度理解电磁感应现象和楞次定律
教学过程:
[引入新课]
[教师]:首先我们一起来看个实验。
[视频]:①当条形磁铁反复穿过A环,A环随之运动;
当条形磁铁反复穿过B环,B环不随之运动。
②当铁棒反复穿过A、B环,A、B环不随之运动。
[提问]:
①当条形磁铁分别穿过A环和B环时,分别看到什么现象?当铁棒分别穿过A环和B环时,分别看到什么现象?
②当条形磁铁分别穿过A环和B环时,环中有无感应电流?为什么?当铁棒分别穿过A环和B环时,环中有无感应电流?为什么?
③条形磁铁在靠近或远离A环时,穿过A环的磁通量是怎样变化的?与A环间是“引力”还是“斥力” ?
[学生讨论]:
①当条形磁铁反复穿过A环时,A环随之运动;当条形磁铁反复穿过B环,B环不随之运动;当铁棒反复穿过A、B环时,A、B环不随之运动。
②当条形磁铁穿过A环时,A环中有感应电流,因为通过A环的磁通量发生变化;当条形磁铁穿过B环时,B环中没有感应电流,因为B环所构成的电路没有闭合;当铁棒分别穿过A环和B环时,A、B环中无感应电流,因为穿过A、B环的磁通量没有发生变化。
③当条形磁铁靠近A环时,穿过A环的磁通量增大,与A环间是“斥力”;当条形磁铁远离A环时,穿过A环的磁通量减少,与A环间是“引力”。
[教师]:为什么会出现这种现象呢?能不能利用磁通量的改变来判断感应电流的方向呢?本节课我们就来探索它们之间遵循的规律,即探索判断感应电流方向的方法。下面就请同学们利用桌面的器材来用实验法研究感应电流的方向与磁通量如何变化的关系。
[学生讨论所采用的合理的实验装置如右图所示]
[新课教学]
[教师]:这节课我们主要是要研究感应电流的方向,那就
必然要用到电流表。在以前的实验中,我们经常可以发现
电流表的指针有时向右偏转,有时却向左偏转,那么什么
时候向右偏转,什么时候又向左偏转?下面我们通过实验
来观察一下。
[演示]:辨明电流表G指针偏转方向与通入电流方向间的
关系。实验电路图如图3所示
[实验结论]:当电流由“+”接线柱流入时,表针向右偏转;
当电流由“-”接线柱流入时,表针向左偏转。
[教师]:下面我们就通过实验来探索判断感应电流方向的普遍适用的方法。
[学生活动]:分成两人一组进行实验,并把实验现象填入下表。
[实验现象]:原磁场与感应电流的磁场在磁铁插入时,方向相反,相互排斥;抽出时两磁场方向相同,相互吸引。
[师生共同分析]:感应电流的磁场对原磁场的这种阻碍作用可形象地表示为:来者“拒”,去者“留”。从磁通量的角度看,磁铁插入时,线圈中的原磁通量增加,而感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,阻碍它的增加;抽出时,原磁场磁通量减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,企图阻碍它减少。
[教师]:俄国物理学家楞次概括了各种实验结果,得到如下结论:凡是由磁通量的增加引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加;凡是由磁通量减少引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少,这是一个共同规律。这个结论简单概括为:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。这就是楞次定律。
[板书]:楞次定律
1.内容
[教师]:我们也可以把楞次定律简单概括成一句话:“增反减同”。即当原磁场的磁通量增加时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁场的磁通量减少时,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。
[注意]:1.“阻碍”不是阻止;
2.阻碍的是磁通量的“变化”,而不是阻碍磁通量,更不能解释为感应电流的磁场方向总与原磁场方向相反。当磁通量增加时,“阻碍增加”即感应电流磁场和原磁场相反,起抵消作用;当磁通量减少时,“阻碍减少”即感应电流的磁场和原磁场一致,起补偿作用。
[幻灯演示]:楞次的生平
[教师]:现在我们用楞次定律来解释之前那个视频中的实验现象。
[师生共同分析]:当条形磁铁靠近A环时,穿过A环的磁通量增大,这时A环所产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量增加,因而要跟原磁场方向相反,感应电流的磁场方向是垂直于纸面向外,故条形磁铁与A环间是“斥力”关系,A环要向纸内运动;当条形磁铁远离A环时,穿过A环的磁通量减少,这时A环所产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量减少,因而要跟原磁场方向相同,感应电流的磁场方向是垂直于纸面向内,故条形磁铁与A环间是“引力”关系,A环要向纸内运动。
[小结]:1.从磁通量变化的角度来看,感应电流总要阻碍磁通量的变化;
2.从导体和磁体的相对运动来看,感应电流总要阻碍相对运动。
[板书]:2.两种表述
[教师]:有了楞次定律,我们便可以用它来判断感应电流的方向了,下面我们来做一些练习。
[练习1]:金属杆AB紧贴着固定的金属轨道向右运动,则闭合电路ABCD中产生的感应电流方向如何?
[练习2]:线圈远离通电导线而去时,线圈中的感应电流方向如何?
[练习3]:导线AB、CD互相平行,在闭合开关S时,导线CD中的感应电流方向如何?
[教师]:可见,应用楞次定律解题的一般步骤是:
1、明确原磁场方向
2、明确穿过闭合回路的磁通量如何变化
3、由楞次定律确定感应电流的磁场方向
4、利用安培右手定则确定感应电流的方向
[教师]:下面我们再从能量转化的角度来分析一下。当条形磁铁靠近A环时,A环中感应电流所形成的磁场,在靠近条形磁铁的方向为N极,这个N极将排斥外来的条形磁铁,条形磁铁受到此排斥力还要靠近A环,则必用外力对磁铁做功以维持其运动速度,可见,此过程中,A环中的电能是由外部的机械能通过做功转化而来的。
反之,我们可以假想一下,若A环中感应电流方向与根据楞次定律判断得出的方向相反,则A环中感应电流所形成的磁场将与条形磁铁互相吸引,这样,无须外力参与,条形磁铁靠拢A环的速度将越来越大,则其动能将越来越大,这时,电路中产生的电能和磁铁获得的动能就找不到是由什么能量转化而来的,它们将成为无源之水。因此,如果有一个什么法则确定出这样方向的感应电流,则它将与自然界最基本的规律之一———能量守恒定律相违背,显然这是荒谬的。对其他的电磁感应现象的分析也会得到上述同样的结论,这些都表明:楞次定律是遵守能量守恒定律的。
[板书]:3. 遵守能量守恒定律
[小结]:1.楞次定律是电磁感应现象中的重要规律。要理解和掌握好楞次定律必须理解“阻碍”二字的意义。
2.感应电流产生的效果总是在阻碍着它自己的产生。楞次定律是能的转化和守恒定律在电磁感应现象中的体现。
作业:练习三 1、2、4
板书设计:
§16.3 楞次定律------感应电流的方向
楞次定律
1.内容
2.两种表述
3.遵守能量守恒定律 项目
磁体
运动方向
原磁场
方向
穿过线圈的磁通量变化
电流表指针偏转方向
感应电流方向
感应电流磁场方向
N极插入
N极拔出
S极插入
S极拔出
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