涡流电磁阻尼和电磁驱动教学设计

1、学习好资料欢迎下载涡流电磁阻尼和电磁驱动教学设计【课题】涡流电磁阻尼和电磁驱动【教学时间】45分钟【教学对象】高中二年级学生【教材】人教版高中物理选修3-2第四章第七节【教学内容分析】1. 教材的地位和作用本章教材从电磁感应现象、规律、应用这三个阶段逐步展开。教材的前两节 让学生开始认识电磁感应现象；然后在第三和第四两节分别介绍电磁感应中的两 个重要规律：楞次定律和法拉第电磁感应定律；而最后两节则着重介绍特殊的电 磁感应现象及其应用。经历这三个阶段的系统化学习，有助于学生掌握好电磁感 应的相关知识。第七节涡流 电磁阻尼和电磁驱动的内容正是着重讲述涡流这种特殊的感应电流。由普通的感应电流到特殊的

2、感应电流，这里是存在一定的跨度的，理解能力差的学生就会出现问题。所以讲解涡流这种实质上是旧知识的新知识，要注意培养学生的知识迁移能力 。而本节另外一部分内容则是电磁阻尼和电磁驱 动，这是电磁感应在动力学方面的两种现象，在生产生活中有着广泛的应用。通过观察和推导这两种现象，可以培养学生观察实验、理论推导等逻辑思维能力， 体现物理与社会生活的联系。2. 课程标准要求通过实验，了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象和涡流现象在生产 和生活中的应用。3. 教材内容安排教材首先简单回顾单匝线圈中产生的感应电流，引出块状导体中存在的感应电流是形如水的旋涡状的涡电流。这样的安排，在一定程度是符合知识的建构

3、的， 从学生已有的知识出发，建立新知识， 具有较好的效果。教材在介绍的涡流的概 念后，就开始展开涡流的热效应的利与弊，以及涡流探测的应用。这里都提供了 一些应用方面的素材，可以吸引学生的兴趣。教材上剩余的篇幅均用来介绍电磁阻尼和电磁驱动，并且给出了确切的定 义。在这里，是通过一道简单的题目： 分析单匝线圈在进入磁场过程中线圈受到 的安培力对其运动的影响，再结合磁电式仪表中铝框架在磁场中运动受阻碍作 用，引出电磁阻尼现象。然后再通过物理学中对称的思想， 从磁场相对导体运动 的实验出发，归纳出电磁驱动现象。接着再介绍电磁驱动现象在生活中的应用一 交流感应电动机。体现了新课程标准中从生活走向物理，

4、从物理走向社会的理 念。4. 教材的特点第一，从复习旧知识引入新概念。新概念往往与已经学习过的概念规律之间 存在有机的联系，抓住新旧知识之间的联系， 从已有知识出发，把新概念自然地 引出来，也可以创设学习新概念的物理环境。第二，从物理原理出发，经过简单的引导，得出电磁阻尼现象和电磁驱动现 象的定义。教材本身是引导性的作用，对教师的约束较少，有较大的空间自由发 挥。5. 教材的处理（1）完善新旧知识之间的联系引导学生根据单匝线圈中产生感应电流的现象，结合数学上线构成面的知 识，将块状金属导体看作若干个线圈构成。 而每个线圈中都有一圈感应电流，因 此对于整块金属导体，形成的感应电流就应该如同水中的

5、旋涡， 由此从理想的单 匝线圈过渡到实际生活中的块状金属导体， 从而建立涡流的概念。利用数学的知 识来解释物理现象，也体现了新课程标准对教师学科交叉教学的要求。（2）重组教学内容鉴于本节内容的综合性、资源的丰富性和应用的广泛性，我重新梳理本节课 知识的逻辑线索。在得出涡流的概念之后，先讨论涡流的特点， 再整体探讨涡流 的可利用之处，分别从电流I存在的热效应，电流激发出的感生磁场B即涡流探 测，电流在磁场冲受到的安培力 F即机械效应三个角度来展开。而电磁阻尼和电 磁驱动，是感应电流的机械效应，涡流作为一种特殊的感应电流，当然也有继续 效应，所以，在讲述涡流机械效应的时候， 引出电磁阻尼和电磁驱动

