2.3 涡流、电磁阻尼、电磁驱动 教学设计 -2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

该高中物理教学设计聚焦涡流、电磁阻尼、电磁驱动核心知识，以金属探测仪设疑导入，通过“温故知新”实验（线圈与二极管回路）复习电磁感应，搭建从旧知到涡流原理的学习支架。 以实验探究为特色，结合电磁炉加热对比实验、磁铁与铝盘演示等，培养科学探究能力，通过分析金属探测仪、变压器铁芯等案例发展科学思维，融入抗战地雷史实渗透科学态度与责任，助力学生深化物理观念，教师可直接应用实验设计与评价体系提升教学效果。

《涡流、电磁阻尼、电磁驱动》教学设计 一、课题：涡流、电磁阻尼、电磁驱动 二、第 1 学时 三、教学内容分析 本课时是电磁感应知识的延伸与应用，在“ 电磁感应现象 ”“楞次定律 ”等前序知识基础上，聚焦涡流的产生原理及实际应用。其核心内容包括涡流的定义、热效应（应用与防止）、磁效应、机械效应（电磁阻尼与电磁驱动），在主题单元中起到“从理论到实践 ”的桥梁作用。 从核心素养培养来看，通过实验观察与原理分析，能发展学生的物理观念（理解电磁相互作用规律）；通过探究涡流应用与危害的解决办法，锻炼科学思维（逻辑推理、问题解决能力）；通过动手参与实验、分析实际案例，提升科学探究能力；结合抗战时期石头地雷、粗瓷地雷等史实，渗透科学态度与责任（爱国情怀、技术应用的辩证思维）。 四、学情分析 知识与能力基础：学生已掌握电磁感应、楞次定律、安培力等知识，具备初步的实验观察和逻辑推理能力，但对“大块金属中的感应电流 ”（涡流）这一抽象概念较难理解，且难以将电磁理论与复杂实际应用（如电磁炉、金属探测仪）建立关联。 兴趣与需求：学生对电磁炉、金属探测仪等生活/科技产品的原理好奇，对实验探究活动参与意愿高，需借助具象实验降低抽象概念的学习难度。 潜在困难：一是难以理解“涡流的闭合回路形成方式 ”（与传统线圈回路差异大）；二是混淆电磁阻尼与电磁驱动的原理（两者均涉及安培力，但效果相反）；三是对“涡流防止的具体措施（如硅钢片叠铁芯） ”的原理理解不深入。 五、教学目标 物理观念：能说出涡流的定义及产生条件，能区分涡流的热效应、磁效应、机械效应，明确电磁阻尼与电磁驱动的概念及特点。 科学思维：通过分析电磁炉加热、变压器铁芯设计等案例，能运用电磁感应、楞次定律推理涡流的产生及影响，培养逻辑分析与问题解决能力。 第 1 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 科学探究：参与“线圈与二极管 ”“ 电磁炉加热不同材料 ”等实验，能规范观察实验现象、记录数据，并通过小组讨论归纳实验结论，提升探究能力。 科学态度与责任：了解涡流技术在生活、工业中的应用价值，认识技术应用的利弊（如涡流的危害与防止）；结合抗战时期石头地雷史实，激发爱国情怀与对“ 劳动人民智慧 ”的尊重。 六、教学重点、难点 教学重点：涡流的产生原理；涡流热效应的应用（电磁炉、金属冶炼）与防止（变压器铁芯）；电磁阻尼与电磁驱动的概念及应用。 教学难点：涡流的闭合回路形成原理；电磁阻尼与电磁驱动中“安培力阻碍相对运动 ”的推理过程；涡流防止措施（硅钢片叠铁芯）的原理。 七、评价设计 诊断性评价：通过“温故而知新 ”环节的4 个问题（线圈是否接电源、二极管发光原因等），检测学生对电磁感应知识的掌握情况，调整后续教学节奏。 过程性评价：实验探究中，观察学生的操作规范性、现象记录完整性及小组讨论参与度；课堂提问中，关注学生对“涡流原理 ”“ 电磁阻尼与驱动差异 ”的表述准确性，及时给予反馈。 表现性评价：课后让学生绘制“涡流应用与防止 ”思维导图，或分析生活中另一种涡流应用案例（如电磁灶），评价学生对知识的迁移与整合能力。 激励性评价：对实验观察细致、回答有独特思路的学生给予口头表扬；对小组讨论中贡献突出的小组，在课上展示其结论，增强学习积极性。 八、教学过程活动设计 环节名称 教师活动 学生活动 设计意图 时 间 一、新课引入 安保检查不仅是海关、机场、高铁、汽车站等场所的重要安保环节，还成了高考中维护考场纪律的手段。