课堂探究楞次定律看(宋慧)

我有第一节课,要讲“楞次定律”。这节课我琢磨了好几天了,最后决定,整节课采用实验探究的方式,探究出这个定律。

我去实验室找器材:线圈(螺线管)、条形磁铁、演示电表、旧干电池 ,导线。

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试做实验过程中发现演示电表指针摆动很小,原因是产生的感应电流太小导致。我想了想,换用普通灵敏电流计。嚯!,指针摆幅相当大,效果不错。缺点是这个表较小,放在讲台上很难让所有的学生同时看清指针的摆动。没有更好的了,只好上课时改变电表的位置,一个操作做三次,可以让每个学生都看清楚实验现象。

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课堂设计流程:

1.首先明确灵敏电流计指针的摆动方向与流入的电流方向的关系。我用一节旧干电池,用瞬间试触的方式得出:电流从哪边的接线柱流入,指针就向哪个方向偏转。所谓的“左入左偏,右入右偏”。

2.观察线圈的绕行方向,并把线圈的上接线柱接灵敏电流计的右接线柱,下接线柱接灵敏电流计的左接线柱。并在黑板记下:“右偏右入上出,左偏左入下出”,由此,可以根据指针的偏转方向判断线圈中的感应电流方向。

3.手持条形磁铁,N极向下,停在竖立着的线圈正上方,此时灵敏电流计的指针停在中央零刻度。跟学生强调:“大家准备好,注意观察,现在磁铁不动,灵敏电流计的指针指零刻度。下面我将我手持条形磁铁迅速靠近线圈,同学们观察这个过程中,灵敏电流计的指针是否偏转,向哪个方向偏转?”

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我手持条形磁铁迅速靠近线圈,并使条形磁铁的N极从上到下插入线圈中。

大家观察到:这个过程灵敏电流计指针左偏,由此确定电流从灵敏电流计的左接线柱流入电流计,也就是从线圈的下接线柱流出线圈,从而判断出线圈里的电流流向。

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4.让条形磁铁在线圈里不动,大家观察到灵敏电流计的指针迅速归零,并停在零刻度。

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5.我手持条形磁铁,让它向上快速离开线圈,大家观察到灵敏电流计的指针迅速右偏。由此可以判断,感应电流是从灵敏电流计右接线柱流入电表,也就是从线圈的上接线柱流出线圈,进而明确了线圈中感应电流的流向。

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磁铁停下后指针又迅速归零不动。

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6.我令条形磁铁的S极向下,重复上面的操作,让大家观察灵敏电流计的指针偏转方向又是怎样的,与N极向下时有什么不同。结果是,每一个产生电流的过程,电流的方向正好与N极向下操作相反,其它的情况相同。

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7.实验结束,放下条形磁铁并整理好器材。

8.分析实验现象,找出实验过程中每一步的各个物理量的变化情况及它们之间的变化关系:

第一步,N极向下使线圈中有向下的磁通量,磁铁不动,则线圈中的磁通量不变,灵敏电流计指针指零不动,即线圈中无电流。

第二步,磁铁向下运动直到进入线圈,线圈中方向向下的磁通量增加,灵敏电流计的指针向左偏,即电流从线圈的下接线柱流出。根据线圈的绕向由右手螺旋定则可以判断出感应电流产生的磁场方向向上,与磁铁的磁场方向相反,对原磁场的有抵消效果,客观上阻碍了线圈中方向向下的磁通量的增加。

第三步,磁铁停在线圈中不动,线圈中磁铁磁场的磁通量保持不变,指针迅速归零并保持不动,则表示线圈中电流迅速消失,再没有电流产生。

第四步,让磁铁向上迅速离开线圈的过程,则线圈中方向向下的磁通量迅速减少,观察到灵敏电流计的指针向右偏转,说明线圈里产生的感应电流从上接线柱流出。根据绕线方向,由右手螺旋定则可得出感应电流的磁场方向向下,对减少的原磁通量有补充效果,也就是客观上阻碍了原磁通量的减少。

继续分析S极向下的情况,结果是:线圈中的磁通量不变,不会产生感应电流;只有线圈中磁通量变化的过程中才产生感应电流。若线圈中的磁通量增加,则产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;若线圈中的磁通量减少,则产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。也就是说,感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

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总结:闭合回路里的感应电流的具有这样的方向,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。这也是物理学家楞次,在分析了许多实验事实后,于1834年得出的结论,这就是“楞次定律”。

继续挖掘,得出感应电流的磁场方向与原磁通的关系:“增反减同”;阻碍的其实是磁场与闭合回路的“相对运动”。

最后以教科书上的例题为例,梳理一下“楞次定律”的应用步骤,并推导出切割磁感线运动的“右手定则”。

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