高三物理楞次定律的教學設(shè)計
高三物理楞次定律的教學設(shè)計
[學習目標]
1、知道楞次定律的內(nèi)容，理解感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化的含義
2、會利用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向
3、會利用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向
[自主學習]
注意：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，是阻礙變化，不是阻止變化，阻礙的結(jié)果是使磁通量逐漸的變化。如果引起感應(yīng)電流的磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場就跟引起感應(yīng)電流的磁場方向相反，如果引起感應(yīng)電流的磁通量減少，感應(yīng)電流的磁場方向就跟引起感應(yīng)電流的磁場方向相同。楞次定律也可理解為感應(yīng)電流的磁場方向總是阻礙相對運動。
1、磁感應(yīng)強度隨時間的變化如圖1所示，磁場方向垂直閉合線圈所在的平面，以垂直紙面向里為正方向。t1時刻感應(yīng)電流沿 方向，t2時刻 感應(yīng)電流，t3時刻 感應(yīng)電流；t4時刻感應(yīng)電流的方向沿 。
2、如圖2所示，導體棒在磁場中垂直磁場方做切割磁感線運動，則a、b兩端的電勢關(guān)系是 。
[典型例題]
例1 如圖3所示，通電螺線管置于閉合金屬環(huán)A的軸線上，A環(huán)在螺線管的正中間；當螺線管中電流減小時，A環(huán)將：
�。ˋ）有收縮的趨勢 （B）有擴張的趨勢
（C）向左運動 （D）向右運動
分析：螺線管中的電流減小，穿過A環(huán)的磁通量減少，由楞次定律感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的減少，以后有兩種分析：（1）感應(yīng)電流的磁場與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同，感應(yīng)電流的磁感線也向左，由安培定則，感應(yīng)電流沿逆時針方向（從左向右看）；但A環(huán)導線所在處的磁場方向向右（因為A環(huán)在線圈的中央），由左手定則，安培力沿半徑向里，A環(huán)有收縮的趨勢。（2）阻礙磁通量減少，只能縮小A環(huán)的面積，因為面積越小，磁通量越大，故A環(huán)有收縮的趨勢。A正確
例2 如圖4所示，在O點懸掛一輕質(zhì)導線環(huán)，拿一條形磁鐵沿導線環(huán)的軸線方向突然向環(huán)內(nèi)插入，判斷導線環(huán)在磁鐵插入過程中如何運動？
分析：磁鐵向?qū)Ь�環(huán)運動，穿過環(huán)的磁通量增加，由楞次定律感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的增加，導線環(huán)向右運動阻礙磁通量的增加，導線環(huán)的面積減小也阻礙磁通量的增加，所以導線環(huán)邊收縮邊后退。此題也可由楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，再由左手定則判斷導線環(huán)受到的安培力，但麻煩一些。
[針對訓練]
1、下述說法正確的是：
（A）感應(yīng)電流的磁場方向總是跟原來磁場方向相反
�。˙）感應(yīng)電流的磁場方向總是跟原來的磁場方向相同
�。–）當原磁場減弱時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相同
�。―）當原磁場增強時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相同
2、關(guān)于楞次定律，下列說法中正確的是：
�。ˋ）感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的增強
�。˙）感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的減弱
（C）感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的變化
�。―）感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通量的變化
3、 如圖5所示的勻強磁場中，有一直導線ab在一個導體框架上向左運動，那么ab導線中感應(yīng)電流方向（有感應(yīng)電流）及ab導線所受安培力方向分別是：
�。ˋ）電流由b向a，安培力向左
�。˙）電流由b向a，安培力向右
�。–）電流由a向b，安培力向左
�。―）電流由a向b，安培力向右
4、如圖6所示，若套在條形磁鐵上的彈性金屬導線圈Ⅰ突然縮小為線圈Ⅱ，則關(guān)于線圈的感應(yīng)電流及其方向（從上往下看）是：
�。ˋ）有順時針方向的感應(yīng)電流
�。˙）有逆時針方向的感應(yīng)電流
�。–）先 逆時針后順時針方向的感應(yīng)電流
�。―）無感應(yīng)電流
