高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 3 楞次定律課件 新人教版選修3-2.ppt

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自主學(xué)習(xí)·基礎(chǔ)知識,3 楞次定律 [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.理解楞次定律的內(nèi)容，能運用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，解答有關(guān)問題．(重點) 2.理解楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的反映．(難點) 3.掌握右手定則，認(rèn)識右手定則是楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式．(重點),合作探究·重難疑點,解題技巧·素養(yǎng)培優(yōu),1．實驗探究 將螺線管與電流計組成閉合回路，如圖4-3-1，分別將N極、S極插入、拔出線圈，如圖所示4-3-2，記錄感應(yīng)電流方向如下： 圖4-3-1,圖4-3-2 (1)線圈內(nèi)磁通量增加時的情況,向下,向上,向上,向下,(2)線圈內(nèi)磁通量減少時的情況,向下,向上,向下,向上,(3)歸納結(jié)論 當(dāng)線圈內(nèi)磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反，______磁通量的增加；當(dāng)線圈內(nèi)磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同， ______磁通量的減少． 2．楞次定律 感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要______引起感應(yīng)電流的磁通量的______．,阻礙,阻礙,阻礙,變化,(1)當(dāng)穿過線圈的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場如何阻礙其增加？ 【提示】 感應(yīng)電流的磁場方向與穿過線圈的原磁場方向相反． (2)當(dāng)穿過線圈的磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場如何阻礙其減少？ 【提示】 感應(yīng)電流的磁場方向與穿過線圈的原磁場方向相同．,1．感應(yīng)電流的磁場總是與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反．( ) 2．感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向可能相同，也可能相反．( ) 3．楞次定律表明感應(yīng)電流的效果總是與引起感應(yīng)電流的原因相對抗．( ),×,√,√,1．內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個手指_____，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從_____進(jìn)入，并使拇指指向__________的方向，這時_____所指的方向就是感應(yīng)電流的方向． 2．適用范圍：右手定則適用于閉合回路中________導(dǎo)體做________________時產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況．,垂直,掌心,導(dǎo)線運動,四指,一部分,切割磁感線運動,試歸納比較左手定則、右手定則、安培定則分別用來判斷哪個量的方向． 【提示】 左手定則用于判斷安培力和洛倫茲力的方向，右手定則用于判斷閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向，安培定則用于判斷電流的磁場方向．,1．右手定則只適用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況．( ) 2．使用右手定則時必須讓磁感線垂直穿過掌心．( ) 3．任何感應(yīng)電流方向的判斷既可使用楞次定律，又可使用右手定則．( ),√,×,×,預(yù)習(xí)完成后，請把你認(rèn)為難以解決的問題記錄在下面的表格中,學(xué)生分組探究一 對楞次定律的理解 第1步探究——分層設(shè)問，破解疑難 1．楞次定律可判斷什么方向？ 【提示】 楞次定律可判斷感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向．,2．楞次定律中，“阻礙”是否就是阻止的意思？ 【提示】 楞次定律中的“阻礙”不是阻止的意思，只是延緩了磁通量的變化，電路中的磁通量還是變化的． 3．當(dāng)導(dǎo)體回路的面積發(fā)生變化，或回路相對磁場運動，或磁場本身發(fā)生變化時，回路中都可能產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向與這些變化有什么對應(yīng)關(guān)系？ 【提示】 感應(yīng)電流的磁場總是阻礙磁通量的變化．,第2步結(jié)論——自我總結(jié)，素能培養(yǎng) 1．