渦流教學(xué)設(shè)計

《渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動》教學(xué)設(shè)計【教學(xué)目標(biāo)】1、知識目標(biāo)（1）、知道渦流是怎么產(chǎn)生的；（2）、了解渦流現(xiàn)象的利用和危害；（3）、通過對渦流的實例分析，了解渦流現(xiàn)象的生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用；（4）、了解電磁阻尼和電磁驅(qū)動，能分析實例。2、過程與方法（1）、用實驗的方法引入新課，激發(fā)學(xué)生的求知欲；（2）、用舊知識分析新問題，分析請渦流產(chǎn)生的原因；（3）、利用理論聯(lián)系實際的方法，加深理解渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動。3、情感態(tài)度價值觀（1）、通過演示實驗和對實驗的分析，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和推理能力；（2）、通過實踐活動培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神，體驗物理世界的神奇；（3）、從觀察現(xiàn)象分析原因并加以運(yùn)用，讓學(xué)生體驗成功的喜悅，樹立學(xué)好物理的信心?！窘虒W(xué)重點】知道渦流產(chǎn)生原理及其應(yīng)用?！窘虒W(xué)難點】分析電磁阻尼和電磁驅(qū)動現(xiàn)象?！窘虒W(xué)用具】自制跳環(huán)實驗教具（可拆卸變壓器、鋁環(huán)、無極調(diào)速器、木箱）、電磁爐、玻璃碗、鐵腕、蠟燭、食用油、泡沫板、二極管、自制電磁阻尼、驅(qū)動演示儀?！窘虒W(xué)過程】一、創(chuàng)設(shè)情景——引入新課教師演示實驗：利用自制的跳環(huán)魔術(shù)演示渦流的機(jī)械效應(yīng)。提出問題：鋁環(huán)為什么會受控制？激發(fā)學(xué)生的好奇心。讓學(xué)生帶著問題來學(xué)習(xí)今天的內(nèi)容。二、實驗演示——引出渦流老師提問：家里平時怎么用電磁爐做飯呢？學(xué)生回答：把鍋放在電磁爐上通電就可以了。老師提問：做完飯后電磁爐的面板燙嗎？能用手摸嗎？學(xué)生回答：面板很燙，不能用手摸。演示實驗：將泡沫板粘在紙板上，泡沫板的四角再粘四小塊泡沫板，放在電磁爐上。先將玻璃碗放在紙板上，側(cè)面抹上食用油，底部撒上事先削好的蠟燭片，接通電源看是否會有現(xiàn)象發(fā)生，觀察后無現(xiàn)象。再將鐵碗放在電磁爐上，同樣側(cè)面抹上食用油底部撒上蠟燭片，接通電源。學(xué)生很快會觀察到鐵碗中冒出白煙，傾斜鐵碗，可以看到蠟燭融化，鐵碗很燙。三、理論分析——探究渦流現(xiàn)象的存在老師提問：實驗中泡沫板與面板接觸了嗎？學(xué)生回答：沒有。老師拿起泡沫板讓學(xué)生觀察，可以看到泡沫板完好無損。讓學(xué)生上來摸一下面板，（學(xué)生不敢摸，用手指挨一下迅速離開，發(fā)現(xiàn)不燙后，將手放心的放在面板上，一臉不相信。）老師提問：面板燙嗎？學(xué)生回答：不燙。其他同學(xué)不相信，再讓一個同學(xué)上來體驗。老師提問：鐵碗溫度升高了，內(nèi)能增加了，是熱傳遞嗎？由于面板是涼的，泡沫板是完好的。學(xué)生回答：不是熱傳遞。老師提問：焦耳定律的內(nèi)容。學(xué)生回答：焦耳定律的內(nèi)容是：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比。引導(dǎo)學(xué)生大膽的猜想：鐵碗的內(nèi)能增加，是因為鐵碗中有電流。演示實驗，驗證猜想將連有燈泡的線圈放在面板的上方，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：燈泡發(fā)光了。（學(xué)生感到很神奇）揭秘電磁爐，電磁爐通的是220V，50Hz的交流電，線圈內(nèi)通有變化的電流，變化的電流周圍有變化的磁場，根據(jù)麥克斯韋的電磁波理論可知，變化的磁場會在其周圍空間激發(fā)感生電場，鐵碗是閉合導(dǎo)體，鐵碗中的自由電荷在感生電場的作用下定向移動形成電流，鐵碗中產(chǎn)生的感應(yīng)電流我們把它叫渦流。1、定義：在變化的磁場中任何導(dǎo)體都會產(chǎn)生像水中漩渦一樣的感應(yīng)電流，我們把它叫渦電流，簡稱渦流?？偨Y(jié)實驗----分析渦流熱效應(yīng)。分析上面實驗可知：渦流和其他電流一樣要產(chǎn)生熱量，渦流也有熱效應(yīng)。2、渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用：真空冶煉爐、高頻焊接機(jī)、電磁爐等。分析真空冶煉爐原理：線圈中通反復(fù)變化的電流，爐內(nèi)的金屬產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化，該裝置可以在真空中進(jìn)行，能冶煉出高質(zhì)量的合金。3.渦流的危害：老師展示變壓器鐵芯。變壓器或電機(jī)機(jī)芯并不是有整塊金屬，而是有彼此絕緣的薄硅鋼片疊合而成。老師提問：這樣的目的是什么？學(xué)生回答：是為了增大電阻?？偨Y(jié)：目的是為了增大電阻，減小渦流，減少鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的熱量，避免熱量過多損壞用電器。學(xué)生活動：使用金屬探測器，探測同學(xué)身上的金屬。學(xué)生分析：金屬探測器的工作原理。四、實驗演示----引出電磁阻尼我們學(xué)習(xí)了渦流的熱效應(yīng)，渦流還有其它效應(yīng)么？讓學(xué)生觀察演示儀器。老師提問：儀器兩側(cè)的區(qū)別是什么？學(xué)生回答：一側(cè)粘有磁鐵，另一側(cè)沒有。老師簡單的介紹儀器。老師提問：用相同的力度同時撥動兩個鋁罐，哪個鋁罐會先停下來？學(xué)生猜想：同時停下來，或其中某一個先停下來。學(xué)生觀察現(xiàn)象：緊挨磁鐵的鋁罐很快停下來，沒磁鐵的一側(cè)要很長時間才能停下來。老師提問：為什么緊挨磁鐵的鋁罐很快停下來，是這一側(cè)摩擦力大么？將兩個鋁罐撥到無磁鐵的一側(cè)，再用相同的力度撥動，學(xué)生會看到，兩個鋁罐幾乎同時停下來，說明不是摩擦力的原因。老師引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象：鋁罐在磁場中運(yùn)動，鋁罐中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流是鋁罐收到安培力，安培力阻礙鋁罐轉(zhuǎn)動，是鋁罐快速停下來——引出電磁阻尼。1、電磁阻尼：導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力,而安培力總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動的現(xiàn)象。2、電磁阻尼的應(yīng)用：磁電式電表中纏繞線圈的鋁框；電磁制動器等。學(xué)生活動：分析微安表運(yùn)輸時用導(dǎo)體將正負(fù)接線柱連在一起的作用。不連接時晃動指針使其偏轉(zhuǎn)，連上線后再次晃動，比較兩種情況的偏轉(zhuǎn)角度。老師引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象：連上線后線圈與導(dǎo)體形成閉合回路，線圈運(yùn)動切割磁感線，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使線圈受安培力，安培力阻礙線圈運(yùn)動。五、實驗演示——引出電磁驅(qū)動提出問題：轉(zhuǎn)動木盤，上面的鋁棒會隨之快速轉(zhuǎn)動，兩個木塊是固定在鋁棒上的，也會隨之快速轉(zhuǎn)動，鋁罐會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？學(xué)生猜想：都會靜止或都會轉(zhuǎn)動，或一靜一動。演示實驗，學(xué)生觀察現(xiàn)象：有磁鐵的一側(cè)，鋁罐隨之轉(zhuǎn)動，但沒有磁鐵轉(zhuǎn)動快；無磁鐵一側(cè)，鋁罐始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。提出問題：是什么力驅(qū)使有磁鐵一側(cè)的鋁罐轉(zhuǎn)動呢？是風(fēng)么？學(xué)生回答：不是風(fēng)力，因為另一側(cè)鋁罐始終靜止。老師引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象：磁場相對鋁罐轉(zhuǎn)動，鋁罐中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使鋁罐受到安培力，安培力驅(qū)使鋁罐轉(zhuǎn)動起來。1、電磁驅(qū)動：磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體跟著磁場運(yùn)動起來，這種作用稱為電磁驅(qū)動。2、電磁驅(qū)動的應(yīng)用：交流感應(yīng)電動機(jī),車內(nèi)的速度計等。六、揭秘跳環(huán)魔術(shù)盒內(nèi)安裝的是變壓器，變壓器通220V，50Hz的交流電，鋁環(huán)套在鐵芯上，穿過鋁環(huán)的磁場是變化的，鋁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使鋁環(huán)受到安培力，安培力促使鋁環(huán)向上運(yùn)動，又安裝了無極變速開關(guān)，可以控制電流的大小，從而可以控制鋁環(huán)受到的安培力，所以出現(xiàn)了鋁環(huán)可以向上、向下運(yùn)動。七、課堂練習(xí)1、如圖所示，水平方向的磁場垂直于光滑曲面，閉合小金屬環(huán)從高h(yuǎn)的曲面上端無初速滑下，又沿曲面的另一側(cè)上升，則(

