人教版(新教材)高中物理选择性必修2学案3：2 1 课时2 楞次定律

人教版(新教材)高中物理选择性必修第二册PAGEPAGE12.1课时2楞次定律〖学习目标〗1．正确理解楞次定律的内容及其本质。2．能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。〖自主学习〗知识点一楞次定律〖新知导入〗线圈与电流表相连，把磁体的某一个磁极向线圈中插入、或从线圈中抽出，两种情况电流表的指针都发生了偏转，但两种情况下偏转的方向不同，这说明感应电流的方向并不相同。感应电流的方向与哪些因素有关？〖知识梳理〗1．产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化。2．楞次定律：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。〖小试牛刀〗1．判断正误。(1)有磁场就会产生电流。()(2)感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反。()(3)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量。()(4)感应电流的磁场有可能阻止原磁通量的变化。()(5)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。()2．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关依次连接，如图所示。在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流表指针向右偏转。由此可以推断()A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，都能引起电流表指针向左偏转B．线圈A向上移动或断开开关，都能引起电流表指针向右偏转C．滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流表指针静止在中央D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，所以无法判断电流表指针偏转的方向知识点二右手定则〖新知导入〗如图所示，假定导体棒CD向右运动，若判定感应电流的方向，请结合楞次定律，回答下列问题。(1)我们研究的是哪部分电路？(2)当导体棒CD向右运动时，穿过这个闭合回路的磁通量是增大还是减小？(3)感应电流的磁场应该是沿哪个方向的？(4)导体棒CD中的感应电流是沿哪个方向的？〖知识梳理〗1．内容伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向,如图所示。2．适用范围适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。〖小试牛刀〗1．判断正误。(1)使用右手定则时必须让磁感线垂直穿过掌心。()(2)右手定则中拇指指向为导线运动的方向。()(3)右手定则中四指所指的方向就是感应电流的方向。()(4)任何感应电流方向的判断既可以用楞次定律，又可使用右手定则。()2．如图所示，边长为d的正方形线圈，从位置A开始向右运动，并穿过宽为L(L>d)的匀强磁场区域到达位置B，则()A．整个过程中，线圈中始终有感应电流B．整个过程中，线圈中始终没有感应电流C．线圈进入磁场和离开磁场的过程中，有感应电流，方向都是逆时针方向D．线圈进入磁场的过程中，感应电流的方向为逆时针方向；离开磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向〖课堂探究〗一、用楞次定律判断感应电流的方向1．因果关系闭合回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果，即只有当闭合回路中的原磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现。2．楞次定律中“阻碍”的含义例1如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动。金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是()A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d规律方法楞次定律的使用步骤二、右手定则的理解和应用1．右手定则应用的两点说明(1)当导体不动而磁场运动时，拇指的指向是导体相对磁场的运动方向。(2)做“切割”运动的那段导体中，感应电流方向就是感应电动势方向，由低电势指向高电势，因为这段导体相当于电源的内电路。2．楞次定律与右手定则的比较规律比较内容楞次定律右手定则区别研究对象整个闭合回路闭合回路的一部分,即切割磁感线的导体适用范围各种电磁感应现象只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线的运动的情况应用用于磁感应强度B随时间变化而产生的电磁感应现象较方便用于导体切割磁感线产生的电磁感应现象较方便联系右手定则是楞次定律的特例3．右手定则与左手定则的比较比较项目右手定则左手定则作用判断感应电流方向判断通电导体所受磁场力的方向已知条件已知导体运动方向和磁场方向已知电流方向和磁场方向图例因果关系运动→电流电流→受力应用实例发电机电动机例2〖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．安培力水平向右规律方法关于选用楞次定律还是选用右手定则，要具体问题具体分析。(1)如果导体不动，回路中的磁通量变化，要用楞次定律判断感应电流方向，而不能用右手定则判断。(2)如果回路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简便，用楞次定律也能进行判断，但较为麻烦。(3)如果导体不动，而磁场相对导体运动，此时仍可用右手定则判断感应电流的方向，但是右手定则中拇指所指的方向不是磁场运动的方向，而是磁场运动的反方向，即仍然是导体相对磁场做切割磁感线运动的方向。三、楞次定律的应用1．楞次定律的一般表述电磁感应的效果总要阻碍引起电磁感应的原因。2．“阻碍”的表现形式楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，常见的情况有以下四种：(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)。(2)阻碍导线的相对运动(来拒去留)。(3)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)。(4)阻碍自身电流的变化(自感现象将在后面学习到)。考点1阻碍原磁通量的变化(增反减同)例3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0～2s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．先顺时针后逆时针考点2阻碍导体间的相对运动(来拒去留)例4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．竖直向上运动考点3通过改变线圈面积来“阻碍”原磁通量的变化(增缩减扩)例5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面内。当通电直导线中的电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将()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

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖自主学习〗知识点一楞次定律〖新知导入〗感应电流的方向与磁场方向及磁场变化的情况有关。〖小试牛刀〗1．×××√2．〖答案〗B〖解析〗线圈A向上移动或断开开关时，穿过线圈B的磁通量减小，电流表指针向右偏转，故A错误，B正确。滑片P匀速向左滑动时，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向右偏转；滑片P匀速向右滑动时，穿过线圈B的磁通量增大，电流表指针向左偏转。故C错误。由以上分析可知，D错误。知识点二右手定则〖新知导入〗(1)研究的是CDEF闭合电路。(2)导体棒CD向右运动，回路的磁通量增大。(3)感应电流的磁场垂直纸面向外。(4)导体棒CD中的感应电流由C到D。〖小试牛刀〗1．×√√×2．〖答案〗D〖解析〗在线圈进入或离开磁场的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生；线圈完全在磁场中时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生。选项A、B错误。由右手定则可知，线圈进入磁场的过程中，线圈中感应电流的方向沿逆时针方向；线圈离开磁场的过程中，感应电流的方向沿顺时针方向。选项C错误，D正确。〖课堂探究〗例1〖答案〗B〖解析〗线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平面的磁通量逐渐减少，由楞次定律可得感应电流的方向为d→c→b→a→d；过最低点所在的竖直线后继续向左摆动过程中，穿过线框平面的磁通量逐渐增大,由楞次定律可得感应电流的方向仍为d→c→b→a→d,故B选项正确。例2〖答案〗AC〖解析〗以导体棒为研究对象，导体棒所处位置磁场的方向向下，运动方向向右，根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是N→M，再根据左手定则可知，导体棒所受安培力的方向水平向左，选项A、C正确。例3〖答案〗C〖解析〗将0～2s时间段划分为两段：0～1s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；1～2s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4〖答案〗A〖解析〗方法一：(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。方法二：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。方法三：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