《楞次定律》教案教材分析、學(xué)情分析《楞次定律》選自新人教版高中物理選擇性必修第二冊第二章第一節(jié)。本節(jié)課是在學(xué)生了解感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究影響感應(yīng)電流方向的因素的一節(jié)課，是本章的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，也為后面“自感現(xiàn)象”以及“渦流現(xiàn)象”的學(xué)習(xí)做好鋪墊。新課標(biāo)對本節(jié)課的要求是：通過實(shí)驗(yàn)探究影響感應(yīng)電流方向的因素，理解楞次定律。在必修三的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)知道了磁場變化能在閉合回路中產(chǎn)生電流，并從這個現(xiàn)象知道了感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。但探究感應(yīng)電流方向影響因素，從科學(xué)思維的角度來說，要求學(xué)生有極強(qiáng)的推理與歸納能力，而高二學(xué)生的實(shí)驗(yàn)解釋能力和規(guī)律的歸納能力還不是很成熟，所以需要在教學(xué)中通過實(shí)例、實(shí)驗(yàn)、教具幫助學(xué)生從實(shí)驗(yàn)的表面現(xiàn)象中看出“相同事件”和“相關(guān)事件”的共同特征，使學(xué)生對楞次定律有更深刻的理解。二、教學(xué)目標(biāo)依據(jù)新課程理念、教材編排意圖和學(xué)生的實(shí)際情況，提出以下教學(xué)目標(biāo)：（一）物理觀念掌握楞次定律的主要內(nèi)容，能熟練運(yùn)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向。（二）科學(xué)思維培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中尋找聯(lián)系并總結(jié)出規(guī)律的邏輯思維能力，以及提高學(xué)生的知識歸納能力。（三）科學(xué)探究1.通過自制的實(shí)驗(yàn)小道具使學(xué)生體驗(yàn)“來拒去留”的現(xiàn)象，并得出判斷感應(yīng)電流方向的方法；2.通過自制實(shí)驗(yàn)道具驗(yàn)證判斷感應(yīng)電流方向的方法，進(jìn)一步概括楞次定律的基本內(nèi)容。（四）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.通過探究影響感應(yīng)電流方向的因素，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评矸椒ā?.經(jīng)歷合作探究過程，領(lǐng)略科學(xué)探究的思想，體會實(shí)驗(yàn)的意義，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的好奇心與求知欲。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1.重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究楞次定律的主要內(nèi)容。2.難點(diǎn)：總結(jié)楞次定律內(nèi)容，將感應(yīng)電流方向與原磁場磁通量變化聯(lián)系到一起。四、教法與學(xué)法1.教法：探究式實(shí)驗(yàn)法、啟發(fā)式教學(xué)法。。2.學(xué)法：小組合作學(xué)習(xí)。五、實(shí)驗(yàn)器材（一）引入實(shí)驗(yàn)：鋁管，小磁鐵，鋁管小車，如圖1所示；圖1鋁管小車（左）和落磁實(shí)驗(yàn)（右）圖1鋁管小車（左）和落磁實(shí)驗(yàn)（右）（二）演示實(shí)驗(yàn)：自制儀器——楞次定律演示儀，如圖2所示。圖2楞次定律演示儀圖2楞次定律演示儀楞次定律演示儀包括自制線圈（約3600匝），兩種不同顏色的二極管展板，導(dǎo)線若干，規(guī)格為30cm*45cm的PVC板，兩個條形磁鐵，6塊直徑為20mm，厚10mm的強(qiáng)磁鐵。主要部件及其作用介紹：1.規(guī)格相同，顏色不同的二極管展板可以精確顯示此時電路中感應(yīng)電流的方向。2.自制線圈，增加線圈匝數(shù)，增大實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。六、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)/改進(jìn)要點(diǎn)（一）教材實(shí)驗(yàn)方案分析實(shí)驗(yàn)1：如圖3所示，2019版新人教版教材中，關(guān)于楞次定律實(shí)驗(yàn)一直使用靈敏檢流計(jì)來演示感應(yīng)電流的方向，在課前提出問題時，教材使用如下實(shí)驗(yàn)來提出感應(yīng)電流方向與哪些因素有關(guān)的問題。