2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（教学设计）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第二册）

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 教学设计 备课人 学科 物理 课题 2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 教学内容分析 本节分析了感生电动势，对其形成的原因进行了初步探讨。虽然感生电动势的提出涉及电磁感应的本质问题，但是教材对此要求并不高。为什么要引入感生电动势的概念呢?这是由于教材对电动势的概念做了较为深入的分析，该问题的讨论正是为了进一步延续整套教材关于“通过做功研究能量”的思想。 前面学生学习的都是闭合导线中的电磁感应现象，本节还将学习金属块状导体中的电磁感应现象——涡流。涡流是一种特殊的电磁感应现象，在生产生活以及实验教学等方面有许多应用。教学内容主要有涡流及其成因、涡流的热效应和机械效应等。教学的重点是涡流的概念及其应用，难点是电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。 学情分析 学生前知分析：在教授涡流、电磁阻尼和电磁驱动之前，学生应该已经对电磁感应、法拉第电磁感应定律以及相关的电磁学基础知识有所了解。教师需要评估学生对这些基础知识的掌握程度，以便确定教学的起点和深度。 学生兴趣与态度：学生对物理现象和实验的兴趣可能会影响他们对涡流、电磁阻尼和电磁驱动的学习态度。教师需要了解学生对这些内容的兴趣程度，并在教学中融入更多吸引学生的元素，如实际应用案例、互动实验等。 学习难点预测：由于涡流、电磁阻尼和电磁驱动涉及的概念较为抽象，学生可能会对这些内容感到困惑。教师需要提前预测学生的学习难点，并准备相应的解释和实例，帮助学生更好地理解和掌握。 教学目标 1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。 2.通过实验了解涡流现象，知道涡流是怎样产生的，了解涡流现象的利用和危害。 3.通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生产生活中的应用。 4.了解电磁阻尼和电磁驱动。 教学重难点 1、教学重点：（1）涡流的概念及其应用。 （2）电磁阻尼和电磁驱动的实际分析。 2、教学难点：电磁阻尼和电磁驱动的实际分析。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗? 学生回答自己的猜想。 激发学生学习兴趣，引出本节课题。 新课教学 一、电磁感应现象中的感生电场 （一）电磁感应现象中的感生电场 1.在电磁感应中，使导体中自由电荷定向移动的作用力是什么力呢？这个力有什么特点？ 2.如自由移动的电荷是正电荷，结合感应电流的方向，想一想感应电场的方向往哪？ 结论：感应电场方向与感应电流的方向相同，我们用判断感应电流的方向的方法判断感生电场——楞次定律+右手螺旋定则。 3.静电场和感生电场的有什么区别？ 4.观察右图电子感应加速器，当电磁铁线圈电流的方向与如图所示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？ 电子感应加速器加速原理： 磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。 回答定向移动电荷受到的力，和力的特点。 回答感应电场的方向。 学生填写表格。 回答电子加速原理。 感悟感应的电场方向的判断方法。 建立系统的电场概念。 理解电子加速原理。 二、涡流 （1） 观察与思考 播放视频，并提问学生： （1） 水为什么会沸腾？ （2） 镊子为什么会变红？ （2） 涡流 1.定义：根据麦克斯韦电磁场理论，当磁场变化时，导体中的自由电子就会在感生电场的作用下定向移动从而产生感应电流，这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线，我们把它叫涡电流，简称涡流。 如果环不断增粗直到变成一圆盘，又会发生什么现象？ 变成方盘呢？ 如果导体用整块铁代替，如图所示，电流变化时，铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状如何？ 你知道涡流应用在那些方面，哪些方面我们又应该防止涡流的影响 2. 涡流的热效应 （1）电磁炉 电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。 （2）真空冶炼炉 冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。 3.涡流的磁效应 金属探测器、安检门等 探雷器的长柄线圈中，通有变化的电流，在其周围就产生变化的磁场埋在地下的金属物品，由于电磁感应而形成涡流，涡流的磁场反过来又作用于线圈，使仪器报警。 3. 涡流的危害与防止 （1）危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流: ①使铁芯发热， ②浪费了能量， ③还可能损坏电器。 （2）防止： 怎样减少涡流损耗？ 增大铁芯的电