电磁阻尼和电磁驱动（课程设计）

物 理 电磁阻尼与电磁驱动课程设计姓名 ： 学校 ： 一、教学课题：电磁阻尼与电磁驱动二、教材分析： 本节内容选自人教版高中教材选修3-2第四章电磁感应的第7节。在本节前部分讲授中，学生已经学习到金属块状导体中的电磁感应现象涡流。了解涡流是一种特殊的电磁感应现象，会解释涡流成因，能分析生产、生活中的涡流热效应。本节课讲授的教学重难点为涡流的机械效应电磁驱动和电磁阻尼的实例分析。3、 需求分析:新课标中对本章节为级要求。电磁阻尼和电磁驱动原理在实际中有很多应用，高中生应该了解这两种现象的成因和简单应用。四、学情分析： 高二学生已经逐步能从具体的形象思维过渡到抽象的逻辑思维。在前面的学习中，他们已经熟练掌握楞次定律、右手螺旋定则以及左手定则，能够正确判断电磁感应现象中感应电流方向和通电电流在磁场中受力方向。同时也认识了涡流，能解释其成因，并学习了涡流热效应的利用与防止。但是学生对涡流的机械效应认识不全面，对电磁驱动和电磁阻尼的原理一知半解，需要让他们从本节课中去体会上述机械效应并解释其成因。五、任务分析通过我们的自制教具演示和PPT展示，能够带领学生认识电磁阻尼和电磁驱动现象并解释其成因。凭借互联网技术（平板电脑作为媒介）能够帮助学生在课堂上进一步去认识上述两类现象在实际中的应用，夯实学生对这两类现象的理解。设计实验展示电磁驱动和电磁阻尼现象并介绍成因，可以提高学生的创造能力、逻辑思维能力、审美能力以及表达能力。六、目标阐明通过本节课学习，能够使学生理解电磁驱动和电磁阻尼成因，帮助他们认识上述两种现象的基本原理在实际中的应用。七、教学目标1知识与技能 能够借助楞次定律和左手定则简要分析涡流机械效应成因 解生产生活中的涡流机械效应实例2过程与方法 去体会分析涡流机械效应的过程 去发掘生活中的电磁阻尼和电磁驱动现象3情感态度与价值观 培养学生观察生活的兴趣，让他们体验物理带给他们的乐趣。 八、教学重难点：重点：电磁驱动与电磁阻尼难点：电磁驱动与电磁阻尼九、教学材料：教鞭（磁性材料），铝箔，平板电脑（1组/部），设计实验器材（三根铝管，三根塑料管，三个手动电磁感应转动器，三个铁架台，三个轻弹簧，三个金属环，铁架台固定环若干，不同形状的强磁铁若干）十、教学方法：实验演示法，引导分析法十一、媒体设计：自制实验教具演示，PPT课件展示，平板电脑，实验器材（三根铝管，三根塑料管，三个手动电磁感应转动器，三个铁架台，三个轻弹簧，三个金属环，铁架台固定环若干，不同形状的强磁铁若干）十二、课时：40分钟十三、课型：新授课十四、教学流程图设计实验展示两类现象并解释成因十五、教学过程：(一) 新课导入1、魔术导入（提出问题）师：我们开始上课，我先给大家带来了一个小魔术神奇教鞭，希望能给大家解解乏。大家请看，我将蓝精灵拉到与兰花等高，静止释放，蓝精灵怎么动？是的，摆动中振动幅度逐渐减小，但要完全停止运动，需要一些时间。大家再来看，我将它拉回原来高度，静止释放，现在我的神奇教鞭靠近，大家看到什么？是的，蓝精灵快速停止运动。大家看，我是用了什么神奇的力量呢？啊，我好像听到有人说是磁铁吸引力。好的，大家请看，我请下蓝精灵，让它和教鞭接触（放手），大家看到什么？是的，蓝精灵直接落下，看来不是磁铁吸引力。那是什么原因呢？为了揭秘魔术，我们来对蓝精灵进行受力分析。为了弄清楚蓝精灵情况，我们先揭秘道具。(二) 新课教学2、道具揭秘我的教鞭其实是一根强磁铁棒，蓝精灵的背面是铝箔，我们把它们写下来。驱动蓝精灵的物理情景则是，铝箔相对强磁场运动，后来停下。我们受力分析时，为了研究的简便，将稳定的强磁场等效为匀强磁场；铝箔是导体块，其实可以看成许多个导体框构成，我们取一个导体框进行分析，我们把简化写下来。3、制动分析师：我们分析蓝精灵制动原因。物理过程我们需要抓住最关键的三个阶段，分别为金属接近磁场、金属通过磁场以及金属离开磁场。分析阶段一，不难发现，其实第一次和第二次摆动中，同样都有重力、拉力，那促使蓝精灵在后一次快速停下的该是其他什么力。我们在阶段一中分析，发现，闭合回路中磁通量增强，楞次定律告诉我们感应电流磁场阻碍原磁场增强，此时使用右手螺旋定则我们可以轻松判断感应电流方向为逆时针。现在有磁场，有电流，那就可能出现安培力。我们用什么确定安培力方向呢？是的，左手定则。请大家拿出左手，伸平，四指与大拇指垂直，我们来确定最顶上通电段安培力方向。磁场穿过掌心，四指代表电流方向，大拇指的方向就是此时安培力方向。我们把找到的方向做好标记。最左侧段，我们用左手定则找到安培力方向并标记。最下面一段，我们用左手定则找到安培力方向并标记。最右侧那段没有安培力，原因是？对的，通电段没有在磁场里。我们发现，这些安培力的效果是阻碍导体框运动。中间位置，闭合回路中没有磁通量的改变，自然没有感应电流和安培力。