教材這樣表述：“將線圈與電流表相連，把磁體的某一磁極向線圈中插入，從線圈中抽出時，電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)?！眻D3圖3教材實(shí)驗(yàn)演示圖但教材中的方案卻有著以下幾點(diǎn)不足：1.教材未明確提出使用多大匝數(shù)的線圈，如果使用一般實(shí)驗(yàn)室所配備的磁體和線圈，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯；2.電表結(jié)構(gòu)的封閉性，感應(yīng)電流方向顯示不直觀。此外指針偏轉(zhuǎn)過程中因慣性存在指針反偏現(xiàn)象，從而導(dǎo)致學(xué)生在判斷感應(yīng)電流方向時存在問題。實(shí)驗(yàn)2：對于探究影響感應(yīng)電流方向因素的實(shí)驗(yàn)中，教材采用如圖4所示實(shí)驗(yàn)方案，先經(jīng)過實(shí)驗(yàn)探究得出無法找出感應(yīng)電流方向與磁通量變化之間的關(guān)系，需要換一個角度來思考問題。并進(jìn)一步提出需要尋求一個中介，即將感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場和原磁通量變化建立聯(lián)系，最后總結(jié)出楞次定律的相關(guān)內(nèi)容。圖4圖4教材實(shí)驗(yàn)演示圖2教材中的實(shí)驗(yàn)方案存在幾個明顯的不足之處：1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的聯(lián)系不直觀，教學(xué)所涉及的物理量較多，如原磁場方向，感應(yīng)磁場方向，磁通量，感應(yīng)電流方向等，給教學(xué)設(shè)計(jì)帶來極大的挑戰(zhàn)。2.通過實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生有極強(qiáng)的推理與歸納能力，特別是在尋找中介來判斷影響感應(yīng)電流方向的因素，對學(xué)生是一個極大的挑戰(zhàn)，給教學(xué)帶來一定的教學(xué)難度。（二）實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn):1.利用楞次定律演示儀，直接提出本節(jié)課的重點(diǎn)就是如何判斷感應(yīng)電流的方向；2.利用鋁管小車，通過“來拒去留”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象幫助學(xué)生理解此時鋁管產(chǎn)生感應(yīng)磁場與原磁場的關(guān)系；3.再次利用楞次定律演示儀，驗(yàn)證如何判斷感應(yīng)電流的方向。七、實(shí)驗(yàn)原理（一）落磁實(shí)驗(yàn)與鋁管小車實(shí)驗(yàn)當(dāng)通過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化時，閉合的鋁管將產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場將阻礙其原磁通量的變化。即在落磁實(shí)驗(yàn)中，表現(xiàn)為阻礙小磁鐵下落，使得小磁鐵在鋁管中下落較慢；在鋁管小車的實(shí)驗(yàn)中，則顯示出“來拒去留”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（二）楞次定律演示儀實(shí)驗(yàn)當(dāng)通過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化時，閉合線圈將產(chǎn)生感應(yīng)電流；由于磁鐵插入與拔出過程中，通過線圈中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向不同，在楞次定律演示儀上，則表現(xiàn)為對應(yīng)不同的操作，不同顏色的二極管發(fā)光。八、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為：實(shí)驗(yàn)探究楞次定律的主要內(nèi)容，掌握判斷感應(yīng)燈電流方向的方法。教學(xué)流程圖如下。九、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程（一）引入實(shí)驗(yàn)：落磁實(shí)驗(yàn) 為產(chǎn)生懸念，演示實(shí)驗(yàn)時教師不必過多介紹，也可以讓學(xué)生上來參與實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過觀察后不難發(fā)現(xiàn)，磁鐵在鋁管中下落得較慢，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲。