2019-2020年高中物理 4楞次定律教案 新人教版选修3

2019-2020年高中物理 4楞次定律教案新人教版选修3教学目标1．通过演示实验的观察、分析、总结出楞次定律。

2．能初步应用楞次定律来判定感应电流的方向。

3．掌握楞次定律的应用方法，会用楞次定律解答有关电流方向的问题。

4．掌握用右手定则判定感应电流方向的方法，能用右手定则解决有关电流方向的问题。

学法引导1．教师通过演示实验法、板书、板画直观教学，注意启发学生思考，动手动脑分析，总结规律。

2．学生细心观察，自己画图分析，在教师指导下归纳，研究总结电磁感应电流方向遵循的规律。

教学重点难点1．重点总结实验得出楞次定律及初步应用楞次定律判定感应电流的方向。

2．难点对演示实验现象分析、归纳、总结出楞次定律。

应用楞次定律判定感应电流的方向的步骤。

3．疑点定律中“阻碍原磁场磁通量的变化”应如何理解？4．解决办法做实验时，启发学生积极思考，边实验，边提问，边观察，边总结，提高学生的学习积极性，培养学生探索、学习的能力。

教具学具准备条形磁铁、线圈、立式电流表、电池、导线、开关、挂图。

师生互动活动设计教师通过实验演示、板画引导学生观察实验现象，启发学生积极思考、手脑并用，从而条理清楚地归纳总结出楞次定律，进行一次对真理进行再发现的尝试，体会其中的无限趣味。

整体感知本节主要是在教师的指导下，通过演示实验，让学生边实验，边思考，最终总结归纳出楞次定律，使学生明确“实践出真知，实践是检验真理的唯一标准”。

目标完成过程1．楞次定律——感应电流的方向在第一节的实验中，电流表的指针有时向左偏，有时向右偏，这表明：在不同的情况下，感应电流的方向不同，应当怎样来判定感应电流的方向呢？既然磁通量的变化能引起感应电流和感应电动势，那么，磁通量的变化也很可能对感应电流的方向起作用。

下面我们通过实验来研究感应电流的方向。

实验装置如下图所示，在做实验时首先要确定：(1)指针偏转方向与电流方向的关系(用电流计两个接头在电池的两极迅速接触一下即可判定)。

(2)判定线圈的绕法(下图中绕在线圈外面的红塑料线，即表示该线圈的绕法)。

当条形磁铁如下页图甲所示插入时，①原磁场的方向？(沿竖直向下的方向)②原磁场磁通量的变化？(增强)③感应电流的方向？(根据指针的偏转确定，如下页图甲所示)④感应电流磁场的方向？(沿竖直向上方向，根据电流的方向，线圈的绕向，用安培定则去判定)小结：感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

将条形磁铁如图乙所示拔出，如图丙所示插入，如图丁所示拔出，分别按上述①②③④四个问题让学生回答，得出与上面小结一样的结论。

这就是物理学家楞次概括了各种实验得出的定律。

楞次定律：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。

(简记为“增反减同，阻碍变化”，其中：“增”“减”是指“穿过线圈的原磁场的磁通量是增加还是减少”；“反”“同”是指“感应电流的磁场与原磁场间的方向关系”。

)2．学习楞次定律时，要注意区分“磁通量的变化”和“磁通量的多少”“原来磁场的方向和原来磁通量的变化”等不同的含义。

特别要注意阻碍原磁通量的变化的含义，它包括两方面：①阻碍并未阻止也不等于反向。

②阻碍的是原磁通量的变化，而不是阻碍原磁通量。

应这样理解：①当原磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加。

②当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍原磁通量的减少。

我们还可以从导体与磁体的相对运动角度来理解楞次定律，从上图中甲图和丙图看：当磁体插入时，感应电流的磁场与磁体磁场方向相反，同名磁极互相排斥，阻碍磁体的插入，从上图中乙图和丁图看，当磁体拔出时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，异名磁极相互吸引，阻碍磁体的拔出，因此，感应电流总是要阻碍导体和磁体的相对运动。

3．应用楞次定律判定感应电流的方向。

1竖直放置的两个金属环在缺口处连接，放在磁感应强度为B的磁场中，如下图所示，当磁感应强度B均匀增加时，关于内、外两金属环中的感应电流的方向，下列说法正确的是()A．内环顺时针方向，外环顺时针方向B．内环逆时针方向，外环顺时针方向C．内环顺时针方向，外环逆时针方向D．内环逆时针方向，外环逆时针方向解析：这是一个根据楞次定律判定感应电流的方向的问题。

