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第三节  楞次定律（3课时）

【教学目标】1、知识与技能：

（1）理解楞次定律的内容。（2）能初步应用楞次定律判定感应电流方向。（3）理解楞次定律与能量守恒定律是相符的。（4）理解楞次定律中“阻碍”二字的含义。

2、过程与方法（1）通过观察演示实验，探索和总结出感应电流方向的一般规律（2）通过实验教学，感受楞次定律的实验推导过程，培养学生观察实验，分析、归纳、总结物理规律的能力。

3、情感态度与价值观（1）使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法。（2）培养学生的空间想象能力。（3）让学生参与问题的解决，培养学生科学的探究能力和合作精神。

【教学重点】应用楞次定律（判感应电流的方向）【教学难点】理解楞次定律（“阻碍”的含义）

【教学方法】  实验法、探究法、讨论法、归纳法【教具准备】灵敏电流计，线圈(外面有明显的绕线标志)，导线若干，条形磁铁，线圈

【教学过程】                    第一课时

一、复习提问：

1、要产生感应电流必须具备什么样的条件？

答：穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生感应电流。

2、磁通量的变化包括哪情况？

答：根据公式Φ=BS sinθ(θ是B与S之间的夹角)可知，磁通量Φ的变化包括B的变化，S的变化，B与S之间的夹角的变化。这些变化都可以引起感应电流的产生。

二、引入新课

1、问题1：如图，已知通电螺线管的磁场方向，问电流方向？

  答：由右手螺旋定则（安培定则）可知，电流从右边出，左边进，电流逆时针方向。

2、问题2：如图，在磁场中放入一线圈，若磁场B变大或变小，问

①有没有感应电流？（有，因磁通量有变化）；

②感应电流方向如何？

三、进行新课（一）、探究感应电流的方向

1、介绍研究感应电流方向的主要器材并让学生思考：

（1）、灵敏电流计的作用是什么？为什么用灵敏电流计而不用安培表？

答：灵敏电流计——（把灵敏电流计与干电池试触，演示指针偏转方向与电流流入方向间的关系）电流从那侧接线柱流入，指针就向那侧偏转，因为灵敏电流计的量程较小，灵敏度较高，能测出螺线管中产生的微弱感应电流。

（2）、为什么本实验研究的是螺线管中的感应电流，而不是单匝线圈或其它导体中的感应电流？

答：因为穿过螺线管的磁通量发生变化大，所以是螺线管中的感应电流大于单匝线圈中的电流。

2、实验内容：

研究影响感应电流方向的因素按照课本P₁₀图4-3-2所示连接电路，并将磁铁向线圈插入或从线圈拔出等，分析感应电流的方向与哪些因素有关。

3、学生探究：研究感应电流的方向

思考：感应电流方向与原来磁场的磁通量变化有什么关系？怎样找到它们的关系？（感应电流的磁场方向）（学生在图中标出每个螺线管的感应电流产生的等效N极和S极）

问题1、请你根据上表中所填写的内容分析一下，感应电流的磁场方向是否总是与原磁场的方向相反？

问题2、请你仔细分析上表，用尽可能简洁的语言概括一下，究竟如何确定感应电流的方向？

总结规律：原磁通变大，则感应电流磁场与原磁场相反，有阻碍变大作用

        原磁通变小，则感应电流磁场与原磁场相同，有阻碍变小作用

结论：增反减同

4、楞次定律——感应电流的方向

（1）、内容：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。

（2）、理解：

       ①、阻碍既不是阻止也不等于反向，增反减同

         “阻碍”又称作“反抗”，注意不是阻碍原磁场而阻碍原磁场的变化；“阻碍”不仅有“反抗”，还有“补偿”的含义，反抗磁通量的增加，补偿磁通量的减少。即增反减同

②、注意两个磁场：原磁场和感应电流的磁场

两者的关系：原磁场磁通量的变化  产生    感应电流  产生   感应电流的磁场  阻碍   磁通量的变化

（3）、应用楞次定律判定感应电流的方向步骤：

①、明确原磁场的方向；

②、明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少；

③、根据楞次定律(增反减同)，判定感应电流的磁场方向；

④、利用安培定则判定感应电流的方向。

例：1．如图5所示，导线框abcd与导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，当线框由左向右匀速通过直导线时，线框中感应电流的方向是 （ D  ）