圖5落磁實(shí)驗(yàn)圖5落磁實(shí)驗(yàn)（二）探究感應(yīng)電流方向的判斷方法演示實(shí)驗(yàn)1：提出問題：如何判斷電路中感應(yīng)電流的方向如圖6所示，教師通過演示插拔磁鐵時，閉合線圈產(chǎn)生不同方向的感應(yīng)電流，提出本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容。插入磁鐵拔出磁鐵圖6實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象圖演示實(shí)驗(yàn)2：利用鋁管小車實(shí)驗(yàn)判斷感應(yīng)磁場的方向如圖7所示，利用鋁管小車，請同學(xué)們觀察當(dāng)磁鐵靠近或遠(yuǎn)離鋁管小車時，會產(chǎn)生怎樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生考慮到此時鋁管會產(chǎn)生一個感應(yīng)磁場，并隨著實(shí)驗(yàn)操作的不同，感應(yīng)磁場的方向發(fā)生了變化。圖7鋁管小車實(shí)驗(yàn)【教師點(diǎn)撥】“來拒去留”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，看似毫無聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其背后蘊(yùn)含著一定的規(guī)律。即磁鐵靠近時，通過鋁管的磁通量增加，產(chǎn)生的感應(yīng)磁場方向與原磁場方向相反；磁鐵遠(yuǎn)離時，通過鋁管的磁通量減少，產(chǎn)生的感應(yīng)磁場方向與原磁場方向相同?！厩捎洝坷迷龇礈p同與右手螺旋定則來判斷感應(yīng)電流的方向。演示實(shí)驗(yàn)3：利用楞次定律演示儀驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過上述總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析插拔磁鐵時，電路中感應(yīng)電流的方向，利用楞次定律演示儀驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)一步對幫助學(xué)生概括楞次定律的內(nèi)容。圖8圖8實(shí)驗(yàn)分析表格圖9插拔線圈實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖圖10圖10學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識解釋課前落磁實(shí)驗(yàn)的原理，解釋為何磁鐵在鋁管中下落得較慢。特別是需要重點(diǎn)理解以下三個問題：1.誰在阻礙？阻礙誰？2.“阻礙”就是B感與B原方向相反？怎么阻礙？3.能否阻止？阻礙的結(jié)果？十、實(shí)驗(yàn)相關(guān)試題在學(xué)習(xí)本節(jié)課后，學(xué)生掌握了如何利用楞次定律來判斷感應(yīng)電流的方向。特別的對于剛剛學(xué)習(xí)完楞次定律的學(xué)生而言，課后布置學(xué)生完成教材的例題1和例題2，根據(jù)自身學(xué)習(xí)實(shí)際情況選做課后習(xí)題。首先作為教材例題具有基礎(chǔ)性，可以讓大多數(shù)學(xué)生掌握如何利用楞次定律判斷感應(yīng)電流的基本思路；其次作為教材例題，其具備的典型性可以作為解決各類楞次定律題目的參考。圖11教材例題十一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價：本節(jié)課的教學(xué)思路先以趣味實(shí)驗(yàn)“落磁實(shí)驗(yàn)”引入新課，再由鋁管小車實(shí)驗(yàn)引發(fā)學(xué)生思考，進(jìn)而提出產(chǎn)生“來拒去留”的現(xiàn)象是因?yàn)殇X管小車中產(chǎn)生感應(yīng)磁場；隨后通過感應(yīng)磁場提出如何判斷感應(yīng)電流的方向，利用鋁管小車實(shí)驗(yàn)的具體操作，引導(dǎo)學(xué)生思考原磁通量的變化、感應(yīng)磁場方向、感應(yīng)電流的方向直接的關(guān)系，最后由楞次定律演示儀驗(yàn)證判斷感應(yīng)電流方向方法的正確性，并總結(jié)出楞次定律的基本內(nèi)容。整體自制實(shí)驗(yàn)教具操作簡單，穩(wěn)定性能好，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)效果良好。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究，總結(jié)規(guī)律，體會科學(xué)探究方法，并且對楞次定律的基本內(nèi)容有著更深刻的理解。但該鋁管小車在磁鐵遠(yuǎn)離鋁管時，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象還可以更加明顯，有待以后進(jìn)行改進(jìn)。課后篇素養(yǎng)形成必備知識基礎(chǔ)練1.某磁場磁感線如圖所示,有一銅線圈自圖示A點(diǎn)落至B點(diǎn),在下落過程中,自上向下看,線圈中的感應(yīng)電流方向是()A.始終順時針B.始終逆時針C.先順時針再逆時針 D.先逆時針再順時針解析自A點(diǎn)落至圖示位置時,穿過線圈的磁通量增加,由楞次定律判斷知,線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針;自圖示位置落至B點(diǎn)時,穿過線圈的磁通量減少,由楞次定律判斷知,線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針,C項(xiàng)正確。答案C2.(多選)閉合電路的一部分導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中做切割磁感線運(yùn)動,如圖所示,能正確表示感應(yīng)電流I的方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向跟導(dǎo)體運(yùn)動速度的方向關(guān)系的是()解析根據(jù)右手定則進(jìn)行判斷可知B、C正確。答案BC3.(多選)如圖所示,閉合金屬圓環(huán)沿垂直于磁場方向放置在有界勻強(qiáng)磁場中,將它從勻強(qiáng)磁場中勻速拉出,以下各種說法中正確的是()A.向左拉出和向右拉出時,環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反B.向左或向右拉出時,環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿順時針方向的C.向左或向右拉出時,環(huán)中感應(yīng)電流方向都是沿逆時針方向的D.圓環(huán)在達(dá)到磁場邊界之前無感應(yīng)電流解析不管將金屬圓環(huán)從哪邊拉出磁場,穿過閉合圓環(huán)的磁通量都要減少,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場要阻礙原磁通量的減少,感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同,應(yīng)用安培定則可以判斷出感應(yīng)電流的方向是順時針方向的,選項(xiàng)B正確,A、C錯誤;另外在圓環(huán)達(dá)到磁場邊界之前,穿過圓環(huán)的磁通量不變,無感應(yīng)電流,D正確。答案BD4.某同學(xué)在探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件的實(shí)驗(yàn)中,將直流電源、滑動變阻器、線圈A(有鐵芯)、線圈B、靈敏電流計(jì)及開關(guān)按圖連接成電路。在實(shí)驗(yàn)中,該同學(xué)發(fā)現(xiàn)開關(guān)閉合的瞬間,靈敏電流計(jì)的指針向左偏。由此可以判斷,在保持開關(guān)閉合的狀態(tài)下()A.當(dāng)線圈A拔出時,靈敏電流計(jì)的指針向左偏B.當(dāng)線圈A中的鐵芯拔出時,靈敏電流計(jì)的指針向右偏C.當(dāng)滑動變阻器的滑片勻速滑動時,靈敏電流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)D.當(dāng)滑動變阻器的滑片向N端滑動時,靈敏電流計(jì)的指針向右偏解析由題意可知:開關(guān)閉合的瞬間,靈敏電流計(jì)的指針向左偏,則當(dāng)磁通量增大時指針左偏;若磁通量減小時,則指針右偏;當(dāng)線圈A拔出,或線圈A中的鐵芯拔出時,磁通量均減小,因此電流計(jì)指針向右偏,故A錯誤,B正確;滑動變阻器的滑片勻速滑動,穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,電流計(jì)指針要發(fā)生偏轉(zhuǎn),故C錯誤;當(dāng)滑動變阻器的滑片向N端滑動時,電阻減小,則電流增大,導(dǎo)致磁通量增大,因此靈敏電流計(jì)的指針向左偏,故D錯誤。答案B5.如圖所示,若套在條形磁鐵上的彈性金屬線圈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()A.有順時針方向的感應(yīng)電流B.有逆時針方向的感應(yīng)電流C.有先逆時針后順時針方向的感應(yīng)電流D.無感應(yīng)電流解析穿過線圈的磁通量包括磁體內(nèi)的全部和磁體外的一部分,合磁通量是向上的。當(dāng)線圈突然縮小時合磁通量增加,原因是磁體外向下穿過線圈的磁通量減少。由楞次定律判斷,感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r針方向,選項(xiàng)A正確。答案A6.如圖所示,把一條形磁鐵從圖示位置由靜止釋放,穿過采用雙線繞法的通電線圈,不計(jì)空氣阻力,此過程中條形磁鐵做()A.減速運(yùn)動B.勻速運(yùn)動C.自由落體運(yùn)動D.變加速運(yùn)動解析雙線繞法得到的兩個線圈通電時,由安培定則知,兩線圈的磁場等值反向相互抵消,合磁場為零,對磁鐵無作用力。