把握楞次定律的内容，首先确定闭合回路，外环与内环组成的闭合回路，是指两环之间的月牙形部分。

①原磁场的方向如何？(垂直纸面向里)②原磁场引起的穿过闭合回路的磁通量怎么变化？(磁通量增加)③根据楞次定律，感应电流的磁场应是什么方向？(垂直纸面向外)④由判定出的感应电流的磁场方向，根据安培定则，判定出感应电流的方向如何？(外环逆时针，内环顺时针)故选项C正确。

通过此例题，分析出感应电流的方向，请大家想一想应用楞次定律要经过哪几个步骤？①确定研究对象。

②确定原磁场的方向。

③确定穿过闭合回路的磁通量的变化情况(是增加还是减少)。

④根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(原磁场引起闭合回路的磁通量增加，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，原磁场引起穿过闭合回路的磁通量减少，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，这两层意思共同构成对“阻碍”一词的解释，即上节内容中所说的“增反减同”)。

⑤根据判定出来的感应电流的磁场方向，应用安培定则确定感应电流的方向。

下面请同学们根据上述步骤完成例2。

2如下图所示，导线框abcd与直导线AB在同一平面内，直导线中通以恒定电流I，当导线框以速度v向右匀速运动时，试判断导线框内感应电流的方向。

(顺时针方向或adcba)4．用右手定则判定感应电流的方向在深入了解楞次定律后，我们来学习另一种判定感应电流的方向的方法——右手定则。

其内容为：伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向，如下图所示。

3如图所示，水平光滑U形框架间接入一个电容器，横跨在框架上的金属棒cd在外力作用下，以速度v向右匀速运动，求电容器a板带什么电荷？解析：电容器要带电荷，必须给电容器充电，回路中必须有电流。

由于金属棒cd切割磁感线产生感应电动势。

故只要判定感应电动势的方向，即可判定a板带何种电荷。

应用右手定则，知感应电动势的方向，电容器a板带正电。

请同学们用楞次定律判定例3，用右手定则判定例2，再想想能否用右手定则判定例1。

5．楞次定律与右手定则通过对上述三个例题的分析知：(1)在判定感应电流的方向时，楞次定律是通用的，即无论什么问题，都能应用楞次定律来判定感应电流的方向，而右手定则是楞次定律的特例，在例1中，无法应用右手定则判定，只有在导线切割磁感线时，可用右手定则判定感应电流方向，且它比楞次定律更方便、简洁。

(2)楞次定律判定感应电流的方向与右手定则判定感应电流的方向，其结果是一致的。

(例2、例3可证明)(3)一般地说，由于磁感应强度变化引起磁通量的变化产生的感应电流，其电流方向的判定用楞次定律较为方便。

而导体切割磁感线产生的感应电流，其方向用右手定则判定较为方便。

总结、扩展要正确理解楞次定律中“感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的含义，阻碍是指阻碍其变化，而不是阻碍磁通量，阻碍并不是阻止，磁通量减少时，只能阻碍它减少，而不能阻止它减少，原磁通量还是减少了。

楞次定律也可理解为，感应电流的效果总是要阻碍(或反抗)产生感应电流的原因。

(1)阻碍磁通量的变化或原磁场的变化。

(2)阻碍导体和磁体的相对运动。

(3)阻碍导体内原电流的变化(自感)。

判定感应电流的方向的方法有两种：一种是用楞次定律，另一种是用右手定则。

导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，因此用右手定则判定感应电流的方向也是楞次定律的特例，用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只不过不少情况下没有用右手定则简洁。

但用楞次定律能判定的，并不是用右手定则都能判定出来，例1就是个实例，用楞次定律很容易判定，而用右手定则则不能判定。

右手定则另一个作用就是可判定导体切割磁感线时感应电动势的方向。

板书设计3楞次定律一、楞次定律内容二、楞次定律的理解三、楞次定律的引申应用及应用步骤四、右手定则的内容五、楞次定律与右手定则的关系备课资料楞次定律的引申应用通过学习我们知道，应用楞次定律判别感应电流的方向，必须按照下面四个步骤依次进行：第一步，判断原磁场方向。

