渦流電磁阻尼和電磁驅動教學設計

1、學習好資料歡迎下載渦流電磁阻尼和電磁驅動教學設計【課題】渦流電磁阻尼和電磁驅動【教學時間】45分鐘【教學對象】高中二年級學生【教材】人教版高中物理選修3-2第四章第七節(jié)【教學內容分析】1. 教材的地位和作用本章教材從電磁感應現象、規(guī)律、應用這三個階段逐步展開。教材的前兩節(jié) 讓學生開始認識電磁感應現象；然后在第三和第四兩節(jié)分別介紹電磁感應中的兩 個重要規(guī)律：楞次定律和法拉第電磁感應定律；而最后兩節(jié)則著重介紹特殊的電 磁感應現象及其應用。經歷這三個階段的系統(tǒng)化學習，有助于學生掌握好電磁感 應的相關知識。第七節(jié)渦流 電磁阻尼和電磁驅動的內容正是著重講述渦流這種特殊的感應電流。由普通的感應電流到特殊的

2、感應電流，這里是存在一定的跨度的，理解能力差的學生就會出現問題。所以講解渦流這種實質上是舊知識的新知識，要注意培養(yǎng)學生的知識遷移能力 。而本節(jié)另外一部分內容則是電磁阻尼和電磁驅 動，這是電磁感應在動力學方面的兩種現象，在生產生活中有著廣泛的應用。通過觀察和推導這兩種現象，可以培養(yǎng)學生觀察實驗、理論推導等邏輯思維能力， 體現物理與社會生活的聯(lián)系。2. 課程標準要求通過實驗，了解自感現象和渦流現象。舉例說明自感現象和渦流現象在生產 和生活中的應用。3. 教材內容安排教材首先簡單回顧單匝線圈中產生的感應電流，引出塊狀導體中存在的感應電流是形如水的旋渦狀的渦電流。這樣的安排，在一定程度是符合知識的建構

3、的， 從學生已有的知識出發(fā)，建立新知識， 具有較好的效果。教材在介紹的渦流的概 念后，就開始展開渦流的熱效應的利與弊，以及渦流探測的應用。這里都提供了 一些應用方面的素材，可以吸引學生的興趣。教材上剩余的篇幅均用來介紹電磁阻尼和電磁驅動，并且給出了確切的定 義。在這里，是通過一道簡單的題目： 分析單匝線圈在進入磁場過程中線圈受到 的安培力對其運動的影響，再結合磁電式儀表中鋁框架在磁場中運動受阻礙作 用，引出電磁阻尼現象。然后再通過物理學中對稱的思想， 從磁場相對導體運動 的實驗出發(fā)，歸納出電磁驅動現象。接著再介紹電磁驅動現象在生活中的應用一 交流感應電動機。體現了新課程標準中從生活走向物理，

4、從物理走向社會的理 念。4. 教材的特點第一，從復習舊知識引入新概念。新概念往往與已經學習過的概念規(guī)律之間 存在有機的聯(lián)系，抓住新舊知識之間的聯(lián)系， 從已有知識出發(fā)，把新概念自然地 引出來，也可以創(chuàng)設學習新概念的物理環(huán)境。第二，從物理原理出發(fā)，經過簡單的引導，得出電磁阻尼現象和電磁驅動現 象的定義。教材本身是引導性的作用，對教師的約束較少，有較大的空間自由發(fā) 揮。5. 教材的處理（1）完善新舊知識之間的聯(lián)系引導學生根據單匝線圈中產生感應電流的現象，結合數學上線構成面的知 識，將塊狀金屬導體看作若干個線圈構成。 而每個線圈中都有一圈感應電流，因 此對于整塊金屬導體，形成的感應電流就應該如同水中的

5、旋渦， 由此從理想的單 匝線圈過渡到實際生活中的塊狀金屬導體， 從而建立渦流的概念。利用數學的知 識來解釋物理現象，也體現了新課程標準對教師學科交叉教學的要求。（2）重組教學內容鑒于本節(jié)內容的綜合性、資源的豐富性和應用的廣泛性，我重新梳理本節(jié)課 知識的邏輯線索。在得出渦流的概念之后，先討論渦流的特點， 再整體探討渦流 的可利用之處，分別從電流I存在的熱效應，電流激發(fā)出的感生磁場B即渦流探 測，電流在磁場沖受到的安培力 F即機械效應三個角度來展開。而電磁阻尼和電 磁驅動，是感應電流的機械效應，渦流作為一種特殊的感應電流，當然也有繼續(xù) 效應，所以，在講述渦流機械效應的時候， 引出電磁阻尼和電磁驅動