　　A．先abcd，后dcba，再abcd      B．先abcd，后dcba     C．始终dcba

　　D．先dcba，后abcd，再dcba      E．先dcba，后abcd

2．如图20所示，(a)图中当电键S闭合瞬间，流过电表的感应电流方向是a____ b  ；(b)图中当S断开瞬间，流过电表的感应电流方向是__ b    a   __。

3．将矩形线圈垂直于磁场方向放在有界匀强磁场中，如图21所示。

将线圈在磁场中上下平移时，其感应电流为__0__；将线圈前

后平移时，其感应电流为___0_；以AF为轴转动时，其感应

电流方向为AFDCA____；以AC为轴转动时，其感应电流方向为_AFDCA___；

沿任意方向移出磁场时，其感应电流方向为__AFDCA__。

4. 如图所示，当条形磁铁做下列运动时．线圈中的感应电流方向应是(从左向右看)  ( BC )   

A．磁铁靠近线圈时，电流方向是逆时针的

        B．磁铁靠近线圈时，电流方向是顺时针的

        C．磁铁向上平动时，电流方向是逆时针的

        D．磁铁向上平动时。电流方向是顺时针的

第二课时

（二）、楞次定律的应用

1、电势高低的判断;产生感应电动势的那部分导体即为电源。在电源内部电流由低电势端流向高电势端，在电源外部电流由高电势端流向低电势端。

思考：若电路不闭合？假定为闭合，再判断

例：5. 如图所示的一个导体回路内，连接着一个电容器C，若有一垂直穿过回路平面的磁场（方向垂直纸面向外）正在减小，则电容的上极板带何种电荷？

负电

2、理解“阻碍”的含义

①楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和能量守恒定律的反映

②“阻碍”常见的四种情形：

a、从磁通量变化的角度看：感应电流总要阻碍磁通量的变化。增反减同

例：6.两同心金属圆环，使内环A通以顺时针方向电流，现使其电流增大，则在大环B中产生的感应电流方向如何？若减小电流呢？

例：7.（课本P₁₁例题1）法拉第最初发现电磁感应现象的

实验如图所示，软铁环上绕有A、B两个线圈，当A线圈电

路中的开关断开的瞬间，线圈B中的感应电流沿什么方向?

（图中标出）

b、从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍导体的相对运动。来拒去留

例：8.如右图，闭合矩形线圈abcd从静止开始竖直下落，穿过一个匀强磁场区域，此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈bc边的长度，不计空气阻力，则：（  CD ）

   A、从线圈dc边进入磁场到ab边穿出磁场的整个过程中，线圈中始终有感应电流

   B、dc边刚进入磁场时线圈内感应电流的方向与dc边刚穿出磁场时感应电流的方向相反

   C、dc边刚进入磁场时线圈内感应电流的方向与dc边刚穿出磁场时感应电流的方向相同

D、从线圈dc边进入磁场到ab边穿出磁场的整个过程中，有一个阶段线圈的加速度等于重力加速度

例：9. 如图所示，一条形磁铁原来做自由落体运动，当它通过闭合线圈回路时，其运动情况是（  B  ）

A．接近线圈和离开线圈时速度都变小

B．接近线圈和离开线圈时加速度都小于g

C．接近线圈时做减速运动，离开线圈时做加速运动

D．接近线圈时加速度小于g，离开线圈时加速度大于g

       C、从面积变化的角度：增缩减扩

例：10.如图所示，ef、gh为两水平放置相互平行的金属导轨,ab、cd为搁在导轨上的两金属棒，与导轨接触良好且无摩擦．当一条形磁铁向下靠近导轨时，关于两金属棒的运动情况的描述正确的是（ C  ）