第二步，判断穿过回路的原磁通量的变化。

第三步，根据楞次定律判断出感应电流的磁场方向。

第四步，根据安培定则判断出感应电流方向。

应用起来比较烦琐，影响了学习效率的提高，能否有更简便的方法呢？实际上利用楞次定律的推论进行定性判断非常准确迅速，各位同学不妨试试。

推论的内容是：“感应电流产生的效果总要阻碍产生感应电流的磁通量变化。

”其中效果包括：感应电流产生的磁场、受到的磁场力及在磁场力的作用下产生的平动、转动效果。

该推论的依据是能量守恒定律，因为如果不“阻碍”，就将违反能量守恒定律，那是不可能的。

例如：如图(1)中条形磁铁自由下落靠近螺线管过程，能量转化情况是磁铁的机械能一部分转化为螺线管回路的电能。

则螺线管中感应电流磁场方向必向上排斥磁铁，阻碍磁铁下落。

又如图(2)中，若导体棒向右切割磁感线时，根据推论棒中感应电流所受磁场力必阻碍棒向右运动(可用楞次定律验证)，从而迅速确定棒中感应电流的方向。

又如图(3)中，导体圆环正上方的磁铁上移，圆环对桌面的压力必变小，且圆环有向外扩张的趋势(可用楞次定律、安培力公式、左手定则验证)。

所以用推论可迅速准确判断有关电磁感应问题，希望先理解后应用，提高解题速度和学习效率。

2019-2020年高中物理 5 力的分解优秀教案新人教版必修1力的分解是力的合成的逆运算.要使学生理解平行四边形定则既是力的合成规律也是力的分解规律，力的合成中已知两个分力作出的平行四边形是唯一的,求出的合力也是唯一的.已知一个力求它的分力则可以作出无数个平行四边形，因此有无数个解.本节内容就是利用例题来说明如何根据力的实际效果和需要来分解力的.矢量相加法则则是新引入的内容，主要引导学生理解三角形法则与平行四边形定则，认识二者的一致性.力的分解也在牛顿第二定律、物体平衡、动量定理、动能定理的理解和应用中起着重要的作用.而矢量的三角形法则和平行四边形定则也是牛顿第二定律、物体平衡、动量定理、动能定理、电场的叠加、带电离子在电场中运动这些知识中必不可少的工具，因此要求学生在掌握力的分解的基础上能熟练应用矢量相加法则.教学重点1.理解力的分解是力的合成的逆运算，利用平行四边形进行力的分解.2.如何判定力的作用效果及分力之间的确定.教学难点1.力的分解方法及矢量相加法则.2.力分解时如何判断力的作用效果及确定两分力的方向.时间安排1课时三维目标知识与技能1.了解分力的概念，清楚分解是合成的逆运算.2.用平行四边形定则作图并计算.3.了解力的分解具有唯一性的条件.4.能应用力的分解分析生产生活中的问题.过程与方法1.强化“等效替代”的思想.2.掌握根据力的效果进行分解的方法.情感态度与价值观1.激发学生参与课堂活动的热情.2.培养学生将所学知识应用于生产实践的意识和勇气.课前准备多媒体课件、弹簧秤若干,细绳套、橡皮筋若干,图钉、白纸、长塑料板、铁块、能活动的木板等.教学过程导入新课情景导入观察一下生活中有哪些类似的情况，可以用一个力来代替多个力来达到同样的效果，想一下，为什么有时人们不用一个力去做而要用多个力来做呢？使用吊车的时候大家观察一下钓钩是不是用一根钢丝吊着？如图3-5-1.课件展示：图3-5-1根据图片可以看出，其实吊车的钓钩不是用一根钢丝吊着的，而是用几根钢丝共同吊着，这又是为什么呢？实验导入1.用两细绳悬挂一铁球，在细线的夹角逐渐增大的过程中细线断掉了,这是怎么回事呢？2.找两名力气比较大的同学上台进行拔河比赛，再成鲜明对比地请一位个子小的女同学上台,交给她一个艰巨的任务,即要求她一个人拉动两个人.教师指导让小个子女同学在绳子中间用力一拉，两位大力士都被拉动了.一名弱小女子能拉动两名大力士,这又是怎么回事呢？推进新课一、力的分解上一节课我们学习了力的合成，知道了什么是合力,什么是分力，什么是力的合成，及力的合成遵循的法则,下面我们来一起回顾一下这些内容.师生回忆讨论以上问题.（设计意图：1.回忆旧知，推进新知；2.调动学生课堂积极性）总结：如果原来几个力产生的效果跟一个力产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力；那几个力就叫做这个力的分力，求几个力的合力叫做力的合成.