高中物理-4楞次定律教案-新人教版选修3.doc

4楞次定律教学设计(一)教学目标1通过演示实验的观察、分析、总结出楞次定律。2能初步应用楞次定律来判定感应电流的方向。3掌握楞次定律的应用方法，会用楞次定律解答有关电流方向的问题。4掌握用右手定则判定感应电流方向的方法，能用右手定则解决有关电流方向的问题。学法引导1教师通过演示实验法、板书、板画直观教学，注意启发学生思考，动手动脑分析，总结规律。2学生细心观察，自己画图分析，在教师指导下归纳，研究总结电磁感应电流方向遵循的规律。教学重点难点1重点总结实验得出楞次定律及初步应用楞次定律判定感应电流的方向。2难点对演示实验现象分析、归纳、总结出楞次定律。应用楞次定律判定感应电流的方向的步骤。3疑点定律中“阻碍原磁场磁通量的变化”应如何理解？4解决办法做实验时，启发学生积极思考，边实验，边提问，边观察，边总结，提高学生的学习积极性，培养学生探索、学习的能力。教具学具准备条形磁铁、线圈、立式电流表、电池、导线、开关、挂图。师生互动活动设计教师通过实验演示、板画引导学生观察实验现象，启发学生积极思考、手脑并用，从而条理清楚地归纳总结出楞次定律，进行一次对真理进行再发现的尝试，体会其中的无限趣味。整体感知本节主要是在教师的指导下，通过演示实验，让学生边实验，边思考，最终总结归纳出楞次定律，使学生明确“实践出真知，实践是检验真理的唯一标准”。目标完成过程1楞次定律感应电流的方向在第一节的实验中，电流表的指针有时向左偏，有时向右偏，这表明：在不同的情况下，感应电流的方向不同，应当怎样来判定感应电流的方向呢？既然磁通量的变化能引起感应电流和感应电动势，那么，磁通量的变化也很可能对感应电流的方向起作用。下面我们通过实验来研究感应电流的方向。实验装置如下图所示，在做实验时首先要确定：(1)指针偏转方向与电流方向的关系(用电流计两个接头在电池的两极迅速接触一下即可判定)。(2)判定线圈的绕法(下图中绕在线圈外面的红塑料线，即表示该线圈的绕法)。当条形磁铁如下页图甲所示插入时，原磁场的方向？(沿竖直向下的方向)原磁场磁通量的变化？(增强)感应电流的方向？(根据指针的偏转确定，如下页图甲所示)感应电流磁场的方向？(沿竖直向上方向，根据电流的方向，线圈的绕向，用安培定则去判定)小结：感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。将条形磁铁如图乙所示拔出，如图丙所示插入，如图丁所示拔出，分别按上述四个问题让学生回答，得出与上面小结一样的结论。这就是物理学家楞次概括了各种实验得出的定律。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。(简记为“增反减同，阻碍变化”，其中：“增”“减”是指“穿过线圈的原磁场的磁通量是增加还是减少”；“反”“同”是指“感应电流的磁场与原磁场间的方向关系”。)2学习楞次定律时，要注意区分“磁通量的变化”和“磁通量的多少”“原来磁场的方向和原来磁通量的变化”等不同的含义。特别要注意阻碍原磁通量的变化的含义，它包括两方面：阻碍并未阻止也不等于反向。阻碍的是原磁通量的变化，而不是阻碍原磁通量。应这样理解：当原磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加。当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍原磁通量的减少。我们还可以从导体与磁体的相对运动角度来理解楞次定律，从上图中甲图和丙图看：当磁体插入时，感应电流的磁场与磁体磁场方向相反，同名磁极互相排斥，阻碍磁体的插入，从上图中乙图和丁图看，当磁体拔出时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，异名磁极相互吸引，阻碍磁体的拔出，因此，感应电流总是要阻碍导体和磁体的相对运动。3应用楞次定律判定感应电流的方向。1竖直放置的两个金属环在缺口处连接，放在磁感应强度为B的磁场中，如下图所示，当磁感应强度B均匀增加时，关于内、外两金属环中的感应电流的方向，下列说法正确的是() A内环顺时针方向，外环顺时针方向B内环逆时针方向，外环顺时针方向C内环顺时针方向，外环逆时针方向D内环逆时针方向，外环逆时针方向解析：这是一个根据楞次定律判定感应电流的方向的问题。把握楞次定律的内容，首先确定闭合回路，外环与内环组成的闭合回路，是指两环之间的月牙形部分。原磁场的方向如何？(垂直纸面向里)原磁场引起的穿过闭合回路的磁通量怎么变化？(磁通量增加)根据楞次定律，感应电流的磁场应是什么方向？(垂直纸面向外)由判定出的感应电流的磁场方向，根据安培定则，判定出感应电流的方向如何？(外环逆时针，内环顺时针)故选项C正确。通过此例题，分析出感应电流的方向，请大家想一想应用楞次定律要经过哪几个步骤？确定研究对象。确定原磁场的方向。确定穿过闭合回路的磁通量的变化情况(是增加还是减少)。