)

A．若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)在左側(cè)上升的高度小于hB．若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)在左側(cè)上升的高度大于hC．若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)在左側(cè)上升高度等于hD．若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)在左側(cè)上升的高度小于h2、如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度。兩個相同的磁性小球，同時從A、B管上端的管口無初速釋放，穿過A管比穿過B管的小球先落到地面。下面對于兩管的描述這可能正確的是：（

）

A、A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的；

B、A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的；

C、A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的；

D、A管是用膠木制成的，B管是用鋁制成的。3、如圖所示是高頻焊接原理示意圖．線圈中通以高頻變化的電流時，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為焊縫處的電阻小D．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻大4、如圖所示，在O點正下方有一個具有理想邊界的磁場，銅環(huán)在A點由靜止釋放向右擺至最高點B．不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是（

）A．A、B兩點在同一水平線B．A點高于B點C．A點低于B點D．銅環(huán)將做等幅擺動5、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，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運(yùn)動，則小球的材料可能是（

）A．鐵

B．木C．銅

D．鋁

八、課堂小結(jié)1、渦流的產(chǎn)生、熱效應(yīng)的應(yīng)用及危害。2、電磁阻尼及其應(yīng)用3、電磁驅(qū)動及其應(yīng)用九、課后作業(yè)1、整理本節(jié)課筆記。2、完成課后3、4、5題?！窘虒W(xué)反思】1、要重視科學(xué)探究、突出實驗：在本節(jié)課中，創(chuàng)設(shè)了跳環(huán)魔術(shù)引課，激發(fā)學(xué)生探究欲望。同時根據(jù)學(xué)生已有的知識特點，引入鋁罐實驗分析電磁阻尼和電磁驅(qū)動現(xiàn)象，巧妙的把實驗貫穿整個教學(xué)過程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。2、重視新