A．如果下端是N极，两棒向外运动，如果下端是S极，两棒相向靠近

B．如果下端是S极，两棒向外运动，如果下端是N极，两棒相向靠近

C．不管下端是何极性，两棒均向外相互远离

D．不管下端是何极性，两棒均相互靠近

d、阻碍原电流的变化 （自感现象，后面再讲）

（三）、电磁感应现象中能量的转化

例：11.如图所示，用丝线将一个闭合金属环悬于O点，虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场。金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有垂直于纸面向外的匀强磁场，会有这种现象吗？

解：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时（无论是进入还是穿出），由于磁通量发生变化，环内一定有感应电流产生。根据楞次定律，感应电流将会阻碍相对运动，所以摆动会很快停下来，这就是电磁阻尼现象。还可以用能量守恒来解释：有电流产生，就一定有机械能向电能转化，摆的机械能将不断减小。若空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量不变化，无感应电流，不会阻碍相对运动，摆动就不会很快停下来。

第三课时

（四）、楞次定律的特例——闭合回路中部分导体切割磁感线

    问题1：当闭合回路的部分导体切割磁感线也会引起磁通量的变化，从而使回路中产生感应电流，这种情况下回路中的电流的方向如何判断呢，可以用楞次定律判断电流的方向吗？

答：当然可以用楞次定律来判断感应电流的方向，如果导体棒ab向右运动，则由楞次定律可知，穿过闭合回路的磁通量增加，则感应磁场就要与原磁场方向相反，即感应磁场方向向外，所以感应电流的方向aèdècèbèa

问题2：用楞次定律判断感应电流的过程很复杂，能否找到一种很简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢？

答：有简单的方法，如果我们仔细研究电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向，就能找出一种方法——右手定则：

（1）、右手定则的内容：伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从掌心进入，拇指指向导体运动方向，其余四指指向的就是导体中感应电流方向

（2）、适用条件：切割磁感线的情况

（3）、说明：    ①、右手定则是楞次定律的特例，用右手定则求解的问题也可用楞次定律求解

      例：分别用右手定则和楞次定律判断通过电流表的电流方向

②、右手定则较楞次定律方便，但适用范围较窄，而楞次定律应用

于所有情况

③、当切割磁感线时电路不闭合，四指的指向即感应电动势方向

（画出等效电源的正负极）

五、巩固练习

例12.为什么闭合回路完全在垂直匀强磁场的面内切割磁感线时回路中无感应电流？

例13．如图所示，平行金属导轨的左端连有电阻R，金属导线框ABCD的两端用金属棒跨在导轨上，匀强磁场方向指向纸内。当线框ABCD沿导轨向右运动时，线框ABCD中有无闭合电流？____；电阻R上有无电流通过？____

例14．如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里．导体棒的电阻可忽略，当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是(　B　)
A．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到a

B．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a

C．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b

D．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b

例15．如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。已知在t=0到t=t₁的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头方向相同，则i随时间t变化的图线可能是（ A  ）

例16.1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”，实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示，实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后，下列说法正确的是(  AB  )

A. 圆盘上产生了感应电动势

B. 圆盘内的感应电流产生的磁场导致磁针转动

C. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化

D. 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成了电流，此电流产生的磁场导致磁针转动

例17.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是(  D  )

A.从a到b，上极板带正电

B.从a到b，下极板带正电

C.从b到a，上极板带正电

D.从b到a，下极板带正电

例18.如图（a），螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图（b）所示规律变化时（  AD   ）

（A）在t₁~t₂时间内，L有收缩趋势

（B）在t₂~t₃时间内，L有扩张趋势

（C）在t₂~t₃时间内，L内有逆时针方向的感应电流

（D）在t₃~t₄时间内，L内有顺时针方向的感应电流

【解析】在t₁-t₂时间内，外加磁场磁感应强度增加且斜率在增加，则在导线框中产生顺时针方向大小增加的电流，该电流激发增加的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可以断定圆环有收缩趋势，A正确；在t₂—t₃时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生恒定电流，该电流激发出稳当磁场，该磁场通过圆环时，圆环中没有感应电流，选项BC错误；在t₃—t₄时间内，外加磁场向下减小，且斜率也减小，在导线框中产生顺时针减小的电流，该电流激发出向内减小的磁场，所以圆环内产生顺时针方向电流，D正确。

六、课后反思