2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 教学评大单元分课时教学设计 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 ---教学评大单元分课时教学设计 课 题 人教版(2019)高中物理·选择性必修·第二册 第二章 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课 型 新授课☑ 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□ 授课班级 授课时间 教学内容分析 课标要求： 通过实验，了解涡流现象；能举例说明涡流现象在生产生活中的应用；了解电磁炉的结构和原理。 教材分析： 教材内容包括两部分：涡流和涡流的应用。涡流的应用包括三个部分：涡流的热效应、电磁阻尼和电磁驱动。首先介绍了涡流产生的原理、涡流的热效应，它的利用和防止。其次，分析电表线圈骨架的作用，介绍电磁阻尼的原理，利用原理分析为什么运输微安表时应该用导线把两个接线柱连在一起。最后，演示铝框在磁铁扰动下的运动，介绍电磁驱动的原理，分析交流感应电动机的工作原理。 学情分析 学生已经完整地学习了电磁感应的知识，掌握了感应电流、楞次定律、法拉第电磁感应定律等知识，这为本节课的学习奠定了基础。 核心素养 物理观念：知道涡流对我们有不利和有利两个方面的影响，以及如何利用的防止。 科学思维∶通过学生的讨论和旧知识分析新问题弄清涡流产生的原因以及涡流的特点。 科学探究：通过演示实验探究，知道什么是电磁阻尼和电磁驱动现象，并能分析二者的不同点和相同点，以及实质。 科学态度与责任∶过理论与实际的相结合，提高学习的兴趣，培养其用理论知识解决实际问题的能力。 教学准备 多媒体课件、电磁驱动演示等。 活动设计 教学内容 教师活动 学生活动 评价任务 环节一：新课导入 活动一：图片导入 思考： （1） 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? 给出生活中的实例，引导学生积极思问题。 学生思考问题。 是否激发学生的学习兴趣。 环节二：新课教学 活动一:电磁感应现象中的感生电场 （1） 什么是感生电场及感生电动势？ 英国物理学家麦克斯韦经过研究后提出： 变化的磁场能够在它的周围产生一种电场线是闭合曲线的电场。叫作感生电场。 将闭合导体放入变化的磁场中后，变化的磁场会产生感生电场，导体中的自由电荷受到感生电场的作用力发生定向移动，从而形成感应电流和感应电动势，称为感生电动势。 （2） 电子感应加速器机构及原理？ ①电子感应加速器的结构 如图所示，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速，最终获得很大的速度和能量。 ②电子感应加速器的原理 如图磁场方向由下向上，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。电子带负电，它在电场中受力的方向与电场方向相反。所以为使电子加速，产生的电场应沿顺时针方向。根据楞次定律，为使真空室中产生顺时针方向的感生电场，磁场应该由弱变强。也就是说，为使电子加速，电磁体线圈中的电流应该由小变大。 PPT给出问题，巡视学生阅读情况。对学生回答的问题做出补充及简单的点评。 学生阅读教材找出相关的知识点做出标记并回答相关问题。 了解学生的自主学习能力。 通过学生的回答，评价学生的表达能力。 活动二:涡流 （1） 什么是涡流？ 把块状金属置于变化的磁场中时，金属块内将产生感应电流，这些电流在金属块内形成一个个闭合回路，很像水的漩涡，因此他们叫做涡电流，简称涡流。 （2） 阅读教材了解涡流的应用及防止？ 1.涡流的作用——真空冶炼炉 知道了涡流产生的原因，再来说说他有什么用。 当金属块的电阻比较小时，形成的涡流的电流强度就会很大，进而产生大量的焦耳热。工业上的感应冶炼炉，就是利用涡流的热效应来熔炼金属。 如图，冶炼炉外绕有线圈，冶炼炉内装有待冶炼的金属。将大功率的高频交流电源与线圈连接后，高频交流电在线圈儿内激发出很强的磁场，这时炉内被冶炼的金属中会产生强大的涡流，并释放出大量的焦耳热，从而将待冶炼的金属融化。 真空冶炼炉的优点：加热速度快，能量损失小，温度容易控制，能避免杂质混入等。 2.实例分析——电磁炉 你要是觉得刚才的例子都不容易见得着，我再给你说个你一定见过的东西，电磁炉。 