高中物理人教版（2019）选择性必修第二册 2 3涡流、电磁阻尼和电磁驱动导学案

第二章电磁感应第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动班级________学号______姓名__________【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。【学习目标】1．了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。2．通过实验了解涡流现象，知道涡流是怎样产生的，了解涡流现象的利用和。3．通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生产生活中的应用。4．了解电磁阻尼和电磁驱动。【自主学习、合作探究】问题1：电磁感应现象中的感生电场1．感生电场产生的条件？与静电场有什么不同？2．什么是感生电动势？3．感生电场的方向如何判定？【例1】如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（）A．磁场变化时，会在在空间中激发一种感生电场B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力D．以上说法都不对【跟踪训练1】电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备，它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感应电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图。如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动，那么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？如果电流的方向与图示方向相反，为使电子加速，电流又应怎样变化？问题2：涡流1．什么是涡流？2．试举出涡流应用的几个实例：【例2】如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是()A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大问题3：电磁阻尼1．阅读课本P37思考与讨论，回答下列问题：（1）指针向右摆，铝框中的感应电流沿什么方向？（2）铝框受到什么方向的安培力？（3）安培力对铝框的转动产生什么影响？用铝框做线圈骨架有什么好处？2．什么是电磁阻尼？3．（阅读课本P38）为什么灵敏的电流表在运输时总要用导体将两个接线柱连在一起？【例3】有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图所示，铜盘就能在较短时间内停止。分析这个现象产生的原因。问题4：电磁驱动由于磁场相对导体的运动，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，称为电磁驱动。【例4】如图所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体和闭合线圈都可以绕OO’轴转动。当转动蹄形磁体时，线圈也跟着转动起来。解释这个现象。（这种现象叫做电磁驱动，在实际中也有很多应用。下一章要介绍的感应电动机就是利用这个道理驱动的。家庭中用的电能表，汽车上用的电磁式速度表，也利用这种电磁驱动。）【跟踪训练2】如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。请通过分析形成以下结论：把条形磁铁向水平方向移动时，金属圆环将受到水平方向运动的驱动力，该驱动力的方向条形磁铁运动的方向相同。电磁阻尼电磁驱动不同点成因由于______在_________中运动而产生感应电流由于______运动引起磁通量的变化而产生感应电流效果安培力的方向与导体运动方向_______，______（此空填“推动”或“阻碍”）物体的运动。导体受安培力的方向与运动方向________，______（此空填“推动”或“阻碍”）物体的运动。能量转化导体克服安培力做功，______转化为______________，最终转化为_________________。由于电磁感应，_________能转化_________能，通过安培力做功，_____能转化为导体的______，而对外做功。相同点两者都是_______________现象电磁阻尼和电磁驱动的区别和联系：【当堂检测】1．在科技馆中常看到这样的表演：一根长1m左右的空心铝管竖直放置，如图甲所示，把一枚磁性很强的小圆片从铝管上端放入管口，圆片直径略小于铝管的内径。从一般经验来看，小圆片自由落下1m左右时间不会超过0.5s，但把小圆片从上端管口放入管中后，过了许久才从铝管下端落出。小圆片在管中运动时，没有感觉到它跟铝管内壁发生摩擦，把小圆片靠着铝管，也不见它们相互吸引。是什么原因使小圆片在铝管中缓慢下落呢？如果换用一条有裂缝的铝管，如图乙所示，圆片在铝管中下落就快多了。这又是为什么？2．人造卫星绕地球运行时，轨道各处的地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运动时，外壳中总有微弱的感应电流。分析这一现象中的能量转化情形。它对卫星的运动可能产生怎样的影响？3．如图所示，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，使磁铁上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。分析这个现象产生的原因，并说明此现象中能量转化的情况。【课后限时训练】1.如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将()A．沿顺时针方向运动B．沿逆时针方向运动C．在原位置附近往复运动D．仍然保持静止状态2.下列做法中可能产生涡流的是（）A.把金属块放在匀强磁场中B.让金属块在匀强磁场中匀速运动C.让金属块在匀强磁场中做变速运动D.把金属块放在变化的磁场中3.变压器铁芯中的叠片间要互相绝缘是为了（）A．增大电压B．增大涡流损耗C．减小涡流损耗D．增大自感4.如图所示是电表中的指针和电磁阻器，下列说法中正确的是()A．2是磁铁，在1中产生涡流B．1是磁铁，在2中产生涡流C．该装置的作