因果關(guān)系：楞次定律反映了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的因果關(guān)系，磁通量發(fā)生變化是原因，產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果，原因產(chǎn)生結(jié)果，結(jié)果反過來影響原因． 2．對“阻礙”的理解：,3．“阻礙”的表現(xiàn)形式：楞次定律也可以理解為：感應(yīng)電流的效果總是要反抗(或阻礙)引起感應(yīng)電流的原因．常見的表現(xiàn)形式有以下三種： (1)阻礙原磁通量的變化(增反減同)； (2)阻礙導(dǎo)體和磁體間的相對運動(來拒去留)； (3)通過改變線圈面積來“反抗”(增縮減擴(kuò))．,第3步例證——典例印證，思維深化 (多選)(2014·銀川高二檢測)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，下列說法中錯誤的是( ) A．感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原來磁通量的變化 B．閉合線框放在變化的磁場中一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流 C．閉合線框放在變化的磁場中做切割磁感線運動，一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．感應(yīng)電流的磁場總是跟原來磁場的方向相反,【思路點撥】 (1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化． (2)產(chǎn)生的感應(yīng)電流總是阻礙原磁通量的變化． 【解析】 由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場阻礙的是原磁通量的變化，并不一定與原磁場方向相反，故選項A正確，選項D錯誤；若閉合線框平行于磁場放置，則無論是磁場變化，還是線框做切割磁感線的運動，穿過閉合線框的磁通量都不變，都不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，所以選項B、C均錯．故選B、C、D. 【答案】 BCD,對楞次定律的理解 感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變化，與原磁場方向可能相同，也可能相反．,第4步巧練——精選習(xí)題，落實強(qiáng)化 1．(多選)一塊銅片置于如圖4-3-3所示的磁場中，如果用力把銅片從磁場拉出或把它進(jìn)一步推入，則在這兩個過程中有關(guān)磁場對銅片的作用力，下列敘述中正確的是( ) A．拉出時是阻力 B．推入時是阻力 圖4-3-3 C．拉出時不受磁場力 D．推入時不受磁場力,【解析】 將銅片從磁場拉出或推入，磁通量發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律，磁場對銅片的作用力應(yīng)阻礙導(dǎo)體和磁場的相對運動，故選項A、B正確． 【答案】 AB,2．(2014·北京朝陽區(qū)高二檢測)某同學(xué)設(shè)計了一個電磁沖擊鉆，其原理示意圖如圖4-3-4所示，若發(fā)現(xiàn)鉆頭突然向右運動，則可能是( ) 圖4-3-4,A．開關(guān)S由斷開到閉合的瞬間 B．開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間 C．保持開關(guān)S閉合，變阻器滑片P加速向右滑動 D．保持開關(guān)S閉合，變阻器滑片P勻速向右滑動 【解析】 若發(fā)現(xiàn)鉆頭M突然向右運動，則兩螺線管互相排斥，根據(jù)楞次定律，可能是開關(guān)S由斷開到閉合的瞬間，選項A正確． 【答案】 A,學(xué)生分組探究二 楞次定律的應(yīng)用 第1步探究——分層設(shè)問，破解疑難 1．應(yīng)用楞次定律時，涉及了三個因素：磁通量的變化、磁場方向、感應(yīng)電流方向，如何根據(jù)其中兩個因素確定第三個因素？ 【提示】 穿過閉合回路的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反；磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同．,2．能否應(yīng)用楞次定律判斷導(dǎo)體的運動情況或回路面積的變化趨勢？如何判斷？ 【提示】 通過引起閉合回路磁通量變化的原因，從而判斷導(dǎo)體的運動情況或回路面積的變化．,第2步結(jié)論——自我總結(jié)，素能培養(yǎng) 1．判斷感應(yīng)電流方向的步驟 該方框圖不僅概括了根據(jù)楞次定律判定感應(yīng)電流方向的思路，同時也描述了磁通量變化、磁場方向、感應(yīng)電流方向三個因素的關(guān)系，只要知道了其中任意兩個因素，就可以判定第三個因素．,(2)效果法 由楞次定律可知，感應(yīng)電流的“效果”是阻礙引起感應(yīng)電流的“原因”，深刻理解“阻礙”的含義．據(jù)“阻礙”原則，可直接對運動趨勢作出判斷，更簡捷、迅速．,第3步例證——典例印證，思維深化 (多選)(2014·吉林高二檢測)如圖4-3-5所示，矩形閉合金屬線圈放置在固定的水平薄板上，有一塊蹄形磁鐵如圖所示置于水平薄板的正下方(磁 極間距略大于矩形線圈的寬 度)．