教学设计--涡流电磁阻尼和电磁驱动.doc

石家庄外国语教育集团
“四自主·四环节”课堂教学设计
日期

班级
十一年级
授课教师

学科
物理
课时
1
课型
新授课
课题
涡流电磁阻尼和电磁驱动
教学
目标
1. 知道涡流是如何产生的，知道电磁阻尼和电磁驱动。
2. 培养学生动手动脑的能力和客观、全面地认识事物的科学态度。
3. 培养学生学以致用的思想，用辩证唯物主义的观点认识问题的态度。
教学
重点
涡流的概念及其应用，电磁阻尼和电磁驱动的实例分析
教学
难点
电磁阻尼和电磁驱动的实例分析
项目
及要求
探究涡流的本质
项目
设置
意图
本课时教学内容涉及电磁感应在生产、生活及实验教学方面的应用，前面学生学习的都是闭合导线中的电磁感应现象，本节主要学习块状金属导体中的电磁感应现象——涡流。教学内容主要学习涡流及其成因，涡流的热效应、机械效应等。
教学过程（项目实施——交流展示——评价激励）
教师活动
学生活动
项目准备：
复习前面讲过知识。 
1.什么是电磁感应现象，感应电流的产生条件。 
2.楞次定律的内容。 
3.法拉第电磁感应定律的原理。
4.什么是自感、互感现象。 
预习本节课课本知识。提前预习尝试解决课后习题。

指导调控：
一．涡流
演示实验一：电磁炉烧水

演示实验二：高考检测仪探测

请你阅读课本，看一看能不能从课本中找到答案。

归纳总结：
1.块状金属放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动，金属块内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流，所以叫做涡电流。“涡电流”简称涡流。 
2. 涡流受磁场作用力的方向与运动方向相反，因而使得运动受到阻尼，运动会大大减慢，这种现象称为电磁阻尼。 
3.涡流在磁场中作用力的方向如果与运动方向相同，会使得运动加快，这种现象称为电磁驱动。

二.电磁阻尼1.定义:导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。

上述现象说明了什么？ 
试从能量的角度解释这一现象。

三.电磁驱动 
1.定义：如磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来——电磁驱动。

拓展提升：
要点一　对涡流的理解和应用
1.涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律；
2．整块金属电阻很小，所以涡流常常很大；
3．像其他电流一样，金属块中的涡流也要产生热量，若金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量很多；
4．涡流有有利的一面，例如，电磁炉就是利用涡流的热效应制成的，金属探测器和冶炼炉也是利用涡流工作的；
5．涡流也有不利的一面，例如，在电机、变压器中，为了增强磁场，它们的线圈都绕在铁芯上，当线圈中通过交流电时，在铁芯中会产生涡流，这会使铁芯过热，消耗电能，破坏绝缘．因此，我们要设法减小涡流，途径之一是增大铁芯材料的电阻率，常用的是硅钢，另一个途径就是用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯．

自
主
完
成
1． 涡流
定义
由于_________，在导体中产生的像水中旋涡样的_____电流
特点
若金属的电阻率小，涡流往往______，产生的热量______
应用
(1)涡流热效应的应用：如____________
(2)涡流磁效应的应用：如_______________
防止
电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器
(1)途径一：增大铁芯材料的_____
(2)途径二：用相互绝缘的______叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯
2．电磁阻尼
(1)概念：当导体在磁场中运动时，_______电流会使导体受到安培力，安培力总是_____导体运动的现象．
(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速______，便于读数．
3．电磁驱动
(1)概念：磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到_______的作用，_______使导体_________的现象．

小
组
合
作
演示实验一：电磁炉插上电以后，很快锅里面的水烧开了，让同学们过来摸摸炉盘，看看锅底，1、没有火苗，也没有看到烟，而且锅底也没有变黑，水为什么这么快烧开了？
给学生们演示打开的电磁炉，观看里面的构造，可以看到里面有一个很大很大的线圈，为什么一个大大的线圈就可以让电磁炉工作，能使锅子里面的水烧开了呢。

