2.3.1 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 教学设计-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理教学设计聚焦涡流的定义、实质、特点及应用（热效应、磁效应）与防止，通过对比天然气灶（热传递）和电磁炉（非热传递）的工作原理导入，衔接电磁感应中的感生电场知识，搭建从理论到应用的学习支架。 资料融合实物（电磁炉）、视频（涡流冶炼实验、涡流现象及其应用）与思考讨论（如电磁炉锅底设计、电流变化对电子加速的影响），以问题驱动科学探究，通过实例分析（真空冶炼炉、金属探测器）深化物理观念，培养科学思维。助力教师高效教学，提升学生联系实际与探究能力。

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 授课时间 课时 第一课时 课型 新课 教学 目标 物理观念：知道涡流的定义、实质、特点； 科学思维及探究：知道涡流的应用，即热效应、金属探测，以及如何应用 科学态度与责任：知道涡流也有有害的一面，知道如何防止有害涡流 教学重难点 教学重点：涡流的概念实质、特点 教学难点：涡流的应用热效应、磁效应 教学准备 电磁炉、多媒体课件 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 一日三餐离不开对食物的加热，天然气灶、电磁炉是常用的加热工具，你知道它们的工作原理吗？ 出示图片：天然气灶 天然气灶工作原理是热传递 出示图片：电磁炉 电磁炉工作时，它的盘面并不发热，所以不是热传递，那么在炉盘上铁锅会发热的原理是什么呢? 通过本节课的学习就可以了解电磁炉的工作原理。 学生观察图片思考它们的工作原理 引起学生学习的兴趣，为引出本节课题做铺垫 讲授新课 一、电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场 英国物理学家麦克斯韦经过研究后提出：磁场变化时会在空间激发一种电场，我们把这种电场叫作感生电场。 注意：这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的。 2.感应电动势 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。 说明：如果感应电动势是由感生电场产生的，它也叫作感生电动势。 3.感生电动势的成因 感生电场的电场力对电荷做功。 4.实例分析电子感应加速器 （1）电子感应加速器:应用感生电场来加速电子的一种设备。 （2）结构和作用 ①结构 上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。 ②作用 柱形电磁铁：产生变化的磁场； 环形真空管道：是电子运行的轨道 （3）原理 当电磁体线圈中电流的大小、方向变化时，电磁体的两个磁极之间就会产生感生电场，射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速，最终获得很大的速度和能量。 思考讨论：当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？ 分析：甲中可以看到，磁场方向由下向上，如图乙从上向下看，电子沿逆时针方向运动，由于电子带负电，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。 二、涡流 如图把绝缘导线缠绕在块状的铁芯上。导线中通有交流电。过一会用手摸一下铁芯会感到什么？为什么？ 1.涡流 由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流，所以把它叫做涡电流，简称涡流。 出示图片：导体中产生涡流 2.涡流实质 涡流的本质是整块金属内的磁通量发生了变化，它仍然是电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。 3.涡流特点 与一般导体或线圈的最大区别是金属块本身构成闭合回路，磁场变化越快，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大，进而产生大量的焦耳热。 4.涡流的应用和危害 （1）涡流热效应：真空冶炼炉、电磁炉。 ①真空冶炼炉 原理：利用涡流的热效应来熔炼金属。 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，整个过程可以在真空中进行，能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金 视频：涡流冶炼实验 ②电磁炉加热食物原理 打开电磁炉我们发现里面有一个线圈，当迅速变化的电流通过电磁炉面板下方的线圈时，线圈周围产生迅速变化的磁场，变化的磁场使面板上方的锅底部产生涡流，锅迅速发热，从而达到加热食物的目的。 思考讨论：线圈内可以产生感应电流，金属锅底也可以产生感应电流，既然这样，电磁炉上用的锅可不可以制成锅底下只有一圈金属环，其余部分用非金属轻便材料制成，这样既轻便又经济，这种想法对吗？ 2.磁效应：涡流金属探测器 （1）原理：涡流金属探测器具有一个通过一定频率交变电流的探测线圈, 如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 （2）涡流金属探测器常用于探测行李包中的枪支、埋于地表的地雷、金属覆盖膜的厚度等。 出示图片：探雷器 如图手持一个长柄线圈在地面扫过，线圈中有变化着的电流。如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。