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楞次定律

楞次定律

分类:高二物理教案   更新:2013/1/26   来源:网友提供

楞次定律

“楞次定律”教学难点破译──探究实践新课标理念摘要:本节教学从感应电流的产生条件入手,质疑感应电流方向判定的探究课题,通过探究实验,首先建立感应电流磁场方向与原磁场方向的关系,接着理清闭合电路磁通量的变化→感应电流→感应电流的磁场→阻碍闭合电路原磁通量的变化等各变量间的联系,再互动突破以感应电流的磁
“楞次定律”教学难点破译
──探究实践新课标理念
 
摘要:本节教学从感应电流的产生条件入手,质疑感应电流方向判定的探究课题,通过探究实验,首先建立感应电流磁场方向与原磁场方向的关系,接着理清闭合电路磁通量的变化→感应电流→感应电流的磁场→阻碍闭合电路原磁通量的变化等各变量间的联系,再互动突破以感应电流的磁场作为中间变量来确定感应电流的方向。最后,通过实例分析,从磁通量、力和能量三个角度进一步深化对“阻碍”内涵的理解。
关键词:质疑 探究 互动 突破 深化
在现行的新课标人教版高中物理3-2教材中,“楞次定律”是一节含有典型实验探究性的教学内容。教师如果充分利用教材提供的素材,增强学生探究活动,引导学生观察、分析实验现象,寻找共性,归纳和总结规律,对于培养学生的学习兴趣,提高实践能力和思维能力都具有深远的意义。然而,如何通过实验探究,发现以感应电流的磁场作为中间变量来确定感应电流的方向,顺理成章得出感应电流方向判定的简洁表述──楞次定律、如何理解“阻碍”的内涵,要突破这两个难点,对学生来说,确实存在一定的困难。以下是笔者对这两个难点的处理过程。
一、创设情景,质疑搭桥
情景1:教师播放Flash课件图1,再现情景,温故知新。
 
教师:在上述实验中,我们已经得出感应电流产生的条件是什么?
学生:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生。
教师:磁铁插入与抽出时,指针偏转的方向相同吗?指针左偏与右偏意味着什么呢?
学生:不同。指针偏转不同,表明电路中的电流方向不同
教师:如何才能知道线圈中产生的感应电流方向呢?(学生之间讨论,必要时,教师给予适当的引导)
学生:如果事先搞清楚电流表的指针偏转方向与电流进入方向之间的关系,我们就可以进一步确定线圈中的电流方向了。
二、确定课题、分组探究
教师:如何才能知道指针偏转方向与电流进入方向之间的关系?是否可以通过实验来确定呢?(学生先进行思考、讨论)
情景2:学生实验1:学生按图2接好电路,探究指针偏转方向与电流进入方向之间的关系,并完成下表。
 
 
  教师:如果在上述图1实验中,观察到指针向右或向左偏转,能否确定线圈中的感应电流方向?
学生:电流表指针向右偏,表明电流从“正”(右)接线柱进入,进而知道线圈中的电流方向。
教师:感应电流的方向是否遵循什么规律?下面通过实验来进一步探究。
情景3:学生实验2:教师幻灯图1,学生接电路,做实验并填附表
附表 实验:探究感应电流方向的判定方法
现 象
实 验 原磁场
方向 磁通量
变化 电流表
偏转 感应电流方向 感应电流磁场方向 B感与B原
方向关系
N极朝下插入      
S极朝下插入      
结论 当原磁通量增加时,感应电流磁场与原磁场        。
N极朝下抽出      
S极朝下抽出      
结论 当原磁通量减小时,感应电流磁场与原磁场        。
三、互动交流、突破难点
情景4:教师分别投影两组同学的实验记录表,寻找共性,归纳结论,并回答问题。
教师:你怎样确定感应电流的磁场方向?
学生:当穿过回路的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当穿过回路的磁通量减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
教师:知道感应电流的磁场方向,怎样确定闭合回路中的感应电流方向?
学生:根据安培定则判定出感应电流的方向。
教师:穿过闭合回路的磁通量的增减会导致什么结果?
学生:闭合回路中有感应电流产生。
教师:感应电流的周围又存在什么?
学生:存在磁场。
教师:感应电流的磁场B感是否总是与回路中原磁场B原反向? 感应电流的磁场是否总是阻碍回路中原磁通量Φ原的变化吗?
学生: B感与B原不总是反向,但是,感应电流的磁场总是阻碍回路中原磁通量的变化。
教师:由上面的实验可以看出,感应电流磁场的方向与原磁场方向有密切的关系,而感应电流与它的磁场也是紧密联系的,我们是否可以用感应电流的磁场来联系感应电流方向呢?
学生1:感应电流的磁场总是阻碍穿过线圈的原磁通量的增加或减小。
学生2、学生3……
情景5:教师逐步放映下面各量关系,引领学生归纳出楞次定律的简洁表述。
 
教师:俄国物理学家楞次通过研究,早在1833年就总结出判定感应电流方向的方法,后人称之为楞次定律,其内容是: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。
四、拓展延伸,深化理解
教师:通过实验记录,楞次定律中,“阻碍”有什么含义?
学生:(多种相似的说法,略)
教师(总结):当穿过闭合电路的磁通量增大时,感应电流的磁场与原磁场反向,“反抗”其增大;当穿过闭合电路的磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场同向,“补偿”其减小。即:从磁通量的角度,“阻碍” 就是指增“反”,减“同”。
情景6:互动练习
[例题1]:如图3,当线圈ABCD向右远离通电直导线时,线圈中感应电流的方向如何?
 
穿过线圈原磁场方向 磁通量
变化 感应电流磁场方向 感应电流方向
向里 减小 向里 顺时针
互动填表,得出感应电流方向,并归纳利用楞次定律判定感应电流方向的步骤:
1.明确闭合回路中原磁场的方向;
2.判断穿过闭合回路的磁通量如何变化;
3.由楞次定律确定感应电流的磁场方向;
4.利用安培定则确定感应电流的方向。
[练一练]:法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图4所示。软铁环上绕有M、N两个线圈,当M线圈电路中的开关断开的瞬间,线圈N中的感应电流沿什么方向?(学生思考讨论回答,教师总结)
 
图4  
[例题2]:如图5所示,A、B都是很轻的铝环,A环是闭合的,B环是断开的,现用一条形磁铁的任一极去靠近或远离A、B两环,分别会产生什么现象?(学生思考回答后,播放视频并解释现象)
 
教师:从上例可以看出:从力的角度,“阻碍” 是指电磁感应现象总是阻碍磁铁和线圈间的相对运动
[思考与讨论]:在手持磁铁运动向A环运动时,人克服什么力做了功?能量是怎样转化的?
学生:人手持磁铁向A环运动时,人克服磁场力做了功,并通过做功将机械能转化为电能。
教师:从能量角度可以看出,通过阻碍实现了能量的转化,这表明楞次定律也遵循能量的转化和守恒定律。
[练一练]:如图6,甲管完整、乙管开槽,两管中相同的磁铁从静止下落,哪个下落的快?
 
磁铁在下落过程中,能量是怎样转化的?
(讨论交流,并解释)
 

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