楞次定律探究式教学

1、第三节、楞次定律第三节、楞次定律 1. 提出问题：怎样判定感应电流的方向？提出问题：怎样判定感应电流的方向？ 感应电流感应电流 方向方向 感应电流磁场方向感应电流磁场方向 向下向下向下向下向上向上向上向上 增加增加增加增加减少减少减少减少 向上向上向上向上向下向下向下向下 磁通量变化磁通量变化 N SS N S N S N 原磁场方向原磁场方向 第三节、楞次定律第三节、楞次定律 2.实验探究：感应电流的方向实验探究：感应电流的方向. 第三节、楞次定律第三节、楞次定律 3.分析论证，归纳总结分析论证，归纳总结 感应电流的磁场总要阻碍引感应电流的磁场总要阻碍引 起感应电流的磁通量的变化起感应电流的

2、磁通量的变化. 楞次楞次 定律定律 B感 感阻碍 阻碍 变化变化 B感 感与 与B原 原反向 反向阻碍阻碍 增大增大 B感 感与 与B原 原同向 同向阻碍阻碍 减小减小 第三节、楞次定律第三节、楞次定律 4.对关键词对关键词“阻碍阻碍”的理解的理解 1.谁在阻碍？谁在阻碍？ 2.阻碍什么？阻碍什么？ 3.如何阻碍？如何阻碍？ 4.能否阻止？能否阻止？ 5.是否反向？是否反向？ N N S S 分类讨论分类讨论. 变化变化I感 感阻碍 阻碍相对运动相对运动来拒去留来拒去留 例题例题1. 在条形磁铁分别靠近和远离闭合导体环的过程在条形磁铁分别靠近和远离闭合导体环的过程中中, 环中是否有感应电流环中

3、是否有感应电流? 怎样运动怎样运动? 用用磁铁的任一极来移近或远离铝环磁铁的任一极来移近或远离铝环A或或B. (1)A、B环中是否会产生电流环中是否会产生电流? (2)A、B环分别怎样运动环分别怎样运动? 例例2.问题与练习问题与练习6. 例题例题3. 法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图，软铁环上法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图，软铁环上 绕有绕有M、N两个线圈，当两个线圈，当M线圈电路中的开关断开的线圈电路中的开关断开的 瞬间，线圈瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？中的感应电流沿什么方向？ 例题例题4. 在长直载流导线附近有一个矩形线圈在长直载流导线附近有一个矩形线圈ABCD，线圈与

4、，线圈与 导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧左右平导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧左右平 移时，其中产生了逆时针方向的电流。移时，其中产生了逆时针方向的电流。 请判断：线圈在向哪个方向移动？请判断：线圈在向哪个方向移动？ 例题例题5. 导线导线AB与与CD平行，试判断在闭合与断开开关平行，试判断在闭合与断开开关S时，导时，导 线线CD中的感应电流的方向？中的感应电流的方向？ 水平水平放置的矩形线圈放置的矩形线圈abcd,在细长水平磁铁的在细长水平磁铁的S极附近极附近 竖直下落竖直下落,由位置由位置经位置经位置到位置到位置.位置位置与磁铁与磁铁 同一平面同一平面,位置位置和和都很靠

5、近都很靠近.则在下落过程中则在下落过程中,线线 圈中的感应电流的方向圈中的感应电流的方向为为( ) A.abcda B.adcba C.从从abcda到到adcba D.从从adcba到到abcda 例例6.问题与练习问题与练习4改编改编 例例7. 当滑动变阻器的滑片当滑动变阻器的滑片P向右移动时，线圈向右移动时，线圈ab将如何将如何 转动？转动？ 金属金属棒棒ab、cd放在水平光滑导轨上放在水平光滑导轨上, 条形磁铁条形磁铁 向下加速运动，在接近导轨时，下列说法正向下加速运动，在接近导轨时，下列说法正 确的有确的有 A.ab 、cd相互靠近相互靠近 B.ab 、cd相互远离相互远离 C.磁铁