可以用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷。 出示图片：机场、车站和重要活动场所的安检门 用于安全检查的“门”。导线沿着“门框”绕成线圈，金属物品通过“门”时产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，引发报警。 出示图片：普通型手持金属探测仪、食品金属探测仪 3.涡流的危害 （1）危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器。 思考讨论：电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上，怎样减小于因涡流使铁芯发热呢？ 为了减少涡流，铁芯都不是整块金属，而是用许多绝缘的电阻率很大的硅钢片叠成。硅钢片的表面要经过处理，生成不导电的氧化层，可以进一步减小涡流 视频：涡流现象及其应用 4.减少涡流的途径 ①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢，电阻率比较大。 ②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 出示图片：用硅钢片做变压器的铁芯 课堂练习 1.如图所示是用涡流金属探测器探究地下金属物的示意图，当探测到地下的金属物时，____________（选填“金属物”或“探头”）中产生涡流。 【答案】金属物 2.下列关于涡流的说法中正确的是（　　） A．在硅钢片中不能产生涡流 B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流 C．涡流有热效应，但没有磁效应 D．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的 【答案】D 3.下列说法不符合物理学史的是（　　） A．奥斯特发现了电流的磁效应 B．法拉第发现了电磁感应现象 C．牛顿解释了涡旋电场的产生原理 D．楞次找到了判断感应电流方向的方法 【答案】C 4.物理学的基本原理在生产、生活中有着广泛的应用，下列列举的四种电器中，利用了涡流原理工作的是（　 　） A．电饭煲 B．微波炉 C．电磁灶 D．白炽灯泡 【答案】C 5.如图所示是冶炼金属的感应炉的示意图。感应炉中装有待冶炼的金属，当线圈中通有电流时，通过产生涡流来熔化金属。以下关于感应炉的说法中正确的是（  ） A．感应炉的线圈中必须通有变化的电流，才会产生涡流 B．感应炉的线圈中通有恒定的电流，也可以产生涡流 C．感应炉是利用线圈中电流产生的焦耳热使金属熔化的 D．感应炉是利用线圈中电流产生的磁场使金属熔化的 【答案】A 阅读课文了解感生电场 观察电子感应加速器在老师的引导下了解它的结构、作用、原理 学生思考讨论当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？ 学生阅读课文了解涡流的定义，思考涡流实质和涡流特点 阅读课文了解涡流的应用和危害 观看视频涡流冶炼实验 学生阅读课文说出电磁炉加热食物原理 学生思考讨论 学生说出涡流金属探测器的原理 学生了解探雷器、安检门 学生阅读课文了解涡流的危害以及减少涡流的途径 学生练习 锻炼学生的自主学习能力 掌握应用感生电场来加速电子的原理 锻炼学生的逻辑思维能力和合作交流能力，进一步理解用感生电场来加速电子的原理 锻炼学生的自主学习能力和理解总结能力 了解真空冶炼炉的原理以及真空冶炼炉的优点 进一步理解真空冶炼炉 锻炼学生的自主学习能力 锻炼学生的理解能力和语言表达能力 了解涡流的磁效应 掌握探雷器和安检门的原理 锻炼学生的自主学习能力掌握涡流的危害以及减少涡流的途径 巩固本节的知识 课堂小结 1.感生电场：磁场变化时会在空间激发一种电场。 2.电子感应加速器:应用感生电场来加速电子的一种设备。 3.由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流，所以把它叫做涡电流，简称涡流。 4. 涡流的本质是整块金属内的磁通量发生了变化，它仍然是电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。 5. 涡流的应用和危害。 6.减少涡流的途径 梳理自己本节所学知识进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。 作业设计 必做：课后练习1、2 选做：课后练习3 板书 2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 一、电磁感应现象中的感生电场 感生电场:磁场变化时会在空间激发一种电场，我们把这种电场叫作感生电场。 二、涡流 1.由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流，所以把它叫做涡电流，简称涡流。 2.涡流的应用和危害 （1）涡流热效应：真空冶炼炉、电磁炉。 （2）磁效应：涡流金属探测器 （3）涡流的危害 线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器。 3. 减少涡流的途径 ①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢，的电阻率比较大。 ②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 课后反思 备课组长签字： www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $