渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)

1、長(zhǎng)沙縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)物理學(xué)科教案設(shè)計(jì)授課班級(jí) 課時(shí)安排授課人課 題7 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)課 型新課教 學(xué)目 標(biāo)分 析新課標(biāo)要求1知道渦流是如何產(chǎn)生的。2知道渦流對(duì)我們有不利和有利的兩方面，以及如何利用和防止。3知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)。知識(shí)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生客觀、全面地認(rèn)識(shí)事物的科學(xué)態(tài)度。德育目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)問(wèn)題。重、難點(diǎn)闡釋重點(diǎn)：1渦流的概念及其應(yīng)用。2電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。難點(diǎn)：電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。學(xué)法指導(dǎo)通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)教具設(shè)計(jì)變壓器原理說(shuō)明器(用400匝線圈)、3.8V0.3A燈泡兩只、滑動(dòng)變阻器、電源(3V)、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、多媒體課

2、件教學(xué)過(guò)程問(wèn)題引導(dǎo)二次備課（一）引入新課教師：出示電動(dòng)機(jī)、變壓器鐵芯，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察其鐵芯有什么特點(diǎn)？學(xué)生：它們的鐵芯都不是整塊金屬，而是由許多薄片疊合而成的。教師：為什么要這樣做呢？用一個(gè)整塊的金屬做鐵心不是更省事兒？學(xué)習(xí)了渦流的知識(shí)，同學(xué)們就會(huì)知道其中的奧秘。（二）進(jìn)行新課1、渦流教師：演示1渦流生熱實(shí)驗(yàn)。在可拆變壓器的一字鐵下面加一塊厚約2 mm的鐵板，鐵板垂直于鐵芯里磁感線的方向。在原線圈接交流電。幾分鐘后，讓學(xué)生摸摸鐵芯和鐵板，比較它們的溫度，報(bào)告給全班同學(xué)。學(xué)生：鐵板的溫度比鐵芯高。教師：為什么鐵芯和鐵板會(huì)發(fā)熱呢？原來(lái)在鐵芯和鐵板中有渦流產(chǎn)生。安排學(xué)生閱讀教材，了解什么叫渦流？學(xué)

3、生：當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)線圈附近的導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流看起來(lái)很像水的旋渦，所以叫做渦流。師生共同活動(dòng)：分析渦流的產(chǎn)生過(guò)程。分析：如圖所示，線圈接入反復(fù)變化的電流，某段時(shí)間內(nèi)，若電流變大，則其磁場(chǎng)變強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場(chǎng)激發(fā)出感生電場(chǎng)。導(dǎo)體可以看作是由許多閉合線圈組成的，在感生電場(chǎng)作用下，這些線圈中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)電流。由于導(dǎo)體存在電阻，當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電熱，這就是渦流的熱效應(yīng)。教師：課件演示，渦流的產(chǎn)生過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。教師：為什么鐵板的溫度比鐵芯高？學(xué)生：因?yàn)殍F板中的渦流很強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱。而鐵芯中的渦流被限制在狹

4、窄的薄片之內(nèi)，回路的電阻很大，渦流大為減弱，渦流產(chǎn)生的熱量也減少。教師：同學(xué)們明白了為什么鐵芯用薄片疊合而成了嗎？學(xué)生：為了減少渦流損失的電能，同時(shí)也保護(hù)鐵芯不被燒壞。教師：下面大家閱讀教材，了解一下渦流在生產(chǎn)、生活、科技等方面的應(yīng)用。2、電磁阻尼教師：下面我們看教材30頁(yè)上的“思考與討論”，分組討論，然后發(fā)表自己的見(jiàn)解。學(xué)生：閱讀教材后，發(fā)表自己的看法。師生共同活動(dòng)，得出電磁阻尼的概念：導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。教師：演示2電磁阻尼。按照教材“做一做”中敘述的內(nèi)容，演示電表指針在偏轉(zhuǎn)過(guò)程中受到的電磁阻尼現(xiàn)象。學(xué)生

5、觀察現(xiàn)象并解釋現(xiàn)象。演示3如圖所示，彈簧下端懸掛一根磁鐵，將磁鐵托起到某高度后釋放，磁鐵能振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來(lái)。如果在磁鐵下端放一固定線圈，磁鐵會(huì)很快停下來(lái)。上述現(xiàn)象說(shuō)明了什么？學(xué)生：觀察現(xiàn)象并作出分析。當(dāng)磁鐵穿過(guò)固定的閉合線圈時(shí)，在閉合線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)會(huì)阻礙磁鐵和線圈靠近或離開(kāi)，也就是磁鐵振動(dòng)時(shí)除了空氣阻力外，還有線圈的磁場(chǎng)力作為阻力，安培阻力較相對(duì)較大，因而磁鐵會(huì)很快停下來(lái)。3、電磁驅(qū)動(dòng)教師：感應(yīng)電流不僅會(huì)對(duì)導(dǎo)體產(chǎn)生阻尼作用，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)作用。演示4電磁驅(qū)動(dòng)。演示教材31頁(yè)的演示實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生觀察并解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。師生共同活動(dòng)，得出電磁驅(qū)動(dòng)的概念：磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí)

6、，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng)。教師：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)的原理工作的。簡(jiǎn)要介紹交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰(shuí)的更好，好在什么地方。點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。教師要放開(kāi)，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。（四）實(shí)例探究渦流的應(yīng)用【例1】如圖所示是高頻焊接原理示意圖

7、線圈中通以高頻變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過(guò)焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說(shuō)法正確的是（ ）A電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快B電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快C工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小D工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大解析：線圈中通以高頻變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的大小與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有關(guān)，電流變化的頻率越高，電流變化的越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大。A選項(xiàng)正確。工件上焊縫處的電阻大，電流產(chǎn)生的熱量就多，D選項(xiàng)也正確。答案：AD【例2】用絲

8、線懸掛閉合金屬環(huán)，懸于O點(diǎn)，虛線左邊有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，右邊沒(méi)有磁場(chǎng)。金屬環(huán)的擺動(dòng)會(huì)很快停下來(lái)。試解釋這一現(xiàn)象。若整個(gè)空間都有向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，會(huì)有這種現(xiàn)象嗎？分析：只有左邊有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬環(huán)在穿越磁場(chǎng)邊界時(shí)，由于磁通量發(fā)生變化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，于是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)很快停下來(lái)，這就是電磁阻尼現(xiàn)象；空間都有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，穿過(guò)金屬環(huán)的磁通量反而不變化了，因此不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不會(huì)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)。（五）鞏固練習(xí)1如圖所示，一塊長(zhǎng)方形光滑鋁板水平放在桌面上，鋁板右端拼接一根與鋁板等厚的條形磁鐵，一質(zhì)量分布均勻的閉合鋁環(huán)以初速度v從板的左端沿中線向右端滾動(dòng)，則（ ）A鋁環(huán)的滾動(dòng)速度將越來(lái)越小 B鋁環(huán)將保持勻速滾動(dòng)C鋁環(huán)

9、的運(yùn)動(dòng)將逐漸偏向條形磁鐵的N極或S極D鋁環(huán)的運(yùn)動(dòng)速率會(huì)改變，但運(yùn)動(dòng)方向?qū)⒉粫?huì)發(fā)生改變答案：B2如圖所示，閉合金屬環(huán)從曲面上 h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)環(huán)的初速為零，摩擦不計(jì)，曲面處在圖示磁場(chǎng)中，則（ ）A若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度小于 hB若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度等于hC若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度等于hD若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度小于h答案：BD3如圖所示，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運(yùn)動(dòng)，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運(yùn)動(dòng)，則小球的材料可能是（ ）A鐵 B木C銅 D鋁答案：CD4如圖所示，圓形金屬環(huán)豎直固定穿套在光滑水平導(dǎo)軌上，條形磁鐵沿導(dǎo)軌以初速度v0向圓環(huán)運(yùn)動(dòng)，其軸線在圓環(huán)圓心，與環(huán)面垂直，則磁鐵在穿過(guò)環(huán)過(guò)程中，做_運(yùn)動(dòng)（選填“加速”、“勻速”或“減速”）答案：減速（六）作業(yè)1、認(rèn)真閱讀教材。2、思考并完成“問(wèn)題與練習(xí)”中的習(xí)題。3、收集“渦流的利用和防止”方面的資料，在課下交流。 （七）教學(xué)反思思維方法是解決問(wèn)題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開(kāi)了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。九、板書設(shè)計(jì)一、渦流當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)線圈附近的導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流