資源簡介

2.3 渦流、電磁阻尼和電磁驅動 ---教學評大單元分課時教學設計
課 題 人教版(2019)高中物理·選擇性必修·第二冊 第二章 第3節(jié) 渦流、電磁阻尼和電磁驅動
課 型 新授課 復習課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 授課時間
教學內容分析 課標要求： 通過實驗，了解渦流現(xiàn)象；能舉例說明渦流現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應用；了解電磁爐的結構和原理。 教材分析： 教材內容包括兩部分：渦流和渦流的應用。渦流的應用包括三個部分：渦流的熱效應、電磁阻尼和電磁驅動。首先介紹了渦流產(chǎn)生的原理、渦流的熱效應，它的利用和防止。其次，分析電表線圈骨架的作用，介紹電磁阻尼的原理，利用原理分析為什么運輸微安表時應該用導線把兩個接線柱連在一起。最后，演示鋁框在磁鐵擾動下的運動，介紹電磁驅動的原理，分析交流感應電動機的工作原理。
學情分析 學生已經(jīng)完整地學習了電磁感應的知識，掌握了感應電流、楞次定律、法拉第電磁感應定律等知識，這為本節(jié)課的學習奠定了基礎。
核心素養(yǎng) 物理觀念：知道渦流對我們有不利和有利兩個方面的影響，以及如何利用的防止。 科學思維∶通過學生的討論和舊知識分析新問題弄清渦流產(chǎn)生的原因以及渦流的特點。 科學探究：通過演示實驗探究，知道什么是電磁阻尼和電磁驅動現(xiàn)象，并能分析二者的不同點和相同點，以及實質。 科學態(tài)度與責任∶過理論與實際的相結合，提高學習的興趣，培養(yǎng)其用理論知識解決實際問題的能力。
教學準備 多媒體課件、電磁驅動演示等。
活動設計
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
環(huán)節(jié)一：新課導入 活動一：圖片導入
思考： 在電磁爐的爐盤下有一個線圈。電磁爐工作時，它的盤面并不發(fā)熱，在爐盤上面放置鐵鍋，鐵鍋會發(fā)熱。你知道這是為什么嗎 給出生活中的實例，引導學生積極思問題。 學生思考問題。 是否激發(fā)學生的學習興趣。
環(huán)節(jié)二：新課教學 活動一:電磁感應現(xiàn)象中的感生電場
什么是感生電場及感生電動勢？ 英國物理學家麥克斯韋經(jīng)過研究后提出： 變化的磁場能夠在它的周圍產(chǎn)生一種電場線是閉合曲線的電場。叫作感生電場。 將閉合導體放入變化的磁場中后，變化的磁場會產(chǎn)生感生電場，導體中的自由電荷受到感生電場的作用力發(fā)生定向移動，從而形成感應電流和感應電動勢，稱為感生電動勢。 電子感應加速器機構及原理？ ①電子感應加速器的結構 如圖所示，上、下為電磁體的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁體線圈中電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場使電子加速，最終獲得很大的速度和能量。 ②電子感應加速器的原理 如圖磁場方向由下向上，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動。電子帶負電，它在電場中受力的方向與電場方向相反。所以為使電子加速，產(chǎn)生的電場應沿順時針方向。根據(jù)楞次定律，為使真空室中產(chǎn)生順時針方向的感生電場，磁場應該由弱變強。也就是說，為使電子加速，電磁體線圈中的電流應該由小變大。 PPT給出問題，巡視學生閱讀情況。對學生回答的問題做出補充及簡單的點評。 學生閱讀教材找出相關的知識點做出標記并回答相關問題。 了解學生的自主學習能力。 通過學生的回答，評價學生的表達能力。
活動二:渦流
什么是渦流？ 把塊狀金屬置于變化的磁場中時，金屬塊內將產(chǎn)生感應電流，這些電流在金屬塊內形成一個個閉合回路，很像水的漩渦，因此他們叫做渦電流，簡稱渦流。 閱讀教材了解渦流的應用及防止？ 1.渦流的作用——真空冶煉爐 知道了渦流產(chǎn)生的原因，再來說說他有什么用。 當金屬塊的電阻比較小時，形成的渦流的電流強度就會很大，進而產(chǎn)生大量的焦耳熱。工業(yè)上的感應冶煉爐，就是利用渦流的熱效應來熔煉金屬。 如圖，冶煉爐外繞有線圈，冶煉爐內裝有待冶煉的金屬。將大功率的高頻交流電源與線圈連接后，高頻交流電在線圈兒內激發(fā)出很強的磁場，這時爐內被冶煉的金屬中會產(chǎn)生強大的渦流，并釋放出大量的焦耳熱，從而將待冶煉的金屬融化。 真空冶煉爐的優(yōu)點：加熱速度快，能量損失小，溫度容易控制，能避免雜質混入等。 2.實例分析——電磁爐 你要是覺得剛才的例子都不容易見得著，我再給你說個你一定見過的東西，電磁爐。 