5、如圖7所示，螺線管中放有一根條形磁鐵，當磁鐵突然向左抽出時，A點的電勢比B點的電勢 ；當磁鐵突然向右抽出時，A點的電勢比B點的電勢 。
6、對楞次定律的理解：從磁通量變化的角度來看，感應(yīng)電流總是 ；從導體和磁體相對運動的角度來看，感應(yīng)電流總是要 ；從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度來看，產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程中 能通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化成 電能、
7、楞次定律可以理解為以下幾種情況
�。�1）若因為相對運動而產(chǎn)生感應(yīng)電流時，感應(yīng)電流引起的效果總是阻礙相對運動
�。�2）若因為原磁場的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流時，感應(yīng)電流引起的效果總是阻礙原磁場的變化
�。�3）若因為閉合回路的面積發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流時，感應(yīng)電流引起的效果總是阻礙面積的變化
�。�4）若因為電流的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流時，感應(yīng)電流引起的效果總是阻礙電流的變化
綜合以上分析，感應(yīng)電流引起的效果總是阻礙（或反抗）產(chǎn)生感應(yīng)電流的 。
[能力訓練]
1、如圖8所示，AB為固定的通電直導線，閉合導線框P與AB在同一平面內(nèi)，當P遠離AB運動時，它受到AB的磁場力為：
�。ˋ）引力且逐漸減小 （B）引力且大小不變
（C）斥力且逐漸減小 （D）不受力
2、如圖9所示，當條形磁鐵運動時，流過電阻的電流方向是由A流向B，則磁鐵的運動可能是：
（A）向下運動 （B）向上運動
�。–）若N極在下，向下運動 （D）若S極在下，向下運動
3、如圖10所示，a、b兩個同心圓線圈處于同一水
平面內(nèi)，在線圈a中通有電流I，以下哪些情況可以使
線圈b有向里收縮的趨勢？
�。ˋ）a中的電流I沿順時針方向并逐漸增大
（B）a中的電流I沿順時針方向并逐漸減小
�。–）a中的電流沿逆時針方向并逐漸增大
�。―）a中的電流沿逆時針方向并逐漸減小
4、如圖11所示，兩同心金屬圓環(huán)共面，其中大閉合圓環(huán)與導軌絕緣，小圓環(huán)的開口端點與導軌相連，平行導軌處在水平面內(nèi)，磁場方向豎直向下，金屬棒ab與導軌接觸良好，為使大圓環(huán)中產(chǎn)生圖示電流，則ab應(yīng)當：
�。ˋ）向右加速運動 （B）向右減速運動
�。–）向左加速運動 （D）向左減速運動
5、一環(huán)形線圈放在勻強磁場中，第一秒內(nèi)磁感線垂直線圈平面向里，磁感應(yīng)強度隨時間的變化關(guān)系如圖12所示，則第二秒內(nèi)線圈中感應(yīng)電流大小變化和方向是：
�。ˋ）逐漸增加逆時針 （B）逐漸減小順時針
�。–）大小恒定順時針 （D）大小恒定逆時針
6、如圖13所示，Q為用毛皮摩擦過的橡膠圓盤，由于它的轉(zhuǎn)動，使得金屬環(huán)P中產(chǎn)生了逆時針方向的電流，則Q盤的轉(zhuǎn)動情況是：
�。ˋ）
A） 順時針加速轉(zhuǎn)動
�。˙）逆時針加速轉(zhuǎn)動
（C）順時針減速轉(zhuǎn)動
�。―）逆時針減速轉(zhuǎn)動
7、如圖14所示，三角形線圈abc與長直導線
彼此絕緣并靠近，線圈面積被分為相等的兩部分，導線MN接通電流的瞬間，在abc中
（A） 無感應(yīng)電流
�。˙）有感應(yīng)電流，方向a b c
�。–）有感應(yīng)電流，方向 c b a
�。―）不知MN中電流的方向，不能判斷abc中電流的方向
8、如圖15所示，條形磁鐵從h高處自由下落，中途穿過一個固定的空心線圈，K斷開時，落地時間為t1，落地速度為V1；K閉合時，落地時間為t2，落地速度為V2，則： t1 t2，
V1 V2。
9、如圖16所示，在兩根平行長直導線M、N中，通過同方向、同強度的電流，導線框ABCD和兩導線在同一平面內(nèi)。線框沿著與兩導線垂直的方向，自右向左在兩導線間勻速移動。在移動過程中，線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向是（ ）
A、沿ABCDA，方向不變。
B、沿ADCBA，方向不變。
C、由沿ABCDA方向變成沿ADCBA方向。
D、由沿ADCBA方向變成沿ABCDA方向。
10、如圖17所示，面積為0、2m2的100匝的線圈A處在磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，t=0時磁場方向垂直紙面向里、磁感強度隨時間變化的規(guī)律是B=（6—0、2t）T，已知R1=4，R2=6，電容C=3OF、線圈A的電阻不計、求：
（1）閉合S后，通過R2的電流大小和方向、
�。�2）閉合S一段時間后再斷開，S斷開后通過R2的電量是多少？
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