《楞次定律》


課前預(yù)習(xí)學(xué)案


預(yù)習(xí)目標(biāo)


了解磁通量的定義、公式；B、的物理意義。


初步了解實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)原理。


預(yù)習(xí)內(nèi)容。


圖4.3-1





1.磁通量的定義、公式、單位。


（1）定義： 叫做穿過這個(gè)面的磁通量，用 表示。


（2）公式：


（3）單位： （Wb） 1Wb=1T·m2


2.理解：


（1）參看圖甲、乙、丙磁通量的大小是如何比較的


（2）磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)之分：


如：一個(gè)面積是S的面，垂直勻強(qiáng)磁場B放置，則穿過該面的磁通量Ф=B·S。如果該面轉(zhuǎn)動180°則穿過該面的磁通量改變了2BS。


（3）磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)


（4）磁通量的變化量ΔФ=Ф2-Ф1．磁通量變化包括：磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化，面積S變化，S與B的夾角變化


三、提出疑惑


同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中





課內(nèi)探究學(xué)案





一、學(xué)習(xí)目標(biāo)


1、知識與技能：


（1）、理解楞次定律的內(nèi)容。


（2）、能初步應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流方向。


（3）、理解楞次定律與能量守恒定律是相符的。


（4）、理解楞次定律中“阻礙”二字的含義。


2、過程與方法


（1）、通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，探索和總結(jié)出感應(yīng)電流方向的一般規(guī)律


（2）、通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，感受楞次定律的實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)過程，培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，分析、歸納、總結(jié)物理規(guī)律的能力。


3、情感態(tài)度與價(jià)值觀


（1）、使學(xué)生學(xué)會由個(gè)別事物的個(gè)性來認(rèn)識一般事物的共性的認(rèn)識事物的一種重要的科學(xué)方法。


（2）、培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。


（3）、讓學(xué)生參與問題的解決，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的探究能力和合作精神。


二、學(xué)習(xí)過程


探究一：研究感應(yīng)電流的方向


（1）、探究目標(biāo)：找這兩個(gè)磁場的方向關(guān)系的規(guī)律。


（2）、探究方向：從磁鐵和線圈有磁力作用入手。


（3）、探究手段：分組實(shí)驗(yàn)（器材：螺線管，靈敏電流計(jì)，條形磁鐵，導(dǎo)線）


（4）、探究過程


圖4.3-2





問題1、請你根據(jù)上表中所填寫的內(nèi)容分析一下，感應(yīng)電流的磁場方向是否總是與原磁場的方向相反？











問題2、請你仔細(xì)分析上表，用盡可能簡潔的語言概括一下，究竟如何確定感應(yīng)電流的方向？并說出你的概括中的關(guān)鍵詞語。











問題3、你能從導(dǎo)體和磁體相對運(yùn)動的角度來確定感應(yīng)電流的方向嗎？如果能，請用簡潔的語言進(jìn)行概括，并試著從能量的轉(zhuǎn)化與守恒角度去解釋你的結(jié)論？











探究二、分析歸納論證、得出結(jié)論。


概括1：





概括2：





概括3：


探究三、楞次定律——感應(yīng)電流的方向


（1）


（2）


（3）


楞次定律的應(yīng)用


例：兩同心金屬圓環(huán)，使內(nèi)環(huán)A通以順時(shí)針方向電流，現(xiàn)使其電流增大，則在大環(huán)B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向如何？若減小電流呢？











（5）楞次定律的特例——閉合回路中部分導(dǎo)體切割磁感線


問題1：當(dāng)閉合回路的部分導(dǎo)體切割磁感線也會引起磁通量的變化，從而使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種情況下回路中的電流的方向如何判斷呢，可以用楞次定律判斷電流的方向嗎？





問題2：用楞次定律判斷感應(yīng)電流的過程很復(fù)雜，能否找到一種很簡單的方法來判斷閉合回路中部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電流的方向呢？








三、反思總結(jié)


當(dāng)堂檢測：


1．根據(jù)楞次定律知感應(yīng)電流的磁場一定是 （ ）


A.阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量


B.與引起感應(yīng)電流的磁場反向


C.阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化


D.與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同


答案：C


點(diǎn)評：楞次定律揭示了感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.