它的原理圖是這樣的，把電磁爐接入頻率較低的交流電，電流經(jīng)過內部電路整流變?yōu)楦哳l交流電，高頻交流電通入線圈后，線圈周圍就產(chǎn)生了很強的磁場，當電磁爐上放有專用的鍋具時，變化的磁場會在導磁體制成的鍋底中產(chǎn)生無數(shù)的渦流，使鍋體本身高速發(fā)熱，進而達到加熱鍋內食物的目的。這個鍋是有金屬導體制成的才得，所以你知道半邊鍋煮雞蛋的原理了嗎。 3.渦流的熱效應的防止 雖然渦流可以有很多用途 但有時候他也會造成麻煩。 比如當變壓器工作時，他的鐵心中會產(chǎn)生很大的渦流，使鐵心放熱，從而浪費大量的電能，甚至還可能燒壞儀器。常見的儀器中電動機也存在相同的問題。 方法：一是增大鐵芯材料的電阻率，比如用硅鋼來制做鐵芯，由于硅鋼的電阻率比普通鋼大得多，使得鐵心的電阻也增大了很多，這樣渦流的熱損耗就大大降低。 另一個方法是相互絕緣的硅鋼屁大了很多，這樣蝸牛的熱損耗就大大降低啦。另一個方法是相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊的硅鋼鐵芯。這樣也可以增大回路電阻，削弱渦流的發(fā)熱。 4.渦流的磁效應及其應用 應用：機場安檢用的安檢，軍事上用的探雷器，還有尋找地下礦產(chǎn)的探測等。 原理：把金屬探測器的結構簡化一下是這樣。他工作時讓變化的電流通過線圈，產(chǎn)生不斷變化的磁場。如果探測器靠近金屬，就能在金屬內部產(chǎn)生渦流，這渦流又會產(chǎn)生磁場，反過來影響探測器的磁場，讓探測器發(fā)出報警聲。 PPT給出問題，巡視學生閱讀情況。對學生回答的問題做出補充及簡單的點評。 學生閱讀教材找出相關的知識點做出標記并回答相關問題。 了解學生的自主學習能力。 通過學生的回答，評價學生的表達能力。
活動三：電磁阻尼
思考與討論 （1）一個單匝線圈落入磁場中，分析它在圖示位置時感應電流的方向和所受安培力的方向。安培力對線圈的運動有什么影響 （2）磁電式儀表的線圈常常用鋁框骨架、把線圈繞在鋁框上，指針也固定在鋁框上。假定儀表工作時指針向右轉動，鋁框中的感應電流沿什么方向 由于鋁框轉動時其中有感應電流，鋁框要受到安培カ。安培力是沿什么方向的 安培力對鋁框的轉動產(chǎn)生什么影響 （3）什么是電磁阻尼？ （4）取一只微安表，用手晃動表殼，觀察表針相對表盤 擺動的情況。用導線把微安表的兩個接線柱連在一起 再次晃動表殼，表針相對表盤的擺動情況與剛才有什么不同？怎樣解釋這種差別？為什么靈敏電流表 在運輸時總要用導體把兩個接線柱連在一起？ PPT展示問題，巡視學生交流討論情況，提問學生回答相關問題，動手做微安表實驗或者播放視頻，請學生回答問題四，作出簡單的點評及補充。 學生思考問題，交流問題答案，觀察實驗，描述出實驗現(xiàn)象，回答具體問題。 了解學生的交流能力以及學生的自主學習能力，學生的觀察能力及歸納總結能力，及表達能力。
活動四:電磁驅動
演示實驗：如圖所示，一個鋁框放在蹄形磁體的兩個磁極間，可以繞支點自由轉動。轉動磁體，觀察鋁框的運動。怎樣解釋鋁框的運動 如果磁場相對于導體轉動，在導體中會產(chǎn)生感應電流，感應電流使導體受到安培力的作用，安培力使導體運動起來，這種作用常常稱為電磁驅動。 做演示實驗或者播放視頻，要求學生觀察現(xiàn)象并描述實驗現(xiàn)象，教師補充，引導學生總結出電磁驅動。 認真觀察實驗，正確的描述及分析實驗想象。 了解學生的觀察能力及歸納分析能力。
環(huán)節(jié)三：課堂練習 例題
例1：彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵。將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁極上下振動時穿過它，磁鐵就會很快地停下來。分析這個現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，并說明此現(xiàn)象中能量轉化的情況。 巡視學生完成例題情況，引導學生分析問題。 完成例題，作出表達。 了解學生處理實際問題的能力。
環(huán)節(jié)四：課堂小結
學到了什么？ 分析引入時提出的問題，電磁爐的工作原理？ 引導學生小結 總結這節(jié)課學到什么？
環(huán)節(jié)五：作業(yè)布置
課后習題2、3、4、5。
主板書設計
2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅動 電磁感應現(xiàn)象中的感生電場 二、渦流 三、電磁阻尼
教學反思

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