6、是十分合理 的。而凡事有利必有弊，最后再討論渦流存在的危害，并提出解決方案。這樣的 處理，將本節(jié)課相對分賽的內容顯得更有整體性和邏輯性。【學生情況分析】1. 學生的興趣特點：高二的學生對物理有著較強的操作興趣、因果認識興趣。他們希望通過觀察 實驗現象，經歷思考來理解現象產生的原因，并總結出其中規(guī)律。所以在教學中，應充分發(fā)揮演示實驗的作用，通過教師的引導，激發(fā)學生的 認知興趣，充分調動學生學習的積極性和自主性。2. 學生的知識基礎：學生已經學習過法拉第電磁感應定律、安培力、楞次定律等知識，故在教學中要充分利用學生的已有的知識經驗，使學生積極主動地參與教學過程。3. 學生的認識困難：（1）從理想到

7、現實的突破物理上往往用一個簡單的理想模型來替代復雜的現實事物，比如引入質點這一理想的模型。而在電磁感應這一章，學生過去學習的都是理想的單匝線圈的問 題，而在現實生活中存在的往往的塊狀的金屬導體，所以渦流現象是生活中更加常見的現象，這是一個從理想到現實的一個飛躍，存在一定的困難。（2）電磁學與動力學結合問題的復雜性一種物理現象涉及的物理原理越多， 學生就越難理解。感應電流的機械效應 電磁阻尼和電磁驅動是電磁學與動力學相結合的問題， 考慮的是感應電流受 到的安培力產生的機械效果。這里涉及的內容較多，存在一定的困難。【教學目標】1. 知識與技能（1）知道渦流是如何產生的；（2）知道渦流的利與弊，以及

8、如何利用和防止。2. 過程與方法（1）培養(yǎng)學生客觀、全面地認識事物的科學態(tài)度 ；（2）2.學會分析電磁學與動力學相結合的問題。3情感態(tài)度與價值觀（1）培養(yǎng)學生用辯證的觀點認識問題；（2）體驗物理技術與社會的聯(lián)系?！窘虒W重點】知道渦流產生原理和應用【教學難點】 理解電磁阻尼和電磁驅動產生過程【教學策略設計】本節(jié)課的教學設計體現了新課程“從生活走向物理，從物理走向社會”的理 念，在教學的指導思想上，始終堅持“教師為主導，學生為主體”的原則，通過 教師創(chuàng)設問題情境和有效的設問引導，讓學生親歷物理知識的構建過程。1.教學方法（1）實驗探究法物理是一門透過現象看本質的科學，所以實驗是物理學的基礎。通過阻

9、尼擺。 電磁驅動演示儀幾個實驗的環(huán)節(jié)，讓學生親眼觀察這兩種現象，獲取事實依據， 定義所描述的物理現象重現，從中體驗和學習科學思維的方法，提高學生的科學 素養(yǎng)。（2）講授法教學是一種認識過程，但存在其特殊性。往往不需要經歷前人全部的探索過 程，這是教師形利用實驗、教具和多媒體，從而進行形象生動、富于引導式的講 解，來啟發(fā)學生思維的體現。在講授的過程中，側重類比、對稱的思想。2 教學媒體設計以多媒體課件為載體，利用視頻、圖像、模型，讓學生知道渦流是如何產生 的，并且從生動的現象出發(fā)，幫助學生電磁阻尼和電磁驅動的概念，并理解出電 磁阻尼和電磁驅動的產生原因。使教學更加形象直觀，提高教學效果。3 學法

10、指導在學法指導上，讓學生嘗試自己觀察、描述實驗現象，思考、分析概括出物 理規(guī)律；使學生在獲取知識過程中，領會物理學的研究方法，同時得到科學思維 方法的訓練以及協(xié)作精神、探索精神等情感態(tài)度價值觀的教育?！窘虒W用具】自制小狗蕩秋千裝置（鐵架臺，鋁板，強磁鐵，細繩，小狗玩偶），萬用表，電 磁爐，自制阻尼擺，自制電磁驅動演示儀，自制電磁炮模型【教學流程】創(chuàng)設情境，導入新課*利用小狗蕩秋千的實驗，弓I出對塊狀導體的研究建立概念，分析特點由感應電流的知識建立渦流的概念由塊狀金屬電阻小分析渦流大的特點知識應用，拓展提高1由電流的熱效應介紹渦流的熱效應及其在生活中的應用 電磁爐。2、由電流的磁效應介紹渦流在探