6、是十分合理 的。而凡事有利必有弊，最后再讨论涡流存在的危害，并提出解决方案。这样的 处理，将本节课相对分赛的内容显得更有整体性和逻辑性。【学生情况分析】1. 学生的兴趣特点：高二的学生对物理有着较强的操作兴趣、因果认识兴趣。他们希望通过观察 实验现象，经历思考来理解现象产生的原因，并总结出其中规律。所以在教学中，应充分发挥演示实验的作用，通过教师的引导，激发学生的 认知兴趣，充分调动学生学习的积极性和自主性。2. 学生的知识基础：学生已经学习过法拉第电磁感应定律、安培力、楞次定律等知识，故在教学中要充分利用学生的已有的知识经验，使学生积极主动地参与教学过程。3. 学生的认识困难：（1）从理想到

7、现实的突破物理上往往用一个简单的理想模型来替代复杂的现实事物，比如引入质点这一理想的模型。而在电磁感应这一章，学生过去学习的都是理想的单匝线圈的问 题，而在现实生活中存在的往往的块状的金属导体，所以涡流现象是生活中更加常见的现象，这是一个从理想到现实的一个飞跃，存在一定的困难。（2）电磁学与动力学结合问题的复杂性一种物理现象涉及的物理原理越多， 学生就越难理解。感应电流的机械效应 电磁阻尼和电磁驱动是电磁学与动力学相结合的问题， 考虑的是感应电流受 到的安培力产生的机械效果。这里涉及的内容较多，存在一定的困难。【教学目标】1. 知识与技能（1）知道涡流是如何产生的；（2）知道涡流的利与弊，以及

8、如何利用和防止。2. 过程与方法（1）培养学生客观、全面地认识事物的科学态度 ；（2）2.学会分析电磁学与动力学相结合的问题。3情感态度与价值观（1）培养学生用辩证的观点认识问题；（2）体验物理技术与社会的联系。【教学重点】知道涡流产生原理和应用【教学难点】 理解电磁阻尼和电磁驱动产生过程【教学策略设计】本节课的教学设计体现了新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理 念，在教学的指导思想上，始终坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，通过 教师创设问题情境和有效的设问引导，让学生亲历物理知识的构建过程。1.教学方法（1）实验探究法物理是一门透过现象看本质的科学，所以实验是物理学的基础。通过阻

9、尼摆。 电磁驱动演示仪几个实验的环节，让学生亲眼观察这两种现象，获取事实依据， 定义所描述的物理现象重现，从中体验和学习科学思维的方法，提高学生的科学 素养。（2）讲授法教学是一种认识过程，但存在其特殊性。往往不需要经历前人全部的探索过 程，这是教师形利用实验、教具和多媒体，从而进行形象生动、富于引导式的讲 解，来启发学生思维的体现。在讲授的过程中，侧重类比、对称的思想。2 教学媒体设计以多媒体课件为载体，利用视频、图像、模型，让学生知道涡流是如何产生 的，并且从生动的现象出发，帮助学生电磁阻尼和电磁驱动的概念，并理解出电 磁阻尼和电磁驱动的产生原因。使教学更加形象直观，提高教学效果。3 学法

10、指导在学法指导上，让学生尝试自己观察、描述实验现象，思考、分析概括出物 理规律；使学生在获取知识过程中，领会物理学的研究方法，同时得到科学思维 方法的训练以及协作精神、探索精神等情感态度价值观的教育。【教学用具】自制小狗荡秋千装置（铁架台，铝板，强磁铁，细绳，小狗玩偶），万用表，电 磁炉，自制阻尼摆，自制电磁驱动演示仪，自制电磁炮模型【教学流程】创设情境，导入新课*利用小狗荡秋千的实验，弓I出对块状导体的研究建立概念，分析特点由感应电流的知识建立涡流的概念由块状金属电阻小分析涡流大的特点知识应用，拓展提高1由电流的热效应介绍涡流的热效应及其在生活中的应用 电磁炉。2、由电流的磁效应介绍涡流在探