2．如圖4.3-3所示，通電導(dǎo)線旁邊同一平面有矩形線圈abcd.則 （ ）


A.若線圈向右平動，其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d


B.若線圈豎直向下平動，無感應(yīng)電流產(chǎn)生


C.當(dāng)線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)動時(shí)，其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d


D.當(dāng)線圈向?qū)Ь€靠近時(shí)，其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d


答案：ABC


圖4.3-3


點(diǎn)評：先明確直線電流周圍磁感線的分布情況，再用楞次定律 判定.





3．如圖4.3-4所示，一水平放置的矩形閉合線框abcd，在細(xì)長磁鐵的N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，如圖中的位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ，在這個(gè)過程中，線圈中感應(yīng)電流 （ ）


A.沿abcd流動


B.沿dcba流動


C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流動，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流動


D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流動，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流動





圖4.3-4








解析：根據(jù)細(xì)長磁鐵的N極附近的磁感線分布，線圈abcd在位置Ⅱ時(shí)，穿過線圈的磁通量為零；在位置Ⅰ時(shí)，磁感線向上穿過線圈；在位置Ⅲ時(shí)，磁感線向下穿過線圈.設(shè)磁感線向上穿過線圈，磁通量為正，因此可見，由Ⅰ到Ⅱ再到Ⅲ，磁通量連續(xù)減小，感應(yīng)電流方向不變，應(yīng)沿abcda流動.故A正確. 答案：A


點(diǎn)評：明確N極附近磁感線的分布情況由穿過磁感線的條數(shù)判定磁通量變化,再用楞次定律分段研究


4．如圖4.3-5所示，兩個(gè)相同的鋁環(huán)套在一根光滑桿上，將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)的過程中兩環(huán)的運(yùn)動情況是 （ ）


A.同時(shí)向左運(yùn)動，間距增大


B.同時(shí)向左運(yùn)動，間距不變


C.同時(shí)向左運(yùn)動，間距變小


D.同時(shí)向右運(yùn)動，間距增大


圖4.3-5








解析：在條形磁鐵插入鋁環(huán)過程中，穿過鋁環(huán)的磁通量增加，兩環(huán)為了阻礙磁通量的增加，應(yīng)朝條形磁鐵左端運(yùn)動，由于兩環(huán)上感應(yīng)電流方向相同，故將相互吸引，而使間距變小.


答案：C


點(diǎn)評：同向電流相互吸引，異向電流相互排斥


5．如圖4.3-6所示，勻強(qiáng)磁場垂直于圓形線圈指向紙里, a、b、c、d為圓形線圈上等距離的四點(diǎn)，現(xiàn)用外力作用在上述四點(diǎn)，將線圈拉成正方形.設(shè)線圈導(dǎo)線不可伸長，且線圈仍處于原先所在的平面內(nèi)，則在線圈發(fā)生形變的過程中 （ ）


A.線圈中將產(chǎn)生abcd方向的感應(yīng)電流


B.線圈中將產(chǎn)生adcb方向的感應(yīng)電流


C.線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向先是abcd，后是adcb


D.線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生


圖4.3-6


解析：由幾何知識知，周長相等的幾何圖形中，圓的面積最大.當(dāng)由圓形變成正方形時(shí)磁通量變小. 答案：A


點(diǎn)評：周長相同情況下，圓的面積最大


6.如圖4.3-7所示，有一固定的超導(dǎo)圓環(huán)，在其右端放一條形磁鐵，此時(shí)圓環(huán)中無電流，當(dāng)把磁鐵向右方移走時(shí)，由于電磁感應(yīng)，在超導(dǎo)圓環(huán)中產(chǎn)生了一定的電流.則以下判斷中正確的是 （ ）


A.此電流方向如箭頭所示，磁鐵移走后，此電流繼續(xù)維持


B.此電流方向與箭頭方向相反，磁鐵移走后，此電流很快消失


C.此電流方向如箭頭所示，磁鐵移走后，此電流很快消失


D.此電流方向與箭頭方向相反，磁鐵移走后，此電流繼續(xù)維持


圖4.3-7


解析：在超導(dǎo)圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流后，電能基本不損失，電流繼續(xù)存在.