6、加速度大于磁铁加速度大于g D.磁铁加速度小于磁铁加速度小于g a c b d 例例8. 第三节、楞次定律第三节、楞次定律 从从楞次定律到楞次定律到右手定则右手定则. 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁 通量的变化通量的变化. d c a b B感 感 F I感 感 d c a b B感 感 F I感 感 第三节、楞次定律第三节、楞次定律 =BSS阻碍阻碍 的变化的变化 感应电流的方向不同,但导棒的受力方向相同. 分类讨论分类讨论. 如图所示，矩形线框abdc可以在两根平行的金属导轨MN、PQ上滑动，MN、PQ左端连 接电阻R，把它们放在垂直导轨平面向

7、外的匀强磁场中，当线框向右滑动时，下列说法 哪个正确？ A. ac、bd切割磁感线, 有电流从MRP 流过R. B. ac、bd切割磁感线, 有电流从PRM流过R. C.因为ac、bd切割磁感线产生的感应电流相互抵消,所以没有电流流过R. D.因为通过abcd闭合回路的磁通量不变，所以没有电流流过R. 【B】 第三节、楞次定律第三节、楞次定律 研究对象研究对象:确定哪个回路确定哪个回路.楞次定律楞次定律 (右手定则右手定则). 其他典型例题其他典型例题 第三节、楞次定律第三节、楞次定律 用用楞次定律判定感应电流方向的步骤楞次定律判定感应电流方向的步骤. 明确研明确研 究的对究的对 象是象是哪哪

8、 一个闭一个闭 合电路合电路 该电路该电路磁通磁通 量如何变化量如何变化 该电路该电路磁场磁场 的方向如何的方向如何 描述：描述：磁通量变化、磁场方向、磁通量变化、磁场方向、 感应电流方向感应电流方向三个因素的关系。三个因素的关系。 回路中回路中 感应电感应电 流方向流方向 阻碍磁阻碍磁 通量变通量变 化方向化方向 感应电流的感应电流的 磁场方向磁场方向 感应电流感应电流 的方向的方向 楞次定律楞次定律 右手螺旋定则右手螺旋定则 U型光滑导轨水平放置型光滑导轨水平放置,金属杆金属杆cd放在导轨上放在导轨上,在该区域内有竖在该区域内有竖 直方向的匀强磁场直方向的匀强磁场,当磁场增强时当磁场增强时

9、,判定判定 感感应电流的方向应电流的方向; cd棒受力方向棒受力方向; 线框面积的变化趋势线框面积的变化趋势. (1)磁场方向竖直向上磁场方向竖直向上; (2)磁场方向竖直向下磁场方向竖直向下. 第三节、楞次定律第三节、楞次定律 例题例题2. a、b两个同心的闭合金属圆环位于同一平面内,为使线圈a有向内收缩的趋势,在线 圈b中通过的电流I为 A.顺时针,并逐渐增大 B.顺时针,并逐渐减小 C.逆时针,并逐渐增大 D.逆时针,并逐渐减小 【AC】 b中中电流方向电流方向与与a中中方向方向相反相反. 结果结果:改变面积阻碍变化. 原因？原因？ 第三节、楞次定律第三节、楞次定律 其他典型例题其他典型

10、例题2. 第三节、楞次定律第三节、楞次定律 请同学来解释跳环实验请同学来解释跳环实验 跳环实验跳环实验 第四节第四节 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(1课时课时) 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 教学目标教学目标 1、知道知道什么叫感应电动势什么叫感应电动势 2、知道知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快磁通量的变化率是表示磁通量变化快 慢的物理量，并能区别慢的物理量，并能区别、和和/ t 3、理解理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表法拉第电磁感应定律的内容及数学表 达式达式 4、知道公式、知道公式E=Blv的推导过程，会用的推导过程，会用E=Blv 和和E=N/ t

11、 解决一些解决一些简单问题简单问题 5、知道知道反电动势反电动势 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势的方向感应电动势的方向 A V R A A E r 谁充当电源？如何判断该电源的正负极？ 在电源内部，电流从低电势流向高电势，在电源外部，电流从高电势流向低电势。可以根 据楞次定律或右手定则先判定感应电流的方向，再判定感应电动势的方向。 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 2.感应电动势的大小（实验定性探究）感应电动势的大小（实验定性探究） 将条形磁铁从同一位置插入螺线管，第一次快速插入，第二次缓慢插入. 观察电 流计指针偏转的大小. (1)哪