它的原理图是这样的，把电磁炉接入频率较低的交流电，电流经过内部电路整流变为高频交流电，高频交流电通入线圈后，线圈周围就产生了很强的磁场，当电磁炉上放有专用的锅具时，变化的磁场会在导磁体制成的锅底中产生无数的涡流，使锅体本身高速发热，进而达到加热锅内食物的目的。这个锅是有金属导体制成的才得，所以你知道半边锅煮鸡蛋的原理了吗。 3.涡流的热效应的防止 虽然涡流可以有很多用途 但有时候他也会造成麻烦。 比如当变压器工作时，他的铁心中会产生很大的涡流，使铁心放热，从而浪费大量的电能，甚至还可能烧坏仪器。常见的仪器中电动机也存在相同的问题。 方法：一是增大铁芯材料的电阻率，比如用硅钢来制做铁芯，由于硅钢的电阻率比普通钢大得多，使得铁心的电阻也增大了很多，这样涡流的热损耗就大大降低。 另一个方法是相互绝缘的硅钢屁大了很多，这样蜗牛的热损耗就大大降低啦。另一个方法是相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块的硅钢铁芯。这样也可以增大回路电阻，削弱涡流的发热。 4.涡流的磁效应及其应用 应用：机场安检用的安检，军事上用的探雷器，还有寻找地下矿产的探测等。 原理：把金属探测器的结构简化一下是这样。他工作时让变化的电流通过线圈，产生不断变化的磁场。如果探测器靠近金属，就能在金属内部产生涡流，这涡流又会产生磁场，反过来影响探测器的磁场，让探测器发出报警声。 PPT给出问题，巡视学生阅读情况。对学生回答的问题做出补充及简单的点评。 学生阅读教材找出相关的知识点做出标记并回答相关问题。 了解学生的自主学习能力。 通过学生的回答，评价学生的表达能力。 活动三：电磁阻尼 思考与讨论 （1）一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向。安培力对线圈的运动有什么影响? （2）磁电式仪表的线圈常常用铝框骨架、把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上。假定仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流沿什么方向?由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培カ。安培力是沿什么方向的?安培力对铝框的转动产生什么影响? （3）什么是电磁阻尼？ （4）取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘 摆动的情况。用导线把微安表的两个接线柱连在一起 再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？怎样解释这种差别？为什么灵敏电流表 在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起？ PPT展示问题，巡视学生交流讨论情况，提问学生回答相关问题，动手做微安表实验或者播放视频，请学生回答问题四，作出简单的点评及补充。 学生思考问题，交流问题答案，观察实验，描述出实验现象，回答具体问题。 了解学生的交流能力以及学生的自主学习能力，学生的观察能力及归纳总结能力，及表达能力。 活动四:电磁驱动 演示实验：如图所示，一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极间，可以绕支点自由转动。转动磁体，观察铝框的运动。怎样解释铝框的运动? 如果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，这种作用常常称为电磁驱动。 做演示实验或者播放视频，要求学生观察现象并描述实验现象，教师补充，引导学生总结出电磁驱动。 认真观察实验，正确的描述及分析实验想象。 了解学生的观察能力及归纳分析能力。 环节三：课堂练习 例题 例1：弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。分析这个现象的产生原因，并说明此现象中能量转化的情况。 巡视学生完成例题情况，引导学生分析问题。 完成例题，作出表达。 了解学生处理实际问题的能力。 环节四：课堂小结 学到了什么？ 分析引入时提出的问题，电磁炉的工作原理？ 引导学生小结 总结这节课学到什么？ 环节五：作业布置 课后习题2、3、4、5。 主板书设计 2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 1、 电磁感应现象中的感生电场 二、涡流 三、电磁阻尼 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $$