涡流、电磁阻尼和电磁驱动+教学设计 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册+

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动教学目标1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。2.知道涡流、电磁阻尼和电磁驱动的概念和现象3.通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用。重难点重点：知道涡流、电磁驱动、电磁阻尼的应用难点：感生电场的产生与理解学习任务一电磁感应中的感生电场[物理观念]思考与讨论：灯亮了，一定有了电流。磁场变化使闭合电路中的导体产生感应电流，这些电荷定向移动的作用力是什么力呢？是洛伦兹力吗？是静电力（静电力有什么特点）吗？一、感生电场1、感生电场:由______在周围空间激发例1.(感生电动势)(多选)某空间中存在如图所示的磁场,当磁感应强度变化时,在垂直于磁场的方向上会产生感生电场,下列有关磁感应强度的变化与感生电场的方向的关系描述正确的是()A.当磁感应强度均匀增大时,感生电场的方向从上向下看应为顺时针方向B.当磁感应强度均匀增大时,感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向C.当磁感应强度均匀减小时,感生电场的方向从上向下看应为顺时针方向D.当磁感应强度均匀减小时,感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向学习任务二涡流[科学探究]如果在变化磁场中的环不断增粗直到变成一圆盘、圆柱还会有感应电流产生吗？是什么形状的呢？观看视频、阅读课本找出答案，看一看这种现象还有那些应用，如何利用和防止。二、涡流1．定义：涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生________，电流很像水中的漩涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流．2．应用(1)涡流热效应的应用：如真空冶炼炉、电磁炉。(2)涡流磁效应的应用：如探雷器、安检门。3．防止电动机、变压器等设备中为防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器，应采取如下措施:(1)途径一：增大铁芯材料的_________。(2)途径二：用相互_________的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。例2(多选)图2-3-5中四个图都与涡流有关,其中说法正确的是()A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B.自制金属探测器是利用地磁场来进行探测的C.电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流学习任务三电磁阻尼和电磁驱动[科学探究]我们发现磁场产生的感应电流不仅发热，还有力的作用，你能用手头的材料制作的仪器来驱动小车运动吗？比一比哪个组的小车跑的更快三、电磁阻尼和电磁驱动1．电磁阻尼(1)产生：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是_________导体的运动的现象。(2)应用：电学仪表中利用_________使指针很快地停下来，便于读数。2．电磁驱动(1)产生：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生_________，使导体受到_________的作用而运动起来。(2)应用：交流感应电动机例3.涡流、电磁驱动和电磁阻尼都是电磁感应现象,三者常常有紧密联系.下列说法正确的是()A.图甲中,如果在上、下振动的磁铁下固定一个铝板,磁铁会很快静止下来,这属于电磁阻尼现象B.图甲中,如果在上、下振动的磁铁下固定一个铝板,磁铁振动时,铝板中会产生涡流,涡流对磁铁总有排斥作用C.图乙中,竖直放置的蹄形磁铁转动后,同轴的闭合线圈会与蹄形磁铁同向转动,这属于电磁阻尼现象D.图乙中,蹄形磁铁匀速转动时间足够长,闭合线圈的转速可以大于蹄形磁铁的转速变式零刻度在表盘正中间的电流计,非常灵敏,通入电流后,线圈所受的安培力和螺旋弹簧的弹力达到平衡时,指针在示数附近摆动,很难停下,使读数变得困难.在指针转轴上装上的扇形铝框或扇形铝板,在合适区域加上磁场,可以解决此困难.图中合理的是深入思考：1、无线电力传输摆脱了电线的烦恼，没什么还没有广泛普及呢？2、我们看到的圆盘电磁加速的最终速度有哪些限制呢？3、电磁驱动和电磁阻尼还有可能会有那些应用呢？1.(感生电动势)(多选)下列说法正确的是()A.变化的磁场可以使闭合电路中产生感应电流B.在没有导体的空间中,变化的磁场不会产生感生电场C.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场D.感生电场的方向可以用楞次定律来判定2.(涡流的应用)(多选)某中学每次段考监考老师都会手持金属探测器安检.实物及其结构原理简化图如图甲、乙所示.探测器运用的是电磁感应原理,发射线圈(外环)可以产生垂直于线圈平面且大小和方向均变化的磁场,内环线圈是接收线圈,用来收集被查金属物发出的磁场,随着发射线圈产生的磁场反复变化,它会与所遇的金属物发生作用,导致金属物自身也会产生微弱的磁场,来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后,检测器会发出报警声.下列说法中正确的是()A.若发射线圈产生向下且增强的磁场,则金属物产生的感应磁场的方向竖直向上B.若发射线圈产生向下且增强的磁场,则金属物中的涡流方向从上往下看是顺时针方向C.金属物发出的磁场穿过接收线圈时,接收线圈会产生微弱的电流,此类探测器相应的元件就是依据这一电流进行报警的D.如果金属物中某时刻发出向上的磁场,那接收线圈中的感应电流方向从上往下看是沿逆时针方向3.(电磁驱动)(多选)1824年,法国物理学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图2-3-13所示,实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后.下列说法正确的是()A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动小结：今天的收获2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动课后反思本节课以趣味演示实验开始，激发学生的好奇心，引导学生思考所学知识，尝试分析解决问题。学生对于涡流概念的理解是很抽象，所以在对涡流的概念教学时通过简化模型法将涡流的概念引入具体化直观化，从而帮学生更助好理解涡流的的概念。通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验。培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。让学生体会到，正是由于线圈中交变电流产生的变化磁场，在空间激发感生电场，而这个感生电场是涡旋状的。一旦在此空间中存在闭合的导体，该电场对导体内的自由电荷就有力的作用，从而形成涡流。展示金属探测器的内部结构，引导学生深入探索身边的电子设备，从表象到内在，这也是学生们的思维发展的方向。学生们对涡流的利用和防止的兴趣很大，借助学生的兴趣，将知识应用于具体的像安监门之类的生活场景。学生们动手做电磁驱动的小车，是对之前所学知识的综合应用，既要考虑电磁感应的里的问题，还要考虑摩擦等因素，学生实验时简化过程，突出电磁感应的主要影响因素，自己分析原因，就是对知识的深化应用。借助之