12、一次感应电流大? (2)感应电流大小跟什么因素有关? 变化大小相同，即相同； 变化快慢不同，即/t不同； 变化越快，感应电动势越变化越快，感应电动势越大，电阻一定时，感应电动势越大大，电阻一定时，感应电动势越大. 现行课程标准要求现行课程标准要求 1.收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索 自然规律的科学态度和科学精神。自然规律的科学态度和科学精神。 2.通过实验，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应通过实验，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应 在生活和生产中的应用。在生活和生产中的应用。 3.通过探究，理解楞次定律。理解

13、法拉第电磁感应定律通过探究，理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律. 4.通过实验，了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象通过实验，了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象 和涡流现象在生活和生产中的应用和涡流现象在生活和生产中的应用. 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 3.感应电动势的感应电动势的大小（实验定量大小（实验定量探究）探究） 功率放大器产功率放大器产 生生I从而产生从而产生B 传感器测传感器测B和和E 产生磁场的线圈产生磁场的线圈 产生感应电动势产生感应电动势 的线圈的线圈 探测磁场的探头探测磁场的探头 测量电压的两导测量电压的两导 线线 第四节、法拉第电磁感

14、应定律第四节、法拉第电磁感应定律 4. 分析得出电磁感应定律分析得出电磁感应定律 推导1Wb/s=1 V. 2 2 WbTm 11 ss Nm 1 Ams J 11V C En t 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 En t (1)E只与/t有关，而与、无关； (2) E是整个回路中产生的感应电动势，不是 电路中某段的E，回路中的E为0时，某段电 路中的E不一定为0. (3) E为平均感应电动势；当t0时，E为瞬 时感应电动势。 5. 理解电磁感应理解电磁感应定律定律 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 6. 推导导体切割磁感线电动势的计算推导导体切割磁感

15、线电动势的计算公式公式 BlvE t tBlv t nE sin 1 BlvE BlvE 为为B与与v的夹角，的夹角，v与与L垂直垂直。 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 l是切割磁感线的是切割磁感线的有效长度有效长度 或两端点在或两端点在 (B，v)方向长度。方向长度。 v是相对速度是相对速度, v相 相=v1-v2 。 。 理解理解切割切割磁感线磁感线电动势电动势E=Blv (l B, v l ) 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 2 2 1 BLE 7. 旋转切割旋转切割 22 1 2 22 BL L B SBLBL E tttt 2 00 d =

16、d = 2 LL L EBv lB l l B 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 8. 反电动势反电动势 E反 反E U I r 不适用？ 对电动机为什么 R U I 反 反 EE I = R EBlv 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 熟悉用感应电动势熟悉用感应电动势(动生和动生和感生感生)处理简单问题处理简单问题. 问题与练习问题与练习4. 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 熟悉用感应电动势熟悉用感应电动势(动生动生和感生和感生)处理简单问题处理简单问题. 图图4.4-8是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间是电磁流量计

17、的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间 有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上 MN两点间的电势差两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量，就可以知道管中液体的流量q-单位时间单位时间 内流过管道横截面的液体的体积。已知管的直径为内流过管道横截面的液体的体积。已知管的直径为d，磁感应强，磁感应强 度为度为B，试推出，试推出q与与U关系的表达式。假定管中各处液体的流速关系的表达式。假定管中各处液体的流速 相同相同 问题与练习问题与练习7. 线圈n=100匝, 面积S=0.2m2,电阻r=1,外接电阻R=3. 在垂直线圈方向上有

18、匀强磁场, B-t图象如图所示,t=0时刻磁场方向向里.求 (1)感应电动势的大小. (2)电路中的电流大小和方向. (3) ab两点电势差Uab. (4)电容器所带的电量. (5)电阻R1上消耗的电功率. a I + b - R1 r a b R2 c 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 补充练习补充练习1. 画等效电路图，画等效电路图， 区分内外电路区分内外电路 楞次定律判断电动势方向楞次定律判断电动势方向. 在B=0.5T匀强磁场中,有垂直磁场两导轨MN和PQ,相距L=0.1m,导轨电阻不计, R=0.3, 金属棒ab电阻r=0.2, 以v=4.0m/s向左匀速运动,求