答案：D


點(diǎn)評：超導(dǎo)無電阻


7．1931年，英國物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言了存在著只有一個(gè)磁極的粒子——磁單極子.如圖所示，如果有一個(gè)磁單極子（單N極）從a點(diǎn)開始運(yùn)動穿過線圈后從b點(diǎn)飛過.那么 （ ）


A.線圈中感應(yīng)電流的方向是沿PMQ方向


B.線圈中感應(yīng)電流的方向是沿QMP方向


C.線圈中感應(yīng)電流的方向先是沿QMP方向，然后是PMQ方向


D.線圈中感應(yīng)電流的方向先是沿PMQ方向，然后是QMP方向


解析：將磁單極子（單N極），理解為其磁感線都是向外的


答案：B圖4.3-8





點(diǎn)評：關(guān)鍵是磁單極子的磁場 特點(diǎn).


8．如圖4.3-9所示，一平面線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn)，開始時(shí)細(xì)桿處于水平位置，釋放后讓它在如圖所示的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動.已知線圈平面始終與紙面垂直，當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅰ和位置Ⅱ時(shí)，順著磁場方向看去，線圈中感應(yīng)電流的方向分別為 （ ）


A.逆時(shí)針方向,逆時(shí)針方向


B.逆時(shí)針方向,順時(shí)針方向


C.順時(shí)針方向,順時(shí)針方向


D.順時(shí)針方向,逆時(shí)針方向


圖4.3-9








解析：線圈在位置Ⅰ時(shí)，磁通量方向水平向右且在增加.據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，所以感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)水平向左.據(jù)安培定則，順著磁場方向看，線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向.


當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅱ時(shí)，穿過線圈的磁通量方向水平向右且在減小.根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)水平向左.再根據(jù)安培定則，順著磁場方向看去，線圈中感應(yīng)電流的方向應(yīng)為順時(shí)針.


答案：B


點(diǎn)評：應(yīng)用楞次定律按程序 分析


9．如圖4.3-10所示，ab是一個(gè)可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形線框，當(dāng)滑動變阻器的滑片P自左向右滑動時(shí)，從紙外向紙內(nèi)看，線框ab將 （ ）


A.保持靜止不動


B.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動


C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動


D.發(fā)生轉(zhuǎn)動，但因電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動方向


圖4.3-10








解析：滑動變阻器R的滑片P向右滑動時(shí)，接入電路的電阻變大，電流強(qiáng)度變小，由這個(gè)電流產(chǎn)生的磁場減弱，穿過線框磁通量變小.根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流磁場的變化,所以線框ab應(yīng)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，增大其垂直于磁感線方向的投影面積，才能阻礙線框的磁通量減小.


答案：C


點(diǎn)評：若被電源未標(biāo)明極性所困惑，于是作個(gè)假設(shè)：設(shè)電源左端為正或右端為正，然后根據(jù)兩種情況中的磁極的極性和引起穿過線圈磁通量的變化分別判斷.這樣做，費(fèi)很大周折,如能抓住楞次定律的實(shí)質(zhì)去判別則很簡便.





疑惑點(diǎn)
疑惑內(nèi)容
操


作


方


法


填


寫


內(nèi)


容



N
S
磁鐵在管上靜止不動時(shí)
磁鐵在管中靜止不動時(shí)
插入
拔出
插入
拔出
N在下
S在下
N在下
S在下
原來磁場的方向
原來磁場的磁通量變化
感應(yīng)磁場的方向
原磁場與感應(yīng)磁場方向的關(guān)系
感應(yīng)電流的方向（螺線管上）
分析論證
得出結(jié)論

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3 楞次定律

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