楞次定律教學建議

在高中物理電磁場教學中， 是教學的重難點和必考點，要求學生必須掌握， 而學生不知道如何分析物理過程和所包含的物理知識， 做題更難。故適當的教學方法讓學生易學， 老師易教。筆者認為應從以下幾方面落實。

按照學生的認知順序， 從楞次定律， 到理解楞次定律中磁通量， 再到楞次定律中對國的初步理解， 再到牛頓第二定律、動能定理、動量守恒、能量守恒的計算， 讓學生真正掌握功次定律。經實踐， 總結教學思路如下：

1．楞次定律的介紹， 從實驗引入， 重點說明兩點： 第一是靈敏電流計的電流流入和流出與指針偏轉方向的關系，左進左偏， 右進右偏； 第二是螺線管的導線繞向與電流之間的關系， 螺線管相當于電源， 而靈敏電流強度相當于外電路。讓學生認真觀察螺線管電流方向， 作記錄。在講解實驗現象時也應該引入一個新的物理量： 原磁通和感生磁通， 定義如下： 原來舊的磁通叫原磁通， 由感生電流產生的磁通叫感生磁通， 引導學生分析、總結實驗。具體是將書上的圖1、圖3 原磁通在增加， 感生電流產生的磁通與原磁通方向相反， 是阻礙原磁通的增加分為一類； 第二類是圖2、圖4， 當原磁通在減少， 感生電流產生的磁通與原磁通方向相同， 得出感生磁通這時是阻礙原磁通的減少。故感生電流產生的感生磁通總是阻礙原磁通的變化。強調兩點： 感生電流產生的感生磁通總是阻礙原磁通的變化， 而不是總是阻礙原磁通。第二是阻礙不等于阻止， 最后原磁通還是變化了。

2．應用安培定則來解決楞次定律的感生電流的問題，主要是右手定則的應用。分析如下： 首先確定原磁通的方向， 再確定原磁通的增減， 再用楞次定律中的增反減同確定感生磁通的方向， 最后用右手定則， 大指的方向為感生磁通的方向， 四個手指彎曲的方向為感生電流方向。此方法對于螺線管相當有用， 更簡單的方法是將右手伸直， 讓磁感線穿過手心， 大指代表導體棒的運動方向， 四指代表導體的電流方向。強調指出： 導體棒相當于電源， 內部電流是從負極到正極。

3．初步認識楞次定律的力學性質。左右手并用， 學生學習相當困難， 歸納如下： 磁生電、電生磁都是用右手，只有安培力用左手， 在應用時先右手定磁場， 再左手定受力。要求學生掌握四個字： 來拒去留。當磁鐵靠近受到的是排斥力， 當磁鐵遠離時受到的是吸引力。安培力導致導線框面積變化使一部分學生掌握不好， 可以引導先右手再左手， 也可以用Φ=BS； 當原磁場B 增加， 則S 會減少，反之當原磁場B 減少， 則S 會增加。

4．完成安培力與牛頓第二定律的應用， 包括過程動態分析和臨界點的應用。用安培定則總結得出： 對于一根導體棒運動產生F安有以下特點， 首先磁場是與動力方向垂直的， 其次是F安阻礙相對運動， 始終與運動方向相反。分析得出安培力有三步， 是電學的范疇， 明確內電路與外電路和串并聯關系， 再用公式加以應用， 具體如下： FB=BIL、I=εR+r、ε=Ｂlv。L 為有效切割長度， 是沿速度垂線方向投影的長度。安培力解決之后再用牛頓第二定律分析加速度與速度的關系， 結論如下： 首先， 物體的運動是加速運動， 最后達到勻速。當速度為零時， 物體的加速度最大， 當物體的加速度為零時， 速度最大。把安培力當作一個與速度相反的普通力， 分解三個式子， 再用牛頓第二定律解決。

5．解決一根導體棒運動時的能量問題。這涉及電路分析和動能定理的應用， 并且安培力是一個變力， 如何做功實現能量之間的轉移是個難點， 其次是電路的串聯與并聯關系的分析。從宏觀的力做功到微觀的熱學， 通過安培力做功， 使其他形式的能轉化成了內能， 安培力做多少功，就有多少能量就轉化為內能。須掌握， 第一， 安培力是一個要變力， 不能用FS 來表達安培力做的功， 第二是安培力做功全部轉化為整個電路和內能， 而不是導體棒自身的內能分為內外電阻發熱。在做練習題時， 應該將安培力看作一個與速度方向相反的變力， 它做負功， 將機械能轉化為內外電路的內能。具體做法如下， 先用WF代入物體的動能定理， 即合外力做功的代數各等于物體的動能改變， 再用WF=QR+Qr=QR+r， 就可以解決一根導體棒運動時的能量問題了。

6．解決雙桿在磁場中運動的動量與能量問題。涉及左右手定則、電路分析， 電流的合成、動量守恒定律， 能量守恒定律， 知識點多而難， 以雙桿為著眼點分析：

金屬桿a 在離地h 高處從靜止開始沿弧形軌道下滑， 導軌平行的水平部分有豎直向上的勻強磁場B， 水平部分導軌上原來放有一金屬桿b。已知桿的質量為ma， 且與b 桿的質量比為ma∶mb=3∶4， 水平導軌足夠長， 不計摩擦， 求：

（1） a和b的最終速度分別是多大？

（2） 整個過程中回路釋放的電能是多少？

分析： a 金屬桿a 在離地h 高處從靜止開始沿弧形軌道下滑， 由于不在磁場中， 所以不受安培力的作用， 我們用動能定理可以解決問題， a 金屬桿重力做功轉化為自身的動能。

當a 桿一旦進入磁場中， 先用右手比出a 桿電流是流出， b桿電流是流進， 再用左手找出安培力， a 桿受到的安培力是向左， 使其速度減少， b桿受到的安培力是向右， 使其速度增加， 當b 運動后學生就難理解， 應引導學生分析， a 桿運動向右， 在減速運動， 其電流是逆時針， 而b 運動向右， 其速度是增加，其電流應該是順時針， 二者的電流方向是相反的。如果二者的電流不相等時， a 桿繼續變減速， b 桿繼續變加速， 直到二者速度相等時， 電路和電流為0， 二者以共同的速度向右運動。將ab 看作一個整體應該怎么處理呢？ 動量與能量； 將ab 看作一個整體， 安培力為內力， 所以系統動量守恒。