19、 (1)电动势E的大小; (2)电流大小和方向; (3) ab两点的电势差; (4)整个电路消耗的电功率. a I + b - 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 补充练习补充练习2. 画等效电路图，画等效电路图， 区分内外电路区分内外电路 楞次定律楞次定律(右手定则右手定则)判断电动势方向判断电动势方向. 直升飞机位于磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B处,飞机螺旋桨叶片的长度为l, 转动的频率为f,顺着地磁场方向看,螺旋桨按顺时针方向转动.螺旋桨叶片的近轴端 为a,远轴端为b. 用E表示每个叶片中的感应电动势,则 A. E = fl2B, 且a b B. E =2 fl2B

20、,且a b D. E =2fl2B,且a b【A】 第四节、法拉第电磁感应定律第四节、法拉第电磁感应定律 其他典型例题其他典型例题 B a b 建模识图，建模识图， 理解旋转切割，理解旋转切割， 右手定则判断电势高低右手定则判断电势高低. 第五节第五节 电磁感应电磁感应规律的两类规律的两类情况情况(1课时课时) 第五节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 教学目标教学目标 1、了解了解感生电动势的本质，感生电动势的本质，了解了解感生电感生电 场的方向场的方向 2、理解理解动生电动势的产生与洛仑兹力的动生电动势的产生与洛仑兹力的 关系关系 3、掌握电磁感应规律的、掌握电磁感应规

21、律的一些简单应用一些简单应用 感生电动势：仅仅由于磁场变化引起的感生电动势：仅仅由于磁场变化引起的 感应电动势感应电动势 t B rn t nE 2 0 可从上节课的例题引入感生电动势可从上节课的例题引入感生电动势 第五节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 涡旋电场力涡旋电场力 磁场变强 涡旋电场涡旋电场 在感生电动势中谁提供了非静电力？在感生电动势中谁提供了非静电力？ 第五节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 2 0 2 0 22 2 e rEB Fe rrt erB rt 每个电子所受的 涡旋电场力大小： 涡旋电场力涡旋电场力 磁场变强 涡旋电场涡旋

22、电场 在感生电动势中什么能转化为电能？在感生电动势中什么能转化为电能？ 第五节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 感生电场感生电场力做功力做功： 磁场磁场能能电能电能 应用应用:电子感应加速器电子感应加速器 俯视图俯视图 侧视图侧视图 感 E 第五节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 2016年年海淀海淀一一模模 动生电动势动生电动势 非非静电力是哪个力静电力是哪个力？ S E = nB= nBLv t v M N - f - - + Eq 第五节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 提示：电子随导体一起向右运动，提示：电子随导体一起向

23、右运动， 形成向左的电流。形成向左的电流。 从洛伦兹力角度推导动生电动势（方法从洛伦兹力角度推导动生电动势（方法1：看分量）：看分量） v F洛 F电 e L E Bev 电洛 FFBLvE v 棒为孤立导体时棒为孤立导体时 L v 达到稳定状态时达到稳定状态时 第五节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 从洛伦兹力角度推导动生电动势（方法从洛伦兹力角度推导动生电动势（方法2：看合量）：看合量） q L E Bqvsin 合 电洛 达到稳定时 FFsin BLvE sin 合 vv v u v合 F洛 洛 F电 v u F/ F L v v合 合 u 第五节、电磁感应规律的两

24、类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 优点：让学生看到v合与F洛垂直，体会洛伦兹力 不做功，理解是洛伦兹力的分力做功。 (1) F洛 洛的 的分力分力F 是电源的 是电源的非静电力，非静电力，移动电子做功，实现由移动电子做功，实现由其其 他能量他能量转化为转化为电能电能，产生，产生电动势电动势； (2) F洛 洛的 的分力分力F 对棒做负功，导体棒克服 对棒做负功，导体棒克服F 做功，实现 做功，实现机械能机械能 向向其他能量其他能量的转化；的转化； (3)F洛 洛不做功，只起到中介传递能量的作用，实现：由 不做功，只起到中介传递能量的作用，实现：由机械能机械能向向 电能电能转化。转化。 第五