学生回答：电磁感应
演示实验二：
用高考探测仪对一个学生（找一个可能带手机的学生）进行探测，结果探出了该同学带着手机，这个东西为什么能报警呢？
让学生回答刚才两个演示现象的原因。

一．涡流：当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流——涡流. 
演示实验三：涡流生热实验。
给刚才的电磁炉充电，分别在上面放上一块金属块和一本书，几分钟以后，让学生来摸一摸，比较它们的温度，报告给全班同学。
演示实验四：怎样能减少涡流 
然后把金属块和可拆变压器的一部分放在电磁炉上面加热，几分钟以后，仍然让学生摸一摸，比较它们的温度。 为什么？
学生回答：因为铁板中的涡流很强，会产生大量的热。而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，涡流产生的热量也减少。
二．涡流的应用与防止。
应用：（1）真空冶炼炉

（2）高频焊接

（3）电磁炉

（4）安检门（其实就是一个放大了的高考探测仪）
防止：（1）变压器的铁芯设计

小组讨论：应用今天学习的知识，解释它们的原理。

探究一：小组实验
如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放。

现象：磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。
回答：。如果在磁铁下端放一固定线圈，因为有电磁阻尼，产生涡流，机械能很快转化为电热，所以磁铁会很快停下来。

思考与讨论： 
微安表的表头在运输时为何应该把两个接线柱连在一起？

回答：电磁阻尼
探究二：分组实验
下图是阻尼摆示意图，分析一下，这个摆的角度变化情况，第一次放磁铁，第二次不放磁铁。让学生通过探究起来回答。

现象：第一次放磁铁，摆很快停止。
第二次不放磁铁，摆会摆动很长时间。
原因：涡流可以使机械能很快转化为电热。

交
流
展
示
涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律；
涡流有有利的一面，例如，电磁炉就是利用涡流的热效应制成的，金属探测器和冶炼炉也是利用涡流工作的；
涡流也有不利的一面，例如，在电机、变压器中，

巩
固
练
习
1．下列应用与涡流有关的是(　　)
A．家用电磁炉
B．家用微波炉
C．真空冶炼炉
D．探雷器
2．如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是(　　)

A．恒定直流、小铁锅
B．恒定直流、玻璃杯
C．变化的电流、小铁锅
D．变化的电流、玻璃杯
3．高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属．该炉的加热原理是(　　)

A．利用线圈中电流产生的焦耳热
B．利用线圈中电流产生的磁场
C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流
D．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电
4．如图所示，一闭合铝环套在一根光滑平杆上，当条形磁铁靠近它时，下列结论正确的是(　　)

A．N极靠近铝环时，铝环将向左运动
B．S极靠近铝环时．铝环将向左运动
C．N极靠近铝环时，铝环将向右运动
D．S极靠近铝环时，铝环将向右运动
5．如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有一块马蹄形磁铁的两个磁极厚度与线圈宽度相同，磁铁在线圈正下方自左向右匀速通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力的方向是(　　)

A．先向左、后向右
B．先向左、后向右、再向左
C．一直向左
D．一直向右
6．如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则(　　)

A．磁铁的振幅不变
B．磁铁做阻尼振动
C．线圈中有逐渐变弱的直流电
D．线圈中有逐渐变弱的交流电
7．如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦)，现让铜盘转动．下面对观察到的现象描述及解释正确的是(　　)
A．铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
B．铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
C．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下
D．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快
作
业布置

1.完成课本“问题与练习”
2.完成项目纸

板书设计

课题：涡流电磁阻尼和电磁驱动
项目：探究涡流的本质

一．涡流：
1.定义：当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流
2.涡流的应用与防止
二.电磁阻尼
定义:导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
三.电磁驱动 
定义：如磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来——电磁驱动。

教学反思

本节是电磁感应的后续内容，对于前面电磁感应现象的理解起到了很好的巩固作用，电磁驱动和电磁阻尼也并不神秘，它往往是同时出现的，是一个问题的两个方面，根据牛顿第三定律相互作用原理，这个安培力对一个物体是动力时，对另一个物体就是阻力，所以就有了电磁驱动和电磁阻尼。但是许多教材和教参对这方面解释的不够详细。