當(dāng)磁鐵下落時,穿過兩線圈的磁通量同向增加,根據(jù)楞次定律,兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流等值反向,互相抵消,線圈對磁鐵沒有作用力。磁鐵下落過程中只受重力,由靜止釋放,所以磁鐵做自由落體運(yùn)動,故C正確,A、B、D錯誤。答案C7.閉合線圈abcd在磁場中運(yùn)動到如圖所示位置時,ab邊受到的磁場力豎直向上,此線圈的運(yùn)動情況可能是()A.向右進(jìn)入磁場B.向左移出磁場C.以ab為軸轉(zhuǎn)動D.以cd為軸轉(zhuǎn)動解析ab邊受到的磁場力豎直向上,由左手定則知,通過ab的電流方向由a指向b。由右手定則可知當(dāng)線圈向左移出磁場時,bc邊切割磁感線可產(chǎn)生順時針方向的電流,選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確;當(dāng)以ab或cd為軸轉(zhuǎn)動時,在題圖所示位置,導(dǎo)線不切割磁感線,無感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)C、D錯誤。答案B8.1931年,英國物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言:存在只有一個磁極的粒子,即“磁單極子”。1982年,美國物理學(xué)家卡布萊設(shè)計(jì)了一個尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn)。他設(shè)想,如果一個只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的超導(dǎo)線圈,那么從上向下看,超導(dǎo)線圈的感應(yīng)電流是()A.先順時針方向,后逆時針方向的感應(yīng)電流B.先逆時針方向,后順時針方向的感應(yīng)電流C.順時針方向持續(xù)流動的感應(yīng)電流D.逆時針方向持續(xù)流動的感應(yīng)電流解析S磁單極子靠近超導(dǎo)線圈時,線圈中磁通量向上增加,由楞次定律可以判斷,從上向下看感應(yīng)電流為順時針方向;當(dāng)S磁單極子遠(yuǎn)離超導(dǎo)線圈時,線圈中磁通量向下減少,感應(yīng)電流方向仍為順時針方向,C正確。答案C關(guān)鍵能力提升練9.(多選)如圖所示,某人在自行車道上從東往西沿直線騎行,該處地磁場的水平分量方向由南向北,豎直分量方向豎直向下。自行車車把為直把、金屬材質(zhì),且?guī)Ы^緣把套,只考慮自行車在地磁場中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,下列結(jié)論正確的是()A.圖示位置中輻條A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)電勢低B.圖示位置中輻條A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)電勢高C.自行車左車把的電勢比右車把的電勢高D.自行車在十字路口左拐改為南北騎向,則自行車右車把電勢高解析自行車從東往西行駛時,輻條切割地磁場水平分量的磁感線,根據(jù)右手定則判斷可知,題圖所示位置中輻條A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)電勢低,故A正確,B錯誤;自行車車把切割地磁場豎直分量的磁感線,由右手定則知,左車把的電勢比右車把的電勢高,故C正確;自行車左拐改為南北騎向,自行車車把仍切割地磁場豎直分量的磁感線,由右手定則可知左車把的電勢仍然高于右車把的電勢,故D錯誤。答案AC10.如圖所示,AOC是光滑的金屬導(dǎo)軌,AO沿豎直方向,OC沿水平方向,ab是一根金屬棒,與導(dǎo)軌接觸良好,它從圖示位置由靜止開始在重力作用下運(yùn)動,運(yùn)動過程中b端始終在OC上,a端始終在OA上,直到完全落在OC上,空間存在著勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,則ab棒在上述過程中()A.感應(yīng)電流方向是b→aB.感應(yīng)電流方向是a→bC.感應(yīng)電流方向先是b→a,后是a→bD.感應(yīng)電流方向先是a→b,后是b→a解析在金屬棒向下滑動的過程中,金屬棒與導(dǎo)軌所圍成的三角形面積先增大后減小,三角形aOb內(nèi)的磁通量先增大后減小,由楞次定律可判斷C選項(xiàng)正確。答案C11.(多選)如圖所示,矩形線框abcd,通過導(dǎo)體桿搭接在金屬導(dǎo)軌EF和MN上,EM之間有一電阻R,整個裝置放在如圖所示的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)線框向右運(yùn)動時,下面說法正確的是()A.R中無電流B.R中有電流,方向?yàn)镋→MC.ab中無電流D.ab中有電流,方向?yàn)閎→a解析ab邊切割磁感線,由右手定則知,其中的電流方向b→a,D正確,C錯誤。同理cd中的電流方向c→d。所以有電流流過R,