25、节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 v u v合 F洛 洛 F电 v u F/ F L v v合 合 u /F WE 克服机械 电 EWF /FF WW 克服 从从能量守恒角度推导动生电动势（方法能量守恒角度推导动生电动势（方法1：宏观）：宏观） 守恒定律： 能的转化和 BLvE PP 外电 v F外 外 F安 安 I BILvvFP 外外 外力做功功率: IEP 电 闭合电路电功率： 第五节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 由能量守恒角度推导动生电动势（方法由能量守恒角度推导动生电动势（方法2：微观）：微观） : W E q 非 电动势的定义 =W

26、F L 非 非静电力做功： 第五节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 =sin sin = FF qBvqBv 洛 合 非静电力： sin = sin = WFLF L E qqq qBvLqBvL BLv qq 非洛 合 v合 F洛 洛 F电 v u F/ F 2014年年北京卷（北京卷（24题）题） 2017年北京卷（年北京卷（24题）题） 另一另一种得到法拉第电磁感应定律的方案种得到法拉第电磁感应定律的方案：理论推导动生电动势，由动生电动势：理论推导动生电动势，由动生电动势 推广到电磁感应定律推广到电磁感应定律 EBlv xB S EBl ttt v M N - f

27、- - + Eq 2.两类电动势的异同两类电动势的异同 动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势 特点特点 磁场不变磁场不变，闭合电路的整，闭合电路的整 体或局部在磁场中体或局部在磁场中运动运动导导 致回路中磁通量变化致回路中磁通量变化 闭合回路的任何部分都不闭合回路的任何部分都不 动，空间动，空间磁场变化磁场变化导致回导致回 路中磁通量变化路中磁通量变化 原因原因 S变化变化导致导致 变化变化B变化变化导致导致 变化变化 非静电力是洛仑兹力非静电力是洛仑兹力的的 分力分力，由洛仑兹力对运，由洛仑兹力对运 动电荷作用而产生电动动电荷作用而产生电动 势势 变化磁场在它周围空间变化磁场在它周围空间

28、激发激发 涡旋电场涡旋电场，非静电力非静电力是涡旋是涡旋 电场电场力力，由涡旋电场由涡旋电场力对电力对电 荷做功而产生电动势荷做功而产生电动势 方向方向 的来源的来源 非静电力非静电力 能量能量 转化转化 楞次定律楞次定律楞次定律或右手定则楞次定律或右手定则 机械能机械能转化为电能转化为电能磁场能转化为电能磁场能转化为电能 第五节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 第五节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 1. 感应电动势的大小;； 2. 电流的大小和方向； 3. A、B电势差UAB； 4. 电阻R的电功率. 如图如图4.5-4甲，甲，100匝的线圈（图

29、中只画了匝的线圈（图中只画了2匝）两端匝）两端A、B与一个与一个 电压表相连。线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量电压表相连。线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量 在按图乙所示规律变化。在按图乙所示规律变化。 问题与练习问题与练习2. 第五节、电磁感应规律的两类情况第五节、电磁感应规律的两类情况 设图设图4.5-5中的磁感应强度中的磁感应强度B=1T，平行导轨宽，平行导轨宽l=1 m，金属棒，金属棒 PQ以以v=1 m/s速度贴着导轨向右运动，速度贴着导轨向右运动，R1，其他电阻不计。，其他电阻不计。 （1）运动的导线会产生感应电动势，相当于电源。用电池等）运动的导线会产生感应电动势，相当于电源。用电池等 符号画出这个装置的等效电路图。符号画出这个装置的等效电路图。 （2）通过）通过R的电流方向如何的电流方向如何?大小等于多少？大小等于多少？ 问题与练习问题与练习3. 边长分别为l1 和l2的单匝矩形线圈以角速度在匀强磁场中绕o