11、測方面的的應用金屬 探測門。3、由處于磁場中的感應電流受安培力的角度考慮渦流的機 械效應，并且將感應電流機械效應的普適現象電磁阻尼和 電磁驅動，在渦流的機械效應出進行講解。辨證分析，嚴謹治學*用辯證的眼光看待，渦流大的特點可能存在的危害，并提 出解決方法。課外制作，鍛煉能力通過自制教具，為學生展示與本節(jié)課緊密相關的軍事上的 應用電磁炮，并以此為學生布置課外制作，鍛煉學生的動 手?！窘虒W過程】教學環(huán)節(jié)和教學內容（創(chuàng)設情境，導入新課0-3min ）【小狗蕩秋千】利用自制的小狗蕩秋千演示實驗，讓學生觀察渦流的機械效應的現象。利用實物展示小狗中的磁鐵，以及所使用的金屬板。在學生發(fā)現小狗中有磁鐵中，覺得

12、金屬板是鐵板。（建立概念,分析特點3-10min ）當教師證明金屬板不是鐵磁性材料，而是其鋁時，從電磁感應的角度，引導學生發(fā)現，是導體中產生了感應電流教師活動學生活動設計意圖利用鋁板演示小演示實驗：狗蕩秋千的實小狗蕩秋千驗，提供感性素提出問題：觀察實驗、材，引起學生注為什么沒有接興奮、疑惑、意。激發(fā)學生的觸到小狗，小狗思考求知欲，讓學生能夠自發(fā)的蕩帶著問題進入課秋千呢？堂。引導學生觀察觀察、思考利用實驗的感性小狗中藏有的材料，通過分析磁鐵，以及使用問題，讓學生初的金屬板的材步思考現象產生料。的原因。提出問題：觀察，思考通過分析，讓學塊狀導體中是生從小狗蕩秋千否也能產生感的現象發(fā)現塊狀應電流呢？

13、的金屬導體中也是能夠產生感應電流的。從學習過的單匝線圈在磁場中運動 會產生感應電流，引導學生猜想， 塊狀導體中也能產生感應電流。利用數學上點構成線，線構成面的 知識，類比塊狀導體由多匝線圈構 成。從而形象地描述渦流的形狀如 同水渦。從導體本身的電阻考慮渦電流的大 小，用萬用表測量圖示導體版的電 阻。類比分析： 點構成線，線構 成面。塊狀的金 屬導體可以看 成由若干匝線 圈組合合成，每 一匝線圈中都 有一圈感應電 流，整體看起了 如同水中的旋 渦。提出問題： 這塊金屬鋁板 的電阻如何？如果感應電動 勢不變，根據歐 姆定律，導體中 形成的感應電 流一一渦流大 小如何？歸納特點： 所以渦電流與 普通

14、的感應電 流相比，的特點 是特別大。分析、思考。期待回答: 很小。很大。采用已有的簡化 的模型研究事 物，使學生了解 物理學常用的研 究方法。從測量的數據的 角度，為得出渦 流的特點提供客 觀的證據。（知識應用，拓展提高）【熱效應10-15min】從渦流很大的特點，引出其熱效應也很大，展示生活中的應用電磁爐的圖片聯(lián)系日常生活中使用電磁爐的體會，即用電磁爐燒水，加熱食物等?！緶u流探測15-18min】從感應電流能夠激發(fā)出感生磁場的角度，弓I出渦流探測方面的應用。以金屬探測門和手持金屬探測器為例，討論在有無金屬進入探測區(qū)域的時候，有什么不同。提出問題：期待回答：從日常生活中使電磁爐中的線產生電磁場