11、测方面的的应用金属 探测门。3、由处于磁场中的感应电流受安培力的角度考虑涡流的机 械效应，并且将感应电流机械效应的普适现象电磁阻尼和 电磁驱动，在涡流的机械效应出进行讲解。辨证分析，严谨治学*用辩证的眼光看待，涡流大的特点可能存在的危害，并提 出解决方法。课外制作，锻炼能力通过自制教具，为学生展示与本节课紧密相关的军事上的 应用电磁炮，并以此为学生布置课外制作，锻炼学生的动 手。【教学过程】教学环节和教学内容（创设情境，导入新课0-3min ）【小狗荡秋千】利用自制的小狗荡秋千演示实验，让学生观察涡流的机械效应的现象。利用实物展示小狗中的磁铁，以及所使用的金属板。在学生发现小狗中有磁铁中，觉得

12、金属板是铁板。（建立概念,分析特点3-10min ）当教师证明金属板不是铁磁性材料，而是其铝时，从电磁感应的角度，引导学生发现，是导体中产生了感应电流教师活动学生活动设计意图利用铝板演示小演示实验：狗荡秋千的实小狗荡秋千验，提供感性素提出问题：观察实验、材，引起学生注为什么没有接兴奋、疑惑、意。激发学生的触到小狗，小狗思考求知欲，让学生能够自发的荡带着问题进入课秋千呢？堂。引导学生观察观察、思考利用实验的感性小狗中藏有的材料，通过分析磁铁，以及使用问题，让学生初的金属板的材步思考现象产生料。的原因。提出问题：观察，思考通过分析，让学块状导体中是生从小狗荡秋千否也能产生感的现象发现块状应电流呢？

13、的金属导体中也是能够产生感应电流的。从学习过的单匝线圈在磁场中运动 会产生感应电流，引导学生猜想， 块状导体中也能产生感应电流。利用数学上点构成线，线构成面的 知识，类比块状导体由多匝线圈构 成。从而形象地描述涡流的形状如 同水涡。从导体本身的电阻考虑涡电流的大 小，用万用表测量图示导体版的电 阻。类比分析： 点构成线，线构 成面。块状的金 属导体可以看 成由若干匝线 圈组合合成，每 一匝线圈中都 有一圈感应电 流，整体看起了 如同水中的旋 涡。提出问题： 这块金属铝板 的电阻如何？如果感应电动 势不变，根据欧 姆定律，导体中 形成的感应电 流一一涡流大 小如何？归纳特点： 所以涡电流与 普通

14、的感应电 流相比，的特点 是特别大。分析、思考。期待回答: 很小。很大。采用已有的简化 的模型研究事 物，使学生了解 物理学常用的研 究方法。从测量的数据的 角度，为得出涡 流的特点提供客 观的证据。（知识应用，拓展提高）【热效应10-15min】从涡流很大的特点，引出其热效应也很大，展示生活中的应用电磁炉的图片联系日常生活中使用电磁炉的体会，即用电磁炉烧水，加热食物等。【涡流探测15-18min】从感应电流能够激发出感生磁场的角度，弓I出涡流探测方面的应用。以金属探测门和手持金属探测器为例，讨论在有无金属进入探测区域的时候，有什么不同。提出问题：期待回答：从日常生活中使电磁炉中的线产生电磁场

15、。用的加点入手，圈的作用是什激发学生的学习么？接入交流兴趣。电电磁场如何变化？产生交变的回顾电磁感应的电磁场。知识。提出问题：期待回答：利用本节课涡流 的知识，得知金当金属锅放在锅中产生感属锅中产生涡电磁炉上，会发应电流流。生什么样化？涡流。从旧知识出发，类比分析：期待回答：结合生活现象，感应电流具有锅中产生感让学生理解涡流热效应，那涡流应电流的热效应。配合是否也具有热涡流。讲解与提问，能效应？思考、分析很好突破教学难提出问题：期待回答：点。将知识与技术相有无金属进入有金属时候，结合，让学生在探测区域的时金属内容会应用知识的同候，有什么不同产生涡流。时，领会物理与现象？技术的紧密结提出问题：合

16、，加深学生对感应电流会激科学技术的亲近发出感生磁场，期待回答：感。涡流呢？当然也会。得出结论： 根据有无涡流 产生的磁场，就 能够进行金属 检测了。【机械效应18-38min】从单匝线圈在磁场中运动的问题出发，分析线圈受安培力的效果v对称分析线圈离开磁场时受安培力 的效果。X 其 XX X X X X由普通的单匝线圈，过渡到块状金 属导体在磁场中运动的受力问题。分析，提问：思考，分析。运用旧的物理模线圈进入磁场，得出安培力型，形象的分析穿过单匝线圈起阻碍的效单匝线圈在磁场的磁通量怎么果。中的运动情况，变化？单匝线有效地为后面的圈中的感应电学习打卜基础。流方向如何？单匝线圈受到的安培力有什么效果

17、？提问：期待回答：线圈离开磁场，仍然起阻碍安培力效果如的效果。何？提问：类比推理，猜由分析所得的结块状金属导体想块状导体论进行合理的猜中会产生涡流，在磁场中的想。自然而然地使导体受到安运动时受到引入电磁阻尼现培力的效果，这的安培力仍象。时候安培力的然起阻碍的效果会怎样？效果。教师演示实验：阻尼摆将两块相同的铝片制成的单摆，推 到同样的高度释放后，都会来回运 动，其中一块周围存在磁场，磁场 将使导体受到安培力的作用。将块状的金属导体看作若干匝现象 组合而成，分析整块导体的合力。 得出电磁阻尼的定义。VX X X XX X X XX X X X回顾引入实验：小狗荡秋千在小狗荡秋千中，小狗中有一块强

18、 磁铁，块状的金属导体在磁场中运 动，磁铁也会跟随导体运动。引导观察：期待回答：让学生经历科学在有无磁场的在有磁场的探究的过程，亲两种情况下，两情况下，导体身感受到安培力块铝摆的运动在磁场中运对运动导体的阻情况有什么不动会较快地碍的效果。同。停下来，安培 力阻碍导体 的运动。引导学生分析电提出问题：期待回答：磁阻尼现象，为整块金属导体每一匝受到学生提供丰富的受的安培力如的安培力均感性认识素材，何？是阻力，所以初步掌握分析电对于整块导磁学与动力学的体来说，安培 力起阻碍的 效果。方法。提出问题：期待回答：引导学生理解引在小狗荡秋千安培力阻碍入实验，消除心中，导体受到的导体运动，与中的疑惑。安培力

19、如何？导体运动方从相互作用力向相反。小狗的角度考虑，小中的磁铁受狗中的磁铁受到的作用力同时发现，导体到的作用力如方向与导体运动能够带动磁何？受到的安培力方向相反。场运动。得出结论： 导体运动能够 带动磁场一起 运动。回顾实验思考类比猜想，引出电磁驱动在小狗荡秋千中，小狗中有一块强 磁铁，导体运动能够带动磁场一起 运动。那如果磁场运动，能否带动导体运 动嫩？教师演示实验：电磁驱动演示仪 用一个电动机带动磁铁发生转动， 同时将一个圆铝盘固定在转轴上， 圆铝盘可自由转动。观察当磁场运动，导体静止时，导体能否被驱动。提出问题： 磁场运动能够 带动导体一起 运动嘛？提出问题： 大家有观察到 导体跟随磁场

