高中物理《楞次定律》學(xué)案 （人教版選修3-2）

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111 選修3-2第四章 電磁感應(yīng) 第3節(jié) 《楞次定律》 課前預(yù)習(xí)學(xué)案 1、 預(yù)習(xí)目標(biāo) 1. 了解磁通量的定義、公式；B、的物理意義。 2. 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。 2、 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=1Tm2 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(chǎng)B放置，則穿過該面的磁通量Ф=BS。如果該面轉(zhuǎn)動(dòng)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(qǐng)把它填在下面的表格中 疑惑點(diǎn) 疑惑內(nèi)容 課內(nèi)探究學(xué)案 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、知識(shí)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(huì)由個(gè)別事物的個(gè)性來認(rèn)識(shí)一般事物的共性的認(rèn)識(shí)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(chǎng)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 操 作 方 法 填 寫 內(nèi) 容 N S 磁鐵在管上靜止不動(dòng)時(shí)磁鐵在管 中靜止不動(dòng)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(chǎng)的方向 原來磁場(chǎng)的磁通量變化 感應(yīng)磁場(chǎng)的方向 原磁場(chǎng)與感應(yīng)磁場(chǎng)方向的關(guān)系 感應(yīng)電流的方向（螺線管上） 問題1、請(qǐng)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(chǎng)方向是否總是與原磁場(chǎng)的方向相反？ 問題2、請(qǐng)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(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來確定感應(yīng)電流的方向嗎？如果能，請(qǐng)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） （4） 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(huì)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) 分析論證 得出結(jié)論 4、 當(dāng)堂檢測(cè)： 1．根據(jù)楞次定律知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)方向相同 答案：C 點(diǎn)評(píng)：楞次定律揭示了感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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(dòng)，其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d B.若線圈豎直向下平動(dòng)，無感應(yīng)電流產(chǎn)生 C.當(dāng)線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(píng)：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(dòng) B.沿dcba流動(dòng) C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流動(dòng)，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流動(dòng) D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流動(dòng)，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流動(dòng) 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(dòng).故A正確. 答案：A 點(diǎn)評(píng)：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(dòng)情況是 （ ） A.同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距增大 B.同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距不變 C.同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，間距變小 D.同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，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(dòng)，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(píng)：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(chǎng)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(shí)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(píng)：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(píng)：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(dòng)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(píng)：關(guān)鍵是磁單極子的磁場(chǎng) 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(chǎng)中運(yùn)動(dòng).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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)方向應(yīng)水平向左.據(jù)安培定則，順著磁場(chǎng)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(chǎng)方向應(yīng)水平向左.再根據(jù)安培定則，順著磁場(chǎng)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(píng)：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(dòng)的閉合矩形線框，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P自左向右滑動(dòng)時(shí)，從紙外向紙內(nèi)看，線框ab將 （ ） A.保持靜止不動(dòng) B.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D.發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但因電源極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向 圖4.3-10 解析：滑動(dòng)變阻器R的滑片P向右滑動(dòng)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(chǎng)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(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流磁場(chǎng)的變化,所以線框ab應(yīng)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，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(píng)：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. 111