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1、馬洪旭新課標(biāo)精品教案系列-選修3-2
高中物理課堂教學(xué)教案 年 月 日
課 題
§ 4.3 愣次定律
新授課
課時(shí)
教 學(xué) 目 標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.掌握楞次定律的內(nèi)容,能運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向。
2.培養(yǎng)觀察實(shí)驗(yàn)的能力以及對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、歸納、總結(jié)的能力。
3.能夠熟練應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向
4.掌握右手定則,并理解右手定則實(shí)際上為楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式。
(二)過程與方法
1.通過實(shí)踐活動(dòng),觀察得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,再通過分析論證,歸納總結(jié)得出結(jié)論。
2.通過應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向
2、,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的能力。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中,同學(xué)們直接參與物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程,體驗(yàn)了一次自然規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中的樂趣和美的享受,并在頭腦中進(jìn)一步強(qiáng)化“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”這一辯證唯物主義觀點(diǎn)。
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)
1.楞次定律的獲得及理解。
2.應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。
3.利用右手定則判斷導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電流的方向。
教學(xué)難點(diǎn)
楞次定律的理解及實(shí)際應(yīng)用。
教 學(xué) 方 法
發(fā)現(xiàn)法,講練結(jié)合法
教 學(xué) 手 段
干電池、靈敏電流表、外標(biāo)有明確繞向的大線圈、條形磁鐵、導(dǎo)線。
3、 教學(xué)活動(dòng)
(一)引入新課
[演示]按下圖將磁鐵從線圈中插入和拔出,引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象,提出:
①為什么在線圈內(nèi)有電流?
②插入和拔出磁鐵時(shí),電流方向一樣嗎?為什么?
③怎樣才能判斷感應(yīng)電流的方向呢?
本節(jié)我們就來學(xué)習(xí)感應(yīng)電流方向的判斷方法。
(二)進(jìn)行新課
1、楞次定律
演示實(shí)驗(yàn)
[實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菅芯扛袘?yīng)電流方向的判定規(guī)律。
[實(shí)驗(yàn)步驟]
(1)按右圖連接電路,閉合開關(guān),記錄下G中流入電流方向與電流表G中指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。(如電流從左接線柱流入,指針向右偏還是向左偏?)
(2)記下線圈繞向,將線圈和靈敏電流計(jì)構(gòu)成通路。
(3)把條形磁鐵N極(或S極
4、)向下插入線圈中,并從線圈中拔出,每次記下電流表中指針偏轉(zhuǎn)方向,然后根據(jù)步驟(1)結(jié)論,判定出感應(yīng)電流方向,從而可確定感應(yīng)電流的磁場方向。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,填表:
磁鐵運(yùn)動(dòng)情況
N極下插
N極上拔
S極下插
S極上拔
磁鐵產(chǎn)生磁場方向
線圈磁通量變化
感應(yīng)電流磁場方向
通過上面的實(shí)驗(yàn),同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了什么?
當(dāng)磁鐵移近或插入線圈時(shí),線圈中感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反;當(dāng)磁鐵離開線圈或從線圈中拔出時(shí),線圈中感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同。
當(dāng)穿過線圈的磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反;當(dāng)穿過線圈的磁通量減少
5、時(shí),感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同。
當(dāng)穿過線圈的磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量增加;當(dāng)穿過線圈的磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量減少。
物理學(xué)家楞次概括了各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在1834年提出了感應(yīng)電流方向的判定方法,這就是楞次定律。投影打出楞次定律的內(nèi)容。
感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,這就是楞次定律。
(1)“阻礙”并不是“阻止”,一字之差,相去甚遠(yuǎn)。要知道原磁場是主動(dòng)的,感應(yīng)電流的磁場是被動(dòng)的,原磁通仍要發(fā)生變化,感應(yīng)電流的磁場只是起阻礙變化而已。
(2)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向具有普遍意義。
楞次定律符合能量守恒。從上
6、面的實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn):感應(yīng)電流在閉合電路中要消耗能量,在磁體靠近(或遠(yuǎn)離)線圈過程中,都要克服電磁力做功,克服電磁力做功的過程就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程。
楞次定律也符合唯物辯證法。唯物辯證法認(rèn)為:“矛盾是事物發(fā)展的動(dòng)力”。電磁感應(yīng)中,矛盾雙方即條形磁鐵的磁場(B原)和感應(yīng)電流的磁場(B感),兩者都處于同一線圈中,且感應(yīng)電流的磁場總要阻礙原磁場的變化,形成既相互排斥又相互依賴的矛盾,在回路中對立統(tǒng)一,正是“阻礙”的形成產(chǎn)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