當(dāng)磁鐵全部勻速向右通 過線圈時，線圈始終靜止不 動，那么線圈受到薄板摩擦力的方向和線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向(從上向下看)是( ),圖4-3-5,A．摩擦力方向一直向左 B．摩擦力方向先向左、后向右 C．感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針→逆時針→順時針 D．感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針 【思路點撥】 (1)首先明確蹄形磁鐵的磁場分布． (2)了解蹄形磁鐵運動時穿過線圈的磁通量的變化情況． (3)由楞次定律確定感應(yīng)電流及摩擦力的方向．,【解析】 靠近兩極的磁場強(qiáng)，且方向從N極出S極進(jìn)，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針→逆時針→順時針，線圈始終有向右運動的趨勢，摩擦力方向一直向左，選項AC正確． 【答案】 AC,應(yīng)用楞次定律的思路,第4步巧練——精選習(xí)題，落實強(qiáng)化 1．如圖4-3-6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)，從圖中所示的位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ，在這個過程中，線圈中感應(yīng)電流( ) A．沿abcd流動 B．沿dcba流動 圖4-3-6 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 【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，穿過線圈的磁通量為零，在位置Ⅰ時，磁感線向上穿過線圈，在位置Ⅲ時，磁感線向下穿過線圈．設(shè)磁感線向上穿過線圈時磁通量為正，由此可見，由位置Ⅰ到位置Ⅱ再到位置Ⅲ，磁通量連續(xù)減少，感應(yīng)電流方向不變，應(yīng)沿abcd流動．故A正確． 【答案】 A,2．(多選)如圖所示是驗證楞次定律實驗的示意圖，豎直放置的線圈固定不動，將磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流．各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況，其中表示正確的是( ),【解析】 先根據(jù)楞次定律“來拒去留”判斷線圈的N極和S極．A中線圈上端為N極，B中線圈上端為N極，C中線圈上端為S極，D中線圈上端為S極，再根據(jù)安培定則確定感應(yīng)電流的方向，A、B錯誤，C、D正確． 【答案】 CD,學(xué)生分組探究三 對右手定則的理解和應(yīng)用 第1步探究——分層設(shè)問，破解疑難 1．閉合回路中部分導(dǎo)體切割磁感線時，右手定則和楞次定律是否都可以用來判斷感應(yīng)電流的方向？ 【提示】 都可以用來判斷感應(yīng)電流的方向． 2．能否用左手定則判斷感應(yīng)電流的方向？ 【提示】 不能，左手定則用來判斷通電導(dǎo)體的受力方向．,第2步結(jié)論——自我總結(jié)，素能培養(yǎng) 1．右手定則與楞次定律的區(qū)別與聯(lián)系,2.右手定則與左手定則的比較,第3步例證——典例印證，思維深化 (多選)如圖4-3-7所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌PP′和QQ′都處于同一水平面內(nèi)，P和Q之間連接一電阻R，整個裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中．現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，用一水平向右的力F拉動導(dǎo)體棒MN，以下關(guān)于導(dǎo)體棒MN中感應(yīng)電流方向和它所受安培力的方向的說法正確的是( ) A．感應(yīng)電流方向是N→M B．感應(yīng)電流方向是M→N 圖4-3-7,C．安培力方向水平向左 D．安培力方向水平向右 【思路點撥】 (1)由于導(dǎo)體棒MN運動而產(chǎn)生感應(yīng)電流． (2)MN中產(chǎn)生了感應(yīng)電流又受到磁場力的作用． 【解析】 以導(dǎo)體棒MN為研究對象，所處位置磁場方向向下、運動方向向右．由右手定則可知，感應(yīng)電流方向是N→M；再由左手定則可知，安培力方向水平向左． 【答案】 AC,左手定則和右手定則的因果關(guān)系 1．因動而生電(v、B→I)——右手定則． 2．因電而受力(I、B→F安)——左手定則．,第4步巧練——精選習(xí)題，落實強(qiáng)化 1．(2014·海南中學(xué)高二期中)閉合線框abcd，自某高度自由下落時穿過一個有界的勻強(qiáng)磁場，當(dāng)它經(jīng)過如圖4-3-8所示的三個位置時，感應(yīng)電流的方向是( ) A．經(jīng)過Ⅰ時，a→d→c→b→a B．經(jīng)過Ⅱ時，a→b→c→d→a C．經(jīng)過Ⅱ時，無感應(yīng)電流 D．經(jīng)過Ⅲ時，a→b→c→d→a 圖4-3-8,【解析】 經(jīng)過Ⅰ時，穿過閉合線框的磁通量是向里的，且在增大，由楞次定律可判斷閉合線框中感應(yīng)電流的磁場向外，由安培定則可判斷出，通過線框的感應(yīng)電流的方向是a→b→c→d→a，選項A錯誤；經(jīng)過Ⅱ時，穿過閉合線框的磁通量不變，閉合線框中無感應(yīng)電流，選項B錯誤，C正確；經(jīng)過Ⅲ時，穿過閉合線框的磁通量是向里的，且在減少，由楞次定律可判斷閉合線框中感應(yīng)電流的磁場向里，由安培定則可判斷出，通過線框的感應(yīng)電流的方向是a→d→c→b→a，選項D錯誤． 