123楞次定律教案07.docx

楞次定律【魔术引入】很高兴今天能和大家一起来学习物理，这节课我们从一个魔术开始，这是一个普通的铁棒, 这是一个被我附予了神奇能量的魔环，把魔环套在上面，现在就是见证奇迹的时刻，魔环即 将释放出神奇的能量，但是它需要大家三秒钟的掌声：1 23,（踩下脚踏开关，魔环一跃而起）魔环一跃而起，我们再来一次，但是这次要挑战更高的难度，再放上一个跳棒，再放上一个, 奇迹还能再发生吗？有请掌声：1 23。（踩下脚踏开关，魔环一跃而起）小小魔环，魔力无限，这无限魔力来自哪里呢？希望通过本节课的学习，大家都能找到这个 魔力的来源。【实验复习】在前面我们学习了电磁感应现象，下面我们回顾一下。我有一套实验装置，这是一个螺线管, 这是一个灵敏电流计，我把它们简单地串联形成一个闭合回路。现在，灵敏电流计的指针在 中间零刻度处，说明回路中没有电流。这是一个条形磁铁，我让它慢慢靠近，请大家观察指 针的情况。靠近一一指针在左偏再慢慢抽出远离远离指针在右偏。指针能够偏转，说明回路有一一电流，那么，这个电流是怎么产生的呢？由于磁体靠近和远离时，穿过螺线管的磁通量增加和减小，闭合回路的磁通量变化，就会产 生感应电流。好，我们再来做一遍，把磁体的S极靠近和远离，指针偏转，而且是左右偏转，指针左右偏 转，说明产生的感应电流的方向是一一不一样的，那么，我们怎样判断这个螺线管中的感应 电流的方向呢？或者说，感应电流的方向遵循什么规律呢？这是我们今天要来具体研究的问 题。【实验探究】（一） .实验猜想科学家们拿到一个新的课题时，总是会依据已有的知识和经验，先做出假设和猜想，然后再 通过实验去验证，今天，我们碰到这样的一个问题，不妨也先依据你已有的知识以及刚才的 实验，请你先来猜想一下：感应电流的方向可能与哪些因素有关？ 生1：磁体的运动方向生2：磁体的磁场方向 这些猜想是不是都是有价值，值得我们一一研究的，我们一起来审核看看（二） .实验过程1 .实验准备：经过审核，我们可以初步确定，感应电流的方向可能与两个因素有关，一个 是磁通量的变化，另一个是磁场的方向。那么，它们之间具有什么样的规律呢？下面我们通 过实验具体来研究。我已经为大家准备好了一套实验器材，大家的桌上，可以看到有一个螺 线管，一个条形磁铁，一个灵敏电流计，还有若干导线。这套实验装置和我演示用的几乎是 一样的，所以大家应该很清楚怎样让螺线管中产生感应电流。今天，我们就来研究这个螺线 管中的感应电流方向与穿过它的磁通量变化以及磁场方向之间的关系。当我们要研究一个量 与其他量之间的关系时，一般选用什么样的方法？控制变量法。那么，我们如何控制磁通量的变化和磁场的方向。磁场的方向如何控制？这里的磁场由谁来 提供？磁体！其实除了磁体能够产生磁场外，在初中的时候我们也学过，还有谁也是能够产生磁场的？ 电流！但是这里我们用磁体产生的磁场相对比较方便。那么，当磁体的N极向下时，磁场向下穿过 螺线管；当S极向下时，磁场就向上穿过螺线管。我们如何控制磁通量的增加？ 磁体向下运动，靠近磁体如何让磁通量减少？磁体向上运动，远离磁体也就是说，我们在实验中需要进行这些操作：让条形磁铁的N极靠近和远离磁体，让条形磁 铁的S极靠近和远离磁体，一共是四种操作。那么，在每一次操作过程中，我们需要观察和 记录什么呢？感应电流的方向、磁通量的变化、磁场的方向感应电流的方向在这里我们由谁帮我们来检测？灵敏电流计那么，当灵敏电流计的指针左偏时，通过螺线管中的电流是从上往下流,还是从下往上流呢？ 看来我们需要先来检测一下灵敏电流计的指针偏转和电流流向的关系，怎么检测呢？ 如果有一个已知方向的电流，让它流过灵敏电流计，再看看指针是怎么偏转的就可以了。 谁能提供已知方向的电流呢？电源！现在，我就来检测一下，我这个灵敏电流计的构造和你是一样。我把灵敏电流计直接接在一 节干电池上，能直接接吗？不能！需要一个保护电阻。