下面回忆一下验证力的平行四边形定则的实验.【演示实验】在演示板上先用一个弹簧秤（力F）把橡皮绳的结点拉到O点,然后再用三个或四个弹簧秤沿不同方向拉结点到O.问题：这个实验说明了什么呢？结论：几个力共同作用的效果与F的作用效果相同.明确：几个力共同作用的效果如果跟原来一个力产生的效果相同，那么这几个力就叫做原来那几个力的分力.求几个力的合力的过程叫做力的合成；而求一个已知力的分力叫做力的分解.力的分解是力的合成的逆运算，力的分解也是遵循平行四边形定则的.我们知道不论有多少个共点力都可以用一个合力来等效替代，换句话说也就是：力的合成是唯一的.那么力的分解是否也是唯一的呢？【学生实验】不给学生任何限制，同学间可以自由组合，只要把橡皮绳的结点拉到O点即可.通过实验我们发现，可以用多组不同的力来达到同样的效果.也就是说力的合成是唯一的，但力的分解却不是唯一的.那么我们要如何分解一个力呢？如果没有其他限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形.为此，在分解某个力时，常可采用以下方式：按照力产生的实际效果进行分解——先根据力的实际作用效果确定分力的方向，再根据平行四边形定则求出分力的大小.（放录像：牛耕地、人拉旅行箱等）图3-5-2问题：各段录像片有什么共同的物理现象？斜向上的拉力产生了什么样的效果？如何分解这个斜向上的拉力？例1放在水平面上的物体受一个斜向上方、与水平面成θ角的拉力F，这个力的作用效果如何？解析：方向确定，根据平行四边形定则，分解就是唯一的.如图3-5-3所示分解为F1=Fcosθ，F2=Fsinθ.力F有水平向前拉物体和竖直向上提物体的效果,那么F的两个分力就在水平方向和竖直方向上.图3-5-3讨论：当θ=0°时，F水平，只有向前拉的效果；当θ=90°时，F竖直，只有向上提的效果.θ越小，向上提的效果越小.例2物体放在倾角为θ解析:方向确定，根据平行四边形定则，分解就是唯一的.图3-5-4如图3-5-4所示分解为G1=Gsinθ，G2=Gcosθ.在斜面上的人或物体受到竖直向下的重力作用,此重力产生了两个效果:一个是平行于斜面的方向向下的,使物体沿斜面下滑;另一个是在垂直于斜面的方向上,使物体紧压斜面(给学生强调这个力并不是物体对斜面的压力).应用1.公园的滑梯倾角为什么比较大呢？2.为什么高大的立交桥要建有很长的引桥？教师课件展示实物图，学生分组讨论.教师总结：θ越大G1就越大，滑梯上的人就较容易下滑.长长的引桥可以减小上坡的倾角，因为θ越大G1就越大.车辆上坡艰难而下坡又不安全.活动：教师实物展示并引导学生解释“劈”的工作原理.课堂训练1.一光滑小球放在倾角为θ的光滑斜面和竖直的挡板之间，其重力产生什么样的效果？解析:两分力方向确定了，分解是唯一的.如图3-5-5所示,可以分解为两个力:G1=Gtanθ，G2=G/cosθ.小球因为有重力，沿垂直于斜面产生紧压斜面的作用效果；在沿水平方向上产生压紧挡板的效果.图3-5-52.(1)如图3-5-6甲，小球挂在墙上，绳与墙的夹角为θ.绳对球的拉力F产生什么样的作用效果，可以分解为哪两个方向的分力来代替F？(2)如图3-5-6乙，如果这个小球处于静止状态，重力G产生什么样的作用效果，可以分解为哪两个方向的分力来代替G？图3-5-6解析：（1）球靠在墙上处于静止状态.拉力产生向上提拉小球的效果、向左紧压墙面的效果.分力的方向确定了，分解就是唯一的.F的分力，在竖直方向的分力F1来平衡重力，在水平方向的分力F2来平衡墙对球的支持力.如图3-5-7所示分解为F1=Fcosθ，F2=Fsinθ.图3-5-7（2）重力G产生两个效果，一个沿F1的直线上的分力G1来平衡F1，一个沿F2的直线方向上的分力G2来平衡F2.G1=G/cosθ，G2=Gtanθ.总结：1.求一个已知力的实际分力的方法步骤：（1）根据物体（结点）所处的状态分析力的作用效果；（2）根据力的作用效果，确定两个实际分力的方向；（3）根据两个分力的方向画出平行四边形；（4）由平行四边形利用几何知识求两个分力.2.