根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(原磁场引起闭合回路的磁通量增加，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，原磁场引起穿过闭合回路的磁通量减少，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，这两层意思共同构成对“阻碍”一词的解释，即上节内容中所说的“增反减同”)。根据判定出来的感应电流的磁场方向，应用安培定则确定感应电流的方向。下面请同学们根据上述步骤完成例2。2如下图所示，导线框abcd与直导线AB在同一平面内，直导线中通以恒定电流I，当导线框以速度v向右匀速运动时，试判断导线框内感应电流的方向。(顺时针方向或adcba) 4用右手定则判定感应电流的方向在深入了解楞次定律后，我们来学习另一种判定感应电流的方向的方法右手定则。其内容为：伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向，如下图所示。3如图所示，水平光滑U形框架间接入一个电容器，横跨在框架上的金属棒cd在外力作用下，以速度v向右匀速运动，求电容器a板带什么电荷？解析：电容器要带电荷，必须给电容器充电，回路中必须有电流。由于金属棒cd切割磁感线产生感应电动势。故只要判定感应电动势的方向，即可判定a板带何种电荷。应用右手定则，知感应电动势的方向，电容器a板带正电。请同学们用楞次定律判定例3，用右手定则判定例2，再想想能否用右手定则判定例1。5楞次定律与右手定则通过对上述三个例题的分析知：(1)在判定感应电流的方向时，楞次定律是通用的，即无论什么问题，都能应用楞次定律来判定感应电流的方向，而右手定则是楞次定律的特例，在例1中，无法应用右手定则判定，只有在导线切割磁感线时，可用右手定则判定感应电流方向，且它比楞次定律更方便、简洁。(2)楞次定律判定感应电流的方向与右手定则判定感应电流的方向，其结果是一致的。(例2、例3可证明)(3)一般地说，由于磁感应强度变化引起磁通量的变化产生的感应电流，其电流方向的判定用楞次定律较为方便。而导体切割磁感线产生的感应电流，其方向用右手定则判定较为方便。总结、扩展要正确理解楞次定律中“感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的含义，阻碍是指阻碍其变化，而不是阻碍磁通量，阻碍并不是阻止，磁通量减少时，只能阻碍它减少，而不能阻止它减少，原磁通量还是减少了。楞次定律也可理解为，感应电流的效果总是要阻碍(或反抗)产生感应电流的原因。(1)阻碍磁通量的变化或原磁场的变化。(2)阻碍导体和磁体的相对运动。(3)阻碍导体内原电流的变化(自感)。判定感应电流的方向的方法有两种：一种是用楞次定律，另一种是用右手定则。导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，因此用右手定则判定感应电流的方向也是楞次定律的特例，用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只不过不少情况下没有用右手定则简洁。但用楞次定律能判定的，并不是用右手定则都能判定出来，例1就是个实例，用楞次定律很容易判定，而用右手定则则不能判定。右手定则另一个作用就是可判定导体切割磁感线时感应电动势的方向。3楞次定律一、楞次定律内容二、楞次定律的理解三、楞次定律的引申应用及应用步骤四、右手定则的内容五、楞次定律与右手定则的关系楞次定律的引申应用通过学习我们知道，应用楞次定律判别感应电流的方向，必须按照下面四个步骤依次进行：第一步，判断原磁场方向。第二步，判断穿过回路的原磁通量的变化。第三步，根据楞次定律判断出感应电流的磁场方向。第四步，根据安培定则判断出感应电流方向。应用起来比较烦琐，影响了学习效率的提高，能否有更简便的方法呢？实际上利用楞次定律的推论进行定性判断非常准确迅速，各位同学不妨试试。推论的内容是：“感应电流产生的效果总要阻碍产生感应电流的磁通量变化。”其中效果包括：感应电流产生的磁场、受到的磁场力及在磁场力的作用下产生的平动、转动效果。该推论的依据是能量守恒定律，因为如果不“阻碍”，就将违反能量守恒定律，那是不可能的。例如：如图(1)中条形磁铁自由下落靠近螺线管过程，能量转化情况是磁铁的机械能一部分转化为螺线管回路的电能。则螺线管中感应电流磁场方向必向上排斥磁铁，阻碍磁铁下落。又如图(2)中，若导体棒向右切割磁感线时，根据推论棒中感应电流所受磁场力必阻碍棒向右运动(可用楞次定律验证)，从而迅速确定棒中感应电流的方向。又如图(3)中，导体圆环正上方的磁铁上移，圆环对桌面的压力必变小，且圆环有向外扩张的趋势(可用楞次定律、安培力公式、左手定则验证)。所以用推论可迅速准确判断有关电磁感应问题，希望先理解后应用，提高解题速度和学习效率。5