我已经在这个表笔里面串联了一个电阻，大家看，它的体积很小，但容 量却是很大的，有三千欧，所以，我们可以大胆地接上去。现在，我把电源的正极接在灵敏 电流计的右接线柱上，电流就从右接线柱流进，大家观察指针的偏转情况一一右偏。把电源 两极换一下，电流从左接线柱流入，指针是一一左偏的。我们来小结一下，当通过灵敏电流 计的电流从左流进（左进）时，指针就左偏，当从右边流进时（右进），指针就右偏。简单 地说就是左进左偏，右进右偏。根据这样的规律，大家看这一电路中，当灵敏电流计的指针 是左偏时，流过螺线管的电流是从上往下，还是从下往上？ 从下往上那如果是俯视着看，是逆时针还是顺时针？逆时针那么，当指针是右偏时，灵敏电流计中的电流就是一一顺时针。好！接下来我们一起来连接电路，为了待会儿大家检测电流方向的方便以及我们研究的统一 性，请大家都按这个电路图来进行连接，简单地说就是螺线管中有一个红色接线柱与灵敏电 流计中的中间红色接线柱连接在一起，其它两个接线柱连接在一起。连接好电路之后，就可 以开始实验探究了，请注意观察和记录每一次操作时的现象。2 .实验操作3 .实验分析(1 )实验现象实验探究到此结束，请大家来汇报一下你所观察到的现象:第一组中，感应电流方向是逆时针, 第二组中，感应电流方向是顺时针, 第三组中，感应电流方向是顺时针, 第四组中，感应电流方向是逆时针,磁通量在增加,磁通量在增加,磁通量在减少,磁通量在减少,磁场方向向下 磁场方向向上 磁场方向向下 磁场方向向上。好！现象已经呈现在我们面前了，请大家仔细观察一下，感应电流方向与磁通量的变化以及 磁场方向之间有什么规律吗？(2)实验规律 寻找感应电流方向与磁通量的变化以及磁场方向之间的规律学生： 老师：随着磁通量的变化以及磁场方向的变化，感应电流的方向也随着变化，这与我们的猜想是吻 合的。具体地来说，当磁通量增加时一，感应电流的方向可以逆时针，也可以顺时针；当磁通 量减少时，感应电流方向可以顺时针，也可以是逆时针；说明感应电流的方向与磁通变化之 间的直接关系并不明确，难怪大家找不出来。再来看，当磁场方向向下时，感应电流的方向 可以逆时针，也可以顺时针；磁场方向向上时，感应电流方向可以顺时针，也可以是逆时针; 说明，感应电流方向与磁场的方向之间也没有明确的关系。那么，感应电流方向与磁通量的 变化以及磁场方向之间到底有没有关系呢？ 引入中介一一感应电流的磁场一定有的，实验事实真实地告诉我们，它们之间是有关系的，只是我们还没能找到而已，为 什么这么难找呢？大家一起来看，感应电流方向要么顺时针，要么逆时针，总是在水平面上 的；磁场方向要么向上，要么向下，总是在竖直方面上的，方向在两个不平面的两个物理量 的关系相对要难找一点，那么，我们能不能把它们转化为同一方向上的呢？比如，把感应电 流的方向转化为竖直方向上的某个相关量，有没有这样的物理量，它的方向是在竖直方向上 的，又与感应电流方向有关？磁场！谁产生的磁场？感应电流产生的磁场好！初中时我们学过电流能够产生磁场，感应电流也不例外，我们把感应电流产生的磁场叫 作感应磁场，原来条形磁铁产生的磁场叫作原磁场。感应磁场的方向可以用什么定则判断？ 右手螺旋定则根据右手螺旋定则，弯曲的四指指向电流方向，大拇指的方向就是磁场的方向，可以看到, 感应磁场的方向是竖直方向的，而且与感应电流方向有关，看来，我们可以引入感应磁场这 个物理量，以此作为中介来帮助我们找到感应电流方向与磁通量变化以及磁场方向间的关 系。现在，我们的任务就是来寻找感应磁场与磁通量变化以及磁场方向的关系，我们还是从 实验现象中去进行总结，所以，请大家伸出右手，判断出现四种情形下感应磁场的方向： 第一组：逆时针 第二组：顺时针 第三组：顺时针 第四组：逆时针 寻找感应磁场与磁通量变化以及磁场方向之间的关系（楞次定律）现象已经呈现在我们面前了，请大家再仔细观察一下，感应磁场方向与磁通量变化以及原磁 场方向之间有什么规律吗？