阶段三，磁通量减少，楞次定律告诉我们，感应电流磁场阻碍原磁场的减小，右手螺线定则可以轻松确定感应电流方向为顺时针方向。可以用左手定则确定每段安培力方向。从上到下，从右到左依次确定。我们发现，安培力总效果是阻碍导体框运动。全程来看，我们发现，原来是安培力起到了阻碍导体框运动的作用。我们将这个物理情景进行整理，当导体相对磁场运动，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是与导体的运动方向相反，这种现象就是电磁阻尼。这就是我们学习到的第一个现象，我们把它写下来。回顾了楞次定律、右手螺旋定则及左手定则；并通过电磁阻尼的成因分析，让学生体会涡流的机械效应，拉近物理与学生的距离。4、驱动分析师：来，大家再看，蓝精灵现在不动，可是我们魔法教鞭动起来了，大家看到什么?是的，蓝精灵随教鞭动起来。我这次借助了什么神奇力量呢?大家看，我们可以做一个和之前类似的分析，来找寻驱动蓝精灵原因，我们写下“三、驱动”板书。只是注意，这次是磁场相对导体运动。同样的，我们抓住三个关键阶段，磁场接近，通过以及离开导体。第一阶段，磁通量增强，楞次定律告诉我们感应电流产生的磁场方向阻碍原磁场增强，右手螺旋定则确定电流方向应该是逆时针，然后借助左手定则快速判断每段电流所受安培力方向并做好标记。不难发现，这些安培力的效果是在促进导体框随磁场运动。阶段二没有磁通量的变化，无感应电流和安培力。阶段三，磁通量减小，楞次定律告诉我们感应电流产生的磁场方向阻碍原磁场增强，右手螺旋定则确定电流方向应该是顺时针，然后借助左手定则快速判断每段电流所受安培力方向并做好标记。可以看出，这些安培力效果也是在促进导体框随磁场运动。全程来看，安培力促进导体框运动，这就是我们魔术的成功秘诀。我们把这个过程整理下：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，这种作用常常称作电磁驱动。这是我们学到的第二个现象，我们把它写下来。通过驱动分析，巩固电磁效应的成因分析，夯实对涡流机械效应的认识与左手定则、楞次定律以及右手螺旋定则的使用方法。5、凭借互联网搜索生活实例，并进行简要成因分析。（现场进行查找和分析）师：其实，生活中电磁驱动和电磁阻尼现象在各方面都有应用。大家各抒己见。我这里介绍两种，我们在航母上看到的电磁弹射装置，采用的就是电磁驱动原理。在军舰上看到的电磁炮也是电磁驱动原理。现在每个组借助自己组内的平板电脑搜集上述两类现象并试着简要分析成因，3分钟后请同学来介绍自己的搜索成果。请3-5组同学来简述自己的收获。通过互联网搜索电磁驱动和电磁阻尼现象实例，了解其工作原理，直接加强学生对上述两类现象的认识以及成因解释的巩固。6、 自主设计实验，展示电磁阻尼和电磁驱动现象。师：同学们，通过之前的学习，我们对上述两类现象及成因有了更深刻的认识。现在，我们将从实际操作层面进一步体会这两类现象。在每组同学的桌上，摆放着不同的实验器材，大家可以借助自己的奇思妙想去设计属于你们组的电磁驱动或者电磁阻尼现象的实例。我给大家5分钟的时间，请大家在规定的时间内完成上述设计。师：时间到，我们用抽签的方式来确定每个组上台展示的顺序。好的，让我们有请上台展示的第一组代表。（学生展示环节，后面以此类推，直到最后一次介绍，完毕）师：展示环节结束，这是一场智慧与智慧的碰撞。我觉得大家太棒了。同时，我也相信，通过今天的学习和体验，我们能够更全面、深入的认识电磁阻尼和电磁驱动两类现象。我们今天的内容就到此结束了，课后，给同学们布置一个小任务，请大家下来将今天的设计实验形成一个实验报告。每个组完成一份报告。电脑资源可以借助图书馆电脑。实验报告的书写格式我会上传班级群，请大家及时查阅。 通过自主设计实验环节，学生可以更立体、更直接的去认识电磁驱动和电磁阻尼现象。这一环节将理论和实践紧密联系起来，让学生在设计中体验成果，充分感受到实验过程中的乐趣，从而也能提高自己的逻辑思维能力，创造力，审美能力，语言表达能力等。(三) 布置作业课后搜集资料，进一步生活中去感受电磁阻尼和电磁驱动。同时，完成设计实验报告。十六、板书设计电磁阻尼与电磁驱动一、道具：强磁铁 铝箔二、驱动：匀强磁场 导体框三、制动四、互联网搜索，认识两类现象五、设计实验，展现两类现象17、 课程评价本节课在进行魔术揭秘的原理分析时，学生已经熟练掌握楞次定律、右手螺旋定则以及左手定则，能够正确判断电磁感应现象中感应电流方向和通电电流在磁场中受力方向。同时也认识了涡流，能解释其成因，并学习了涡流热效应的利用与防止。说明学生的基础稳定，教学实施有条件。本节课需要分析电磁阻尼和电磁驱动成因。原因在于，学生对涡流的机械效应认识不全面，对电磁驱动和电磁阻尼的原理一知半解，需要让他们通过学习去体会上述机械效应并解释其成因。采用联网技术