15、。用的加點入手，圈的作用是什激發(fā)學生的學習么？接入交流興趣。電電磁場如何變化？產生交變的回顧電磁感應的電磁場。知識。提出問題：期待回答：利用本節(jié)課渦流 的知識，得知金當金屬鍋放在鍋中產生感屬鍋中產生渦電磁爐上，會發(fā)應電流流。生什么樣化？渦流。從舊知識出發(fā)，類比分析：期待回答：結合生活現象，感應電流具有鍋中產生感讓學生理解渦流熱效應，那渦流應電流的熱效應。配合是否也具有熱渦流。講解與提問，能效應？思考、分析很好突破教學難提出問題：期待回答：點。將知識與技術相有無金屬進入有金屬時候，結合，讓學生在探測區(qū)域的時金屬內容會應用知識的同候，有什么不同產生渦流。時，領會物理與現象？技術的緊密結提出問題：合

16、，加深學生對感應電流會激科學技術的親近發(fā)出感生磁場，期待回答：感。渦流呢？當然也會。得出結論： 根據有無渦流 產生的磁場，就 能夠進行金屬 檢測了?！緳C械效應18-38min】從單匝線圈在磁場中運動的問題出發(fā)，分析線圈受安培力的效果v對稱分析線圈離開磁場時受安培力 的效果。X 其 XX X X X X由普通的單匝線圈，過渡到塊狀金 屬導體在磁場中運動的受力問題。分析，提問：思考，分析。運用舊的物理模線圈進入磁場，得出安培力型，形象的分析穿過單匝線圈起阻礙的效單匝線圈在磁場的磁通量怎么果。中的運動情況，變化？單匝線有效地為后面的圈中的感應電學習打卜基礎。流方向如何？單匝線圈受到的安培力有什么效果

17、？提問：期待回答：線圈離開磁場，仍然起阻礙安培力效果如的效果。何？提問：類比推理，猜由分析所得的結塊狀金屬導體想塊狀導體論進行合理的猜中會產生渦流，在磁場中的想。自然而然地使導體受到安運動時受到引入電磁阻尼現培力的效果，這的安培力仍象。時候安培力的然起阻礙的效果會怎樣？效果。教師演示實驗：阻尼擺將兩塊相同的鋁片制成的單擺，推 到同樣的高度釋放后，都會來回運 動，其中一塊周圍存在磁場，磁場 將使導體受到安培力的作用。將塊狀的金屬導體看作若干匝現象 組合而成，分析整塊導體的合力。 得出電磁阻尼的定義。VX X X XX X X XX X X X回顧引入實驗：小狗蕩秋千在小狗蕩秋千中，小狗中有一塊強

18、 磁鐵，塊狀的金屬導體在磁場中運 動，磁鐵也會跟隨導體運動。引導觀察：期待回答：讓學生經歷科學在有無磁場的在有磁場的探究的過程，親兩種情況下，兩情況下，導體身感受到安培力塊鋁擺的運動在磁場中運對運動導體的阻情況有什么不動會較快地礙的效果。同。停下來，安培 力阻礙導體 的運動。引導學生分析電提出問題：期待回答：磁阻尼現象，為整塊金屬導體每一匝受到學生提供豐富的受的安培力如的安培力均感性認識素材，何？是阻力，所以初步掌握分析電對于整塊導磁學與動力學的體來說，安培 力起阻礙的 效果。方法。提出問題：期待回答：引導學生理解引在小狗蕩秋千安培力阻礙入實驗，消除心中，導體受到的導體運動，與中的疑惑。安培力

19、如何？導體運動方從相互作用力向相反。小狗的角度考慮，小中的磁鐵受狗中的磁鐵受到的作用力同時發(fā)現，導體到的作用力如方向與導體運動能夠帶動磁何？受到的安培力方向相反。場運動。得出結論： 導體運動能夠 帶動磁場一起 運動?；仡檶嶒炈伎碱惐炔孪?，引出電磁驅動在小狗蕩秋千中，小狗中有一塊強 磁鐵，導體運動能夠帶動磁場一起 運動。那如果磁場運動，能否帶動導體運 動嫩？教師演示實驗：電磁驅動演示儀 用一個電動機帶動磁鐵發(fā)生轉動， 同時將一個圓鋁盤固定在轉軸上， 圓鋁盤可自由轉動。觀察當磁場運動，導體靜止時，導體能否被驅動。提出問題： 磁場運動能夠 帶動導體一起 運動嘛？提出問題： 大家有觀察到 導體跟隨磁場

20、 運動的情況 嘛？期待回答：磁場運動能 夠帶動導體 運動。期待回答: 有。觀賞思考引導學生根據現 有的現象，進行 類比猜想，培養(yǎng) 思維遷移能力。為學生提供豐富 的應用材料，滿 足高中生的應用 興趣，解決學生 感性材料積累不 足的問題。將塊狀的金屬導體看作若干匝現象提出問題：期待回答：組合而成，先分析單匝線圈的受力，整塊金屬導體每一匝受到再分析整塊導體的合力。得出電磁受的安培力如的安培力均驅動的定義。得出電磁驅動的定義。何？是動力，所以V對于整塊導十xX X X+*p 具 XXX體來說，安培力起驅動的X X X X X效果。剎車輔助裝置一一電渦流緩速器提出問題：期待回答：汽車剎車系統(tǒng)中也用到渦流

21、的原電渦流緩速器電磁阻尼。理：導體跟著輪胎在磁場中轉動，中的核心原理受到阻礙的效果。是什么？引導學生分析電 磁驅動現象，基 本上掌握分析電 磁學與動力學的 方法。完善渦流 的機械效應。讓學生學會運用 知識，分析解決 實際問題。（辨證分析，科學態(tài)度）【渦流的危害38-42min】危害:發(fā)熱浪費能量，損壞電器。防止:a.增大鐵芯材料電阻率b.用互相絕緣的硅鋼片，疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。（課外制作，鍛煉能力）【電磁炮42-45min】介紹國防軍事上的應用，電磁炮,同時演示自制的電磁炮。提出問題：小燈泡在發(fā)光 時，為什么會出 現發(fā)熱現象呢？利用渦流時候有什么危害？期待回答：因為電流有 熱效應。浪

22、費能量，損 壞電器。分析歸渦流存在 的危害，讓學生 知道任何技術都 存在優(yōu)點和不 足，從而學會一 分為二地看問 題。提出問題：期待回答：再次演示模型的電磁炮和傳統(tǒng)主要利用了工作，前后呼應,的火炮有什么電磁驅動的再次激發(fā)學生的不同。又是怎樣原理來發(fā)射求知欲和動手制利用渦流的原炮彈。作的欲望。理模型制作中不僅簡單介紹課外涉及到了本節(jié)課制作的步驟。的內容，還涉及 到一些其他的物 理知識，給學生 的課后學習留下 更大的空間?！景鏁O計】§ 4. 7渦流 電磁阻尼和電磁驅動一、概念：在整塊金屬內部發(fā)生電磁感應 而產生的感應電流。二s特點：渦電流特別大三、利用：熱效應機械效應r電磁阻尼1電磁驅動

23、渦流探測【教學反思】1、要重視科學探究、突出實驗：在本節(jié)課中，創(chuàng)設了小狗蕩秋千這一情景， 激發(fā)學生探究欲望。同時根據學生已 有的知識特點，引入阻尼擺實驗和電磁驅動實驗， 巧妙的把實驗貫穿整個教學過 程，激發(fā)學生學習積極性。2、重視新舊知識的聯(lián)系，啟發(fā)思考在本節(jié)課中，所有的新知識均建設在學生已有的知識基礎上，降低學習的難度。 讓學生在輕松愉快的學習氛圍中，對物理事實與物理過程充分地進行分析，綜合 比較，判斷推理，完成對知識的自我建構，實現知識的有效積累。3、要提倡自制教具，配合教學根據學校條件，教師水平，從教學實際出發(fā)，積極主動地自制較具，創(chuàng)造條件， 完善了電磁阻尼和電磁驅動的教學體系，讓實現現

24、象更加直觀、明顯。附錄：人教版高中物理選修3-2第四章第七節(jié)教材渦流.勒瑙阻尼和電瑙腿動渦遼'i找同屮的電注麗時刑變化訓.由 附近砒 亠平験觸申會產判10!粹這個如附 逬的任*，Nh屮邯欠產牛舷聞心亂帕圖47川啲磴紳心二 量麗論滋這樣的感應電雄，石起來就像水中的恥廝 以把它叫做渦電謊商捋;渦流current像II；他電沌樣他IK塊中的溝欄也熒嚴卞熱kb如果 金械的電陽擋小”則謁詭飛強產I的熱就很爼。川料淋件血婕矚煉爐.爐外仃線線團叩通 人反璽變化的唯誠.忖內的食輯屮產IMS |和菌熱 ttffi科4堺化利川渦流抬爆金M的優(yōu)點址搟卜過程陡血口 空屮進m 這樣就陡曲止空工屮的卸貞進人金誠、

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