20、 运动的情况 嘛？期待回答：磁场运动能 够带动导体 运动。期待回答: 有。观赏思考引导学生根据现 有的现象，进行 类比猜想，培养 思维迁移能力。为学生提供丰富 的应用材料，满 足高中生的应用 兴趣，解决学生 感性材料积累不 足的问题。将块状的金属导体看作若干匝现象提出问题：期待回答：组合而成，先分析单匝线圈的受力，整块金属导体每一匝受到再分析整块导体的合力。得出电磁受的安培力如的安培力均驱动的定义。得出电磁驱动的定义。何？是动力，所以V对于整块导十xX X X+*p 具 XXX体来说，安培力起驱动的X X X X X效果。刹车辅助装置一一电涡流缓速器提出问题：期待回答：汽车刹车系统中也用到涡流

21、的原电涡流缓速器电磁阻尼。理：导体跟着轮胎在磁场中转动，中的核心原理受到阻碍的效果。是什么？引导学生分析电 磁驱动现象，基 本上掌握分析电 磁学与动力学的 方法。完善涡流 的机械效应。让学生学会运用 知识，分析解决 实际问题。（辨证分析，科学态度）【涡流的危害38-42min】危害:发热浪费能量，损坏电器。防止:a.增大铁芯材料电阻率b.用互相绝缘的硅钢片，叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。（课外制作，锻炼能力）【电磁炮42-45min】介绍国防军事上的应用，电磁炮,同时演示自制的电磁炮。提出问题：小灯泡在发光 时，为什么会出 现发热现象呢？利用涡流时候有什么危害？期待回答：因为电流有 热效应。浪

22、费能量，损 坏电器。分析归涡流存在 的危害，让学生 知道任何技术都 存在优点和不 足，从而学会一 分为二地看问 题。提出问题：期待回答：再次演示模型的电磁炮和传统主要利用了工作，前后呼应,的火炮有什么电磁驱动的再次激发学生的不同。又是怎样原理来发射求知欲和动手制利用涡流的原炮弹。作的欲望。理模型制作中不仅简单介绍课外涉及到了本节课制作的步骤。的内容，还涉及 到一些其他的物 理知识，给学生 的课后学习留下 更大的空间。【版书设计】§ 4. 7涡流 电磁阻尼和电磁驱动一、概念：在整块金属内部发生电磁感应 而产生的感应电流。二s特点：涡电流特别大三、利用：热效应机械效应r电磁阻尼1电磁驱动

23、涡流探测【教学反思】1、要重视科学探究、突出实验：在本节课中，创设了小狗荡秋千这一情景， 激发学生探究欲望。同时根据学生已 有的知识特点，引入阻尼摆实验和电磁驱动实验， 巧妙的把实验贯穿整个教学过 程，激发学生学习积极性。2、重视新旧知识的联系，启发思考在本节课中，所有的新知识均建设在学生已有的知识基础上，降低学习的难度。 让学生在轻松愉快的学习氛围中，对物理事实与物理过程充分地进行分析，综合 比较，判断推理，完成对知识的自我建构，实现知识的有效积累。3、要提倡自制教具，配合教学根据学校条件，教师水平，从教学实际出发，积极主动地自制较具，创造条件， 完善了电磁阻尼和电磁驱动的教学体系，让实现现

24、象更加直观、明显。附录：人教版高中物理选修3-2第四章第七节教材涡流.勒瑙阻尼和电瑙腿动涡遼'i找同屮的电注丽时刑变化训.由 附近砒 亠平験觸申会产判10!粹这个如附 逬的任*，Nh屮邯欠产牛舷闻心亂帕图47川啲磴紳心二 量丽論滋这样的感应电雄，石起来就像水中的耻厮 以把它叫做涡电谎商捋;涡流current像II；他电沌样他IK块中的溝欄也熒严卞热kb如果 金械的电阳挡小”则謁诡飛强产I的热就很爼。川料淋件血婕矚炼炉.炉外仃线线團叩通 人反璽变化的唯诚.忖内的食辑屮产IMS |和菌热 ttffi科4堺化利川涡流抬爆金M的优点址擀卜过程陡血口 空屮进m 这样就陡曲止空工屮的卸贞进人金诚、

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