我们可以从简单的开始寻找,感应磁场方向与原磁场方向有什么 规律吗？感应磁场方向与原磁场方向有时相同，有时相反你是从哪些具体的现象得到这些结论的？第一组和第二组实验现象显示两磁场方向相反，第三组和第四组实验现象显示两磁场方向相 同。当两磁场反向时，磁通量在怎么变化？增加当两磁场同向时，磁通量在怎么变化？减少那么，你能不能用简单的话，来总结一下其中的规律？当磁通量增加时，感应磁场与原磁场方向是相反的；当磁通是减少时，感应磁场与原磁场方 向是相同的。（板书：增反、减同）这里的“增减”是指谁在增在减？磁通量这里的“反、同”指的是谁与谁反或同？两个磁场方向 感应磁场与原磁场当磁通量增量时，感应磁场却与原磁场是相反的，那么感应磁场对磁通量的增加有什么影响 吗？阻碍！当磁通量减少时，感应磁场却与原磁场是相同的，那么感应磁场对磁通量的增加有什么影响 吗？阻碍！小结：看来感应磁场是一个叛逆的磁场，它总是在阻碍磁通量的增加和减少，也就是说阻碍 磁通量的变化。其实这个规律早在1853年，俄国的物理学家楞次就已经发现了，我们来看 一下他的具体阐述：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。这就是楞次定律，有点长有点绕，简单的说就是“增反减同二楞次定律是否直接告诉了我们感应电流方向？楞次定律只告诉了我们感应电流产生的感应磁场的方向，当知道感应磁场的方向后，我们可以用右手螺旋定则再判断出感应电流的方向。下面我们一 起来判断一下这个情景中的感应电流方向。【规律应用】（-）应用一：思考题问：有感应电流产生吗？问：什么方向？问：怎么判断？我们一起来总结一下判定感应电流方向的一般思路：首先我们要确定哪一个闭合回路，再判断出穿过闭合回路的磁场方向和磁通量变化，由楞次 定律判断出感应磁场的方向，再由右手螺旋定则判断出感应电流的方向。（二）应用二：1 .揭密魔术下面我们来揭密刚才的魔术，寻找魔力的来源。揭开台面，拿出螺线管展示一一好大的一个螺线管。PPT呈现螺母管图：螺线管的一侧有接线柱，刚才实验时，我在这两个接线柱接上一个瞬 间增大的电压，使得螺线管中形成这样的电流，这个电流同时会产生一个磁场，磁场方向向 上，磁场的大小随着电流的瞬间增大而增大。当我把一个铝环放在上面时，穿过铝环的磁通 量就会增加，铝环就会有感应电流产生，那么这个感应电流的方向怎么样？ 顺时针！在初中时，我们曾讲过，通电螺线管产生的磁场和谁产生的磁场是一样的？ 条形磁铁那么，这个螺线管如果等效为一个条形磁铁，那么，螺线管的上端相当于是条形磁体的什么 极？N极！这个铝环也可以看作一个小的螺线管，那么，螺线管的下端相当于条形磁体的什么极？ N极！大家看！原来螺线管和条形磁体就像是两个针锋相对的条形磁体，它们之间存在着排斥力， 这就是魔力的来源。2 .演示实验：铁“吸”铝这是一辆铝制的小车，上面固定着一个铝环，把它放在这个水平轨道上，这是一个超强磁铁, 它与铝环吸吗？现在，请大家注意看，我是怎么驱动它的。超强磁铁靠近铝环，车子往前行驶，什么力让它往前运动？ 如果磁铁是远离铝环，车子会怎么动？3 .回归学生实验，总结“近斥远吸”那么，刚才大家的实验中，螺线管和条形磁体之间是否也存在着这样的魔力呢？ 第一组中，产生感应电流之后的螺线管相当于是一个条形磁体，上端是什么极？ N极同名磁极针锋相对，相互排斥第二组：第三组：第四组：这个相互作用力不仅可以排斥，还可以吸引。我们来看一下，什么时候是排斥力呢？ 第一组和第二组是相互排斥的，这个时候的磁体都在靠近螺线管，（近斥） 第三组和第四组是相互吸引的，这个时候的磁体都在远离螺线管，（远吸）在第一组和第二组中磁体靠近时，磁通量都在增加，那么，这个排斥力对磁通量的增加有什 么影响吗？阻碍增加在第三组和第四组中磁体远离时，磁通量都在减少，那么，这个排斥力对磁通量的减少有什 么影响吗阻碍减少也就是近斥远吸的目的也是为了阻碍磁通量的变化，和增反减同的目的是一样的。