2024-2025学年高中物理 第四章 电磁感应 7 涡轮流、电磁阻尼和电磁驱动（3）教案 新人教版选修3-2

2024-2025学年高中物理第四章电磁感应7涡轮流、电磁阻尼和电磁驱动（3）教案新人教版选修3-2主备人备课成员教学内容分析本节课的主要教学内容来自《高中物理》第四章“电磁感应”第7节，着重探讨涡电流、电磁阻尼和电磁驱动的内容。首先，通过对涡电流的形成原理及其特点的学习，使学生理解涡电流在实际应用中的重要性。其次，分析电磁阻尼现象，结合学生已有知识，探讨其与电阻、磁场的关系。此外，本节课还将引导学生学习电磁驱动的原理，通过实例分析，让学生了解电磁驱动在实际工程中的应用。

教学内容与学生已有知识的联系在于：学生在此之前已经学习了电磁感应的基本概念，掌握了法拉第电磁感应定律，了解了导体在磁场中运动会产生感应电流的现象。在此基础上，本节课将引导学生将这些知识应用于涡电流、电磁阻尼和电磁驱动的研究，进一步巩固和拓展学生对电磁感应知识的应用。核心素养