2、楞次定律的應(yīng)用
應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的基本步驟:
(1)明確原磁場的方向。
(2)明確穿過閉合電路的磁通量是增加還是減少。
(3
7、)根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向。
(4)利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向。
開關(guān)斷開前,線圈M中的電流在線圈N中產(chǎn)生的磁場方向向哪? 向下。
開關(guān)斷開瞬間,線圈N中磁通量如何變化? 減少。
線圈N中感應(yīng)電流的磁場方向如何? 向下(阻礙磁通量減少)。
線圈N中感應(yīng)電流的方向如何? 由下向上,整個(gè)回路是順時(shí)針電流。
利用楞次定律判定感應(yīng)電流方向的思路可以概括為以下框圖。
[投影]
3.右手定則
當(dāng)閉合電路的一部分做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),如何應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流的
如果磁通量的變化是由導(dǎo)體切割磁感線引起的,感應(yīng)電流的方向可以由右手
8、定則來判斷。
右手定則的內(nèi)容:
伸開右手讓拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi),讓磁感線垂直從手心進(jìn)入,拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向,其余四指指的就是感應(yīng)電流的方向。
(四)實(shí)例探究
楞次定律的應(yīng)用
【例1】 如圖所示,試判定當(dāng)開關(guān)S閉合和斷開瞬間,線圈ABCD的電流方向。(忽略導(dǎo)線GH的磁場作用)
解析:當(dāng)S閉合時(shí)
(1)研究回路是ABCD,穿過回路的磁場是電流I所產(chǎn)生的磁場,方向由安培定則判定是指向讀者;
(2)回路ABCD的磁通量由無到有,是增大的;
(3)由楞次定律可知感應(yīng)電流磁場方向應(yīng)和B原相反,即背離讀者向內(nèi)(“增反減同”)。
由安培定則判定感應(yīng)電流方向是B
9、→A→D→C→B。
當(dāng)S斷開時(shí)
(1)研究回路仍是ABCD,穿過回路的原磁場仍是I產(chǎn)生的磁場,方向由安培定則判定是指向讀者;
(2)斷開瞬間,回路ABCD磁通量由有到無,是減小的;
(3)由楞次定律知感應(yīng)電流磁場方向應(yīng)是和B原相同即指向讀者;
(4)由安培定則判定感應(yīng)電流方向是A→B→C→D→A。
點(diǎn)評(píng):用楞次定律解題時(shí),沿一定的程序進(jìn)行推理判斷比較規(guī)范,尤其是初學(xué)者一定要熟練掌握
【例2】 如圖所示,當(dāng)條形磁鐵突然向閉合銅環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),銅環(huán)里產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向怎樣?銅環(huán)運(yùn)動(dòng)情況怎樣?
解析:磁鐵右端的磁感線分布如圖所示,當(dāng)磁鐵向環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),環(huán)中磁通量變大,由楞次定律可判斷出感應(yīng)電
10、流磁場方向,再由安培定則判斷出感應(yīng)電流方向如圖16-3-5所示.把銅環(huán)等效為多段直線電流元,取上、下兩對稱的小段研究,由左手定則可知其受安培力如圖,由此推想整個(gè)銅環(huán)受合力向右,故銅環(huán)將向右擺動(dòng).
【例3】 如圖所示,固定于水平面上的光滑平行導(dǎo)電軌道AB、CD上放著兩根細(xì)金屬棒ab、cd.當(dāng)一條形磁鐵自上而下豎直穿過閉合電路時(shí),兩金屬棒ab、cd將如何運(yùn)動(dòng)?磁鐵的加速度仍為g嗎?
解析:當(dāng)條形磁鐵從高處下落接近回路abcd時(shí),穿過回路的磁通量方向向下且在不斷增加.根據(jù)楞次定律的第二種表述:感應(yīng)電流所產(chǎn)生的效果,總要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因.在這里,產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因是:條形磁鐵的下落使回路中
11、的磁通量增加,為反抗條形磁鐵的下落,感應(yīng)電流的磁場給條形磁鐵一個(gè)向上的阻礙其下落的阻力,使磁鐵下落的加速度小于g.為了反抗回路中的磁通量增加,ab、cd兩導(dǎo)體棒將互相靠攏,使回路的面積減小,以阻礙磁通量的增加.同理,當(dāng)穿過平面后,磁鐵的加速度仍小于g,ab、cd將相互遠(yuǎn)離.
鞏固練習(xí)
1.根據(jù)楞次定律知感應(yīng)電流的磁場一定是 ( )
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)電流的磁場方向相同
答案:C
2.如圖所示,通電導(dǎo)線旁邊同一平面有矩形線圈abcd.則 ( )
A.若線圈
12、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
3.如圖所示,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abc
13、d流動(dòng)
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
答案:C
點(diǎn)評(píng):同向電流相互吸引,異向電流相互排斥
5.如圖所示,勻強(qiáng)磁場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)
14、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
答案:A
6.如圖所示,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
15、頭方向相反,磁鐵移走后,此電流繼續(xù)維持
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
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
8.如圖所示
16、,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
答案:B
9.如圖所示,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
答案:C
學(xué) 生 活 動(dòng)
作 業(yè)
1、認(rèn)真閱讀教材。
2、思考并完成 “問題與練習(xí)”中的題題目。
板 書 設(shè) 計(jì)
教 學(xué) 后 記
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