【答案】 C,2．如圖4-3-9所示，一個有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，一個矩形閉合導(dǎo)線框abcd沿紙面由位置1(左)勻速運動到位置2(右)，則( ) A．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時，感 應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a B．導(dǎo)線框離開磁場時，感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a C．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時，受安培力作用方向水平向右 D．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時，受安培力作用方向水平向左,【解析】 本題考查感應(yīng)電流的方向、右手定則、左手定則，關(guān)鍵是看誰在切割．導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時，cd邊切割磁感線，由右手定則可判斷，感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a.同理可得導(dǎo)線框離開磁場時，ab邊切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向為a→b→c→d→a.由左手定則判斷受力情況，只有D選項正確． 【答案】 D,楞次定律判斷導(dǎo)體運動問題和線圈面積變化的應(yīng)用技巧 在電磁感應(yīng)中判斷導(dǎo)體的運動常用以下兩種方法： 1．程序法：首先根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流的方向，然后根據(jù)感應(yīng)電流處原磁場分布情況，運用左手定則判斷出導(dǎo)體所受安培力的方向，最終確定導(dǎo)體的運動情況． 2．楞次定律廣泛含義法：即感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，表現(xiàn)為：,(1)阻礙導(dǎo)體的相對運動(來拒去留)； (2)通過改變線圈面積來“反抗”(增縮減擴(kuò))． 兩種方法中，后一種更靈活、快速、準(zhǔn)確．,(多選)如圖4-3-10所示，光滑固定導(dǎo)軌m、n水平放置，兩根導(dǎo)體棒p、q平行放于導(dǎo)軌上，形成一個閉合回路．當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時( ) A．p、q將互相靠攏 B．p、q將互相遠(yuǎn)離 C．磁鐵的加速度仍為g D．磁鐵的加速度小于g 圖4-3-10,【解析】 方法一：假設(shè)磁鐵的下端為N極，穿過回路的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可判斷出感應(yīng)電流的磁場方向向上，根據(jù)安培定則可判斷出回路中感應(yīng)電流的方向為逆時針方向(俯視)．再根據(jù)左手定則可判斷p、q所受的安培力的方向，安培力使p、q相互靠攏．由于回路所受的安培力的合力向下，根據(jù)牛頓第三定律知，磁鐵將受到向上的反作用力，從而加速度小于g.若磁鐵的下端為S極，根據(jù)類似的分析可以得出相同的結(jié)果，所以A、D選項正確．,方法二：根據(jù)楞次定律的另一種表述——感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，本題中的“原因”是回路中的磁通量增加，歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近．所以p、q將相互靠近且磁鐵的加速度小于g.故選項A、D正確． 【答案】 AD,[先看名師指津] 本例列出了判斷感應(yīng)電流受力及其運動方向的方法，并進(jìn)一步從多個角度深刻理解楞次定律中“阻礙”的含義．雖然方法不同，但本質(zhì)都是楞次定律，只有領(lǐng)會其精髓，才能運用它進(jìn)行正確地判斷．深刻理解楞次定律中“阻礙”的含義是快速分析該類問題的前提．,[再演練應(yīng)用] 如圖4-3-11所示，一個有彈性的金屬圓環(huán)被一根橡皮繩吊于通電直導(dǎo)線的正下方，直導(dǎo)線與圓環(huán)在同一豎直面內(nèi)，當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流增大時，彈性圓環(huán)的面積S和橡皮繩的長度l將( ) A．S增大，l變長 B．S減小，l變短 C．S增大，l變短 圖4-3-11 D．S減小，l變長,【解析】 當(dāng)通電導(dǎo)線中電流增大時，穿過金屬圓環(huán)的磁通量增大，金屬圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流要阻礙磁通量的增大，一是用縮小面積的方式進(jìn)行阻礙，二是用遠(yuǎn)離直導(dǎo)線的方式進(jìn)行阻礙．故D正確． 【答案】 D,