老师手里拿的就是手持式金属探测仪。这些探测仪为什么能检测出隐藏的金属器件呢？通过本节学习你就能明白其中的道理。 倾听、思考 通过展示学生熟悉的金属探测仪并抛出其识别金属的原理疑问，既贴近生活激发兴趣，又留下悬念、聚焦本节课学习目标。 2分钟 二、温故知新 活动一： 将与发光二极管构成闭合回路的线圈放到正在工作的电磁炉上方，观察现象并与小组成员交流以下问题： 1.线圈回路接电源了吗？ 2.二极管为什么会发光？ 3.穿过线圈的磁场从哪来？ 4.磁场是变化的还是恒定的？ 观察实验现象，思考回答问题； 学生代表回答问题。 依托实验现象设计问题链，引导学生调用电磁感应旧知，达成知识复习目标。 3分钟 第 2 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 三、认识涡流 活动二： ①在电磁炉上放一个不锈钢杯，两个塑料杯，两个塑料杯中放有温度计，打开电磁炉开关，观察现象； ②往其中一个塑料杯中放入铁块，继续观察两塑料杯中温度计示数情况。 1.想一想，电磁炉为什么可以加热不锈钢杯、放有铁块的塑料烧杯中的水呢？ 引导学生对比现象，提问：“加热的关键是什么？”“金属中可能产生了什么？” 拆开电磁炉看看，电磁炉内部主要部件是由一圈 由一圈的金属线圈所构成，当电磁炉通电后，线 圈中通有大小和方向随时间快速变化的电流，电流周围产生磁场， 由于电流变化，电流产生的磁场也随时间变化，变化的磁场周围会产生感生电场，这 个感生电场是涡旋电场，一旦在此空间存在闭合 导体，闭合导体中磁通量发生变化，就会在导体中产生感应电流，由于导体中电流是一圈一圈的，看起来像水中的漩涡一样，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 当我们把不锈钢杯或者铁块放在电磁炉上，不锈钢杯、铁块中产生涡流并大量生热，不锈钢杯或铁块再把热量传递给杯中的水，这就是电磁炉的工作原理，实际上是利用了涡流的热效应。 涡流 由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内形成闭合回路很像水的漩涡， 因此叫作涡电流，简称涡流。 学生观察实验现象，讨论得出“加热关键是金属 ”的结论； 倾听教师讲解，理解涡流的定义及产生条件。 通过对比实验，让学生直观 感知“金属与涡流的关联 ”，突破“涡流抽象概念 ”的难点。 10分钟 第 3 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 四、涡流热 效 应的 应 用和防止 1.涡流热效应的应用 大金属块沿涡流路径的电阻一般比较小，形成的涡流的电流强度就会很大，进而释放出大量的焦耳热。工业上的感应冶炼炉，就是利用涡流的热效应来熔炼金属。 2.涡流热效应的防止 事物都具有两面性，涡流有时是有害的要加以限制，比如对通有交变电流且有铁芯装置的变压器和电动机等的运行是有害的。这是因为涡流的热效应不但会消耗很多能量，而且会使铁芯的温度升高，缩短线圈绝缘材料的寿命甚至酿成灾祸。为了降低涡流造成的损耗，变压器和电机中的铁芯都不用整块金属，而是用一层一层叠在一起的特殊材质制成， 目的是减小涡流。 倾 听 讲解，记录涡流热 效 应的 应用（电磁炉、金属冶炼）与防治措施； 通过演示实验，让学生直观感知涡流在金属冶炼中的核心优点，进而培养其运用物理知识解释并服务于生产生活实际的意识与能力。 在讲解涡流热效应实际应用的基础上，进一步介绍其在变压器、电动机等设备中造成能量损耗的危害及具体防治措施，引导学生认识物理现象的“双面性 ”，培养其辩证分析问题、全面看待事物的科学精神。 5分钟 五、涡流的 磁 效应 涡流的磁效应 教师展示金属探测器的内部构造：在金属探测器内部感应区藏着很多匝线圈，工作时线圈通有变化的电流 I1 ，在空间中激发了变化的磁场 B1 ，当金属物靠近线圈时，B1 在空间中激发了感应电流 I2 ， I1 的变化满足一定规律时，涡流 I2 也是变化电流，这样 I2 也在空间中激发了一个变化的磁场 B2 ，变化的 B2 又在探测器的线圈中激发了一个感应电流 I2 ' ，与 I1 叠加，这样线圈中的电流就与没有金属物时不同，探测器感应到电流的变化，就知道附近存在金属物，发出报警。扫雷器工作原理与金属探测器工作原理类似，扫雷器的末端呈圆环状，内部是有很多匝线圈的。除此之外，机场、车站、重要活动场所的安检门可以探测人身携带的金属物品，原理是一样的。 倾听，思考，分析金属探测仪原理 分析涡流在金属探测仪中的具体工作原理，既深化学生对涡流特性的理解，又能精准呼应新课引入环节教师展示金属探测仪的悬念与 目标，形成“提出问题—探究原理—解决问题 ”的教学闭环，强化知识学习的连贯性与逻辑性。 7分钟 第 4 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 再来看一段影片，影片中，展现的是抗战时期， 日本军人用探雷器探雷的场景，所有探雷器都没有发出警报，但是却有地雷爆炸，消灭了敌人，这又是为什么呢？ 地雷不是金属的！这些地雷是用粗瓷制成的，装上炸药、火药，这种地雷不会被探雷器识别到，又有很大的杀伤力，抗战时期劳动人民的智慧和创造力值得我们学习和敬佩！ 同时也提醒我们要铭记历史，刻苦学习，奋发图强！ 观看影片，分析探雷器不警报却有地雷爆炸的原因。 展现我国劳动人民在艰苦环境中的智慧，激发学生的爱国情怀，树立“学好科学知识、未来报效祖国 ”的价值导向 六、涡流 的机械 效应 ① 演示实验：磁铁靠近转动的铝盘（铝盘停转）、转动磁铁靠近静止铝盘（铝盘跟随转动）； ② 引导学生用楞次定律分析安培力方向，讲解电 磁阻尼（安培力阻碍运动）和电磁驱动（安培力 带动运动） 的概念，强调“ 同向异步 ”特点。 观察演示实验，结合楞次定律推理安培力方向，区分电磁阻尼与电磁驱动的差异。 通过活动让学生先观察现象，再通过前面学习的涡流理论解释现象。从而理解电磁阻尼和电磁驱动的原理。 10分钟 七、课堂小结 一、涡流 1.涡流热效应 （1）应用：电磁炉、高频感应炉 （2）防止：变压器铁芯 2.涡流的磁效应金属探测仪 3.涡流的机械效应 4.电磁阻尼和电磁驱动 引导学生进行课堂小结总结本节课所学内容 通过课堂小结，让学生更好地巩固本节所学知识。 3分钟 第 5 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 九、板书设计 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 一、涡流 1.涡流热效应 （1）应用：电磁炉、高频感应炉 （2）防止：变压器铁芯 2.涡流的磁效应：金属探测仪 3.涡流的机械效应：电磁阻尼和电磁驱动 十、作业设计 基础作业：绘制“涡流的效应、应用与防止 ”思维导图，要求包含本节课所有核心知识点（如涡流定义、热效应的应用与防止、磁效应和机械效应的应用），逻辑清晰、图文结合。 拓展作业：观察家中的电磁灶或商场的感应加热设备，分析其工作原理（结合涡流热效应），对比它与传统燃气灶的加热差异（如加热速度、能耗、安全性），撰写200 字左右的分析报告。 实践作业：与家人合作，用一节干电池、一个线圈和一块金属片，尝试观察“涡流的影响 ” （如线圈靠近金属片时的阻力变化），记录实验现象并简单分析（可选做）。 十一、教学反思和改进 成功之处：通过多次对比实验（线圈与二极管、不锈钢杯与塑料杯、加铁块与不加铁块），学生能直观感知涡流的存在，有效突破抽象概念难点；结合抗战史实渗透爱国主义教育，实现了“知识与素养 ”的融合；课堂提问层层递进，能引导学生逐步深入思考。 不足与改进： 部分学生对“硅钢片叠铁芯防止涡流 ”的原理理解仍不透彻，下次教学可增加“整块铁芯与叠合铁芯发热对比 ”的微型实验，让学生直观看到差异； 电磁阻尼与电磁驱动的原理推理过程较复杂，部分学生跟不上节奏，下次可提前准备简化的受力分析图示，或用动画演示安培力的方向与运动的关系； 后续规划：下节课可展示学生的“涡流应用思维导图 ”和“ 电磁灶分析报告 ”，组织互评交流，进一步巩固知识；同时引入“涡流在磁悬浮列车中的应用 ”，拓宽学生的视野。 第 6 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 $