渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)+教學(xué)設(shè)計(jì) 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊+

2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)教學(xué)目標(biāo)1.了解感生電場，知道感生電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因。2.知道渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的概念和現(xiàn)象3.通過對渦流實(shí)例的分析，了解渦流現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。重難點(diǎn)重點(diǎn)：知道渦流、電磁驅(qū)動(dòng)、電磁阻尼的應(yīng)用難點(diǎn)：感生電場的產(chǎn)生與理解學(xué)習(xí)任務(wù)一電磁感應(yīng)中的感生電場[物理觀念]思考與討論：燈亮了，一定有了電流。磁場變化使閉合電路中的導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，這些電荷定向移動(dòng)的作用力是什么力呢？是洛倫茲力嗎？是靜電力（靜電力有什么特點(diǎn)）嗎？一、感生電場1、感生電場:由______在周圍空間激發(fā)例1.(感生電動(dòng)勢)(多選)某空間中存在如圖所示的磁場,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時(shí),在垂直于磁場的方向上會(huì)產(chǎn)生感生電場,下列有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化與感生電場的方向的關(guān)系描述正確的是()A.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí),感生電場的方向從上向下看應(yīng)為順時(shí)針方向B.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí),感生電場的方向從上向下看應(yīng)為逆時(shí)針方向C.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時(shí),感生電場的方向從上向下看應(yīng)為順時(shí)針方向D.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時(shí),感生電場的方向從上向下看應(yīng)為逆時(shí)針方向?qū)W習(xí)任務(wù)二渦流[科學(xué)探究]如果在變化磁場中的環(huán)不斷增粗直到變成一圓盤、圓柱還會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生嗎？是什么形狀的呢？觀看視頻、閱讀課本找出答案，看一看這種現(xiàn)象還有那些應(yīng)用，如何利用和防止。二、渦流1．定義：渦流：當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生________，電流很像水中的漩渦，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流．2．應(yīng)用(1)渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用：如真空冶煉爐、電磁爐。(2)渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用：如探雷器、安檢門。3．防止電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備中為防止鐵芯中渦流過大而導(dǎo)致浪費(fèi)能量，損壞電器，應(yīng)采取如下措施:(1)途徑一：增大鐵芯材料的_________。(2)途徑二：用相互_________的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯。例2(多選)圖2-3-5中四個(gè)圖都與渦流有關(guān),其中說法正確的是()A.真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置B.自制金屬探測器是利用地磁場來進(jìn)行探測的C.電磁爐工作時(shí)在它的面板上產(chǎn)生渦流加熱食物D.變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊合而成是為了減小渦流學(xué)習(xí)任務(wù)三電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)[科學(xué)探究]我們發(fā)現(xiàn)磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電流不僅發(fā)熱，還有力的作用，你能用手頭的材料制作的儀器來驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)嗎？比一比哪個(gè)組的小車跑的更快三、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)1．電磁阻尼(1)產(chǎn)生：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是_________導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。(2)應(yīng)用：電學(xué)儀表中利用_________使指針很快地停下來，便于讀數(shù)。2．電磁驅(qū)動(dòng)(1)產(chǎn)生：如果磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生_________，使導(dǎo)體受到_________的作用而運(yùn)動(dòng)起來。(2)應(yīng)用：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)例3.渦流、電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,三者常常有緊密聯(lián)系.下列說法正確的是()A.圖甲中,如果在上、下振動(dòng)的磁鐵下固定一個(gè)鋁板,磁鐵會(huì)很快靜止下來,這屬于電磁阻尼現(xiàn)象B.圖甲中,如果在上、下振動(dòng)的磁鐵下固定一個(gè)鋁板,磁鐵振動(dòng)時(shí),鋁板中會(huì)產(chǎn)生渦流,渦流對磁鐵總有排斥作用C.圖乙中,豎直放置的蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)后,同軸的閉合線圈會(huì)與蹄形磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng),這屬于電磁阻尼現(xiàn)象D.圖乙中,蹄形磁鐵勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間足夠長,閉合線圈的轉(zhuǎn)速可以大于蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)速變式零刻度在表盤正中間的電流計(jì),非常靈敏,通入電流后,線圈所受的安培力和螺旋彈簧的彈力達(dá)到平衡時(shí),指針在示數(shù)附近擺動(dòng),很難停下,使讀數(shù)變得困難.在指針轉(zhuǎn)軸上裝上的扇形鋁框或扇形鋁板,在合適區(qū)域加上磁場,可以解決此困難.圖中合理的是深入思考：1、無線電力傳輸擺脫了電線的煩惱，沒什么還沒有廣泛普及呢？2、我們看到的圓盤電磁加速的最終速度有哪些限制呢？3、電磁驅(qū)動(dòng)和電磁阻尼還有可能會(huì)有那些應(yīng)用呢？1.(感生電動(dòng)勢)(多選)下列說法正確的是()A.變化的磁場可以使閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流B.在沒有導(dǎo)體的空間中,變化的磁場不會(huì)產(chǎn)生感生電場C.恒定的磁場也能在周圍空間產(chǎn)生感生電場D.感生電場的方向可以用楞次定律來判定2.(渦流的應(yīng)用)(多選)某中學(xué)每次段考監(jiān)考老師都會(huì)手持金屬探測器安檢.實(shí)物及其結(jié)構(gòu)原理簡化圖如圖甲、乙所示.探測器運(yùn)用的是電磁感應(yīng)原理,發(fā)射線圈(外環(huán))可以產(chǎn)生垂直于線圈平面且大小和方向均變化的磁場,內(nèi)環(huán)線圈是接收線圈,用來收集被查金屬物發(fā)出的磁場,隨著發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場反復(fù)變化,它會(huì)與所遇的金屬物發(fā)生作用,導(dǎo)致金屬物自身也會(huì)產(chǎn)生微弱的磁場,來自金屬物的磁場進(jìn)入內(nèi)環(huán)線圈被接收到后,檢測器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲.下列說法中正確的是()A.若發(fā)射線圈產(chǎn)生向下且增強(qiáng)的磁場,則金屬物產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的方向豎直向上B.若發(fā)射線圈產(chǎn)生向下且增強(qiáng)的磁場,則金屬物中的渦流方向從上往下看是順時(shí)針方向C.金屬物發(fā)出的磁場穿過接收線圈時(shí),接收線圈會(huì)產(chǎn)生微弱的電流,此類探測器相應(yīng)的元件就是依據(jù)這一電流進(jìn)行報(bào)警的D.如果金屬物中某時(shí)刻發(fā)出向上的磁場,那接收線圈中的感應(yīng)電流方向從上往下看是沿逆時(shí)針方向3.(電磁驅(qū)動(dòng))(多選)1824年,法國物理學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”.實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖2-3-13所示,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來,但略有滯后.下列說法正確的是()A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢B.圓盤內(nèi)的渦流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C.在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,磁針的磁場穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)小結(jié)：今天的收獲2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)課后反思本節(jié)課以趣味演示實(shí)驗(yàn)開始，激發(fā)學(xué)生的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生思考所學(xué)知識(shí)，嘗試分析解決問題。學(xué)生對于渦流概念的理解是很抽象，所以在對渦流的概念教學(xué)時(shí)通過簡化模型法將渦流的概念引入具體化直觀化，從而幫學(xué)生更助好理解渦流的的概念。通過演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)學(xué)生客觀、全面地認(rèn)識(shí)事物的科學(xué)態(tài)度。讓學(xué)生體會(huì)到，正是由于線圈中交變電流產(chǎn)生的變化磁場，在空間激發(fā)感生電場，而這個(gè)感生電場是渦旋狀的。一旦在此空間中存在閉合的導(dǎo)體，該電場對導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷就有力的作用，從而形成渦流。展示金屬探測器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生深入探索身邊的電子設(shè)備，從表象到內(nèi)在，這也是學(xué)生們的思維發(fā)展的方向。學(xué)生們對渦流的利用和防止的興趣很大，借助學(xué)生的興趣，將知識(shí)應(yīng)用于具體的像安監(jiān)門之類的生活場景。學(xué)生們動(dòng)手做電磁驅(qū)動(dòng)的小車，是對之前所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，既要考慮電磁感應(yīng)的里的問題，還要考慮摩擦等因素，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)簡化過程，突出電磁感應(yīng)的主要影響因素，自己分析原因，就是對知識(shí)的深化應(yīng)用。借助之