力的分解的几种常见情形：(1)已知合力和两分力的方向.（类似于已知两角夹边可以确定三角形）(2)已知合力F和一个分力F1.（类似于已知两边夹角可以确定三角形）以上两种情形有唯一解.(3)已知合力F和一个分力F1的方向（F1与F的夹角为θ）及分力F2的大小.作图讨论：当F2=Fsinθ时有唯一解；当F2<Fsinθ时无解；当Fsinθ<F2<F时有两组解；当F2>F时有一组解.(4)已知合力和两分力的大小.（类似于已知三边可以确定三角形）学生作图讨论：当三力的大小满足任意两力之和大于第三个力，任意两力之差小于第三个力，有唯一解.二、矢量相加的法则问题：力是矢量，求两个力的合力时，能不能简单地把两个力的大小相加呢？教师可以引导学生实例讨论.结论：不能简单地把两个力的大小相加，而要按平行四边形定则来确定合力的大小和方向.凡是矢量在合成与分解时都要遵循平行四边形定则.根据平行四边形的性质推导出矢量合成的三角形法则.在求三个或三个以上的共点力的合力时，可采用矢量相加的三角形法则.如图3-5-8(a)所示，求F1、F2、F3、F4这四个共点力的合力，可不必用平行四边形定则将它们逐个合成，而是将表示这些力的矢量依次首尾相接，那么从第一个力矢量的始端到最后一个力矢量的末端的矢量就表示这几个共点力的合力.对同一直线上的矢量进行加减时，可沿着矢量所在直线选定一个正方向，规定凡是方向跟正方向相同的矢量都取正值，凡是方向跟正方向相反的矢量都取负值，这样便可将矢量运算简化为代数运算.矢量的正负仅表示矢量的方向，不表示矢量的大小.如－10 N的力比5 N 的力大，而不能机械套用数学中正数一定大于负数的结论.不在同一直线上的矢量，则不能用正、负表示方向.图3-5-8课堂训练如图3-5-9所示,有五个力作用于一点P，构成一个正六边形的两个邻边和三条对角线，设F3=10 N，则这五个力的合力大小为（）图3-5-9A.10（2＋） NB.20 NC .30 N D.0解析：依据平行四边形定则，可知F1与F4的合力与F3大小相等，F2与F5的合力与F3大小相等.因此答案选择C.答案：C课堂小结这节课主要学习了力的分解.力的分解从理论上按照平行四边形定则分解是无数组的,实际分解时一般是根据合力的作用效果操作的.要求同学掌握矢量的运算法则：平行四边形定则和三角形法则.布置作业1.教材第67页“问题与练习”1、2、3题.2.观察一下生活中哪些地方是用分解力的方法来工作的，这样做有什么好处.板书设计5 力的分解一、力的分解1.概念：求一个已知力的分力叫做力的分解2.力的分解的几种常见情形3.有唯一解的力的分解二、矢量的相加法则平行四边形定则三角形法则活动与探究课题：斜面上小车重力的分解器材：一把30 cm长的塑料直尺作斜面、小车、弹簧秤步骤：调整好实验装置后按下列顺序进行①被分解的力——小车的重力；②物体的受力情况——物体、斜面、弹簧秤；③分析被分解力的作用效果——压斜面、拉弹簧；④确定分解方案——沿斜面正交分解；⑤测分力大小；⑥按平行四边形定则作力的图示；⑦从力的图示中测定重力.改变斜面的角度，调整好装置后再重复上面的步骤.习题详解1.解答：如图3-5-10所示：图3-5-10F2＝=300 NF2与F的夹角为θ,tanθ==得θ=53°.2.解答：(1)过F的矢端分别作F1、F2的平行线,画出力的平行四边形,如图3-5-11所示,该情况为唯一解.图3-5-11 图3-5-12(2)连F、F1的矢端AB,并过F的矢端作F1的平行线,即得F2的大小OC,如图3-5-12,则F2的大小和方向是唯一确定值,这种情况有唯一解.(3)有四种可能情况,用图示法和三角形知识进行分析.F的矢端与F2的矢端相重合,以F的矢端为圆心,以F2的大小为半径作圆.①当F2<Fsinα时,圆与F1无交点,说明此时无解,如图3-5-13(a)所示.②当F2=Fsinα时,圆与F1相切,说明此时有一解,如图3-5-13(b)所示.③当F2>Fsinα时,圆与F1有两交点,此时有两解,如图3-5-13(c)所示.④当F2>F时,圆与F1只有一个交点,此时只有一解,如图3-5-13(d)所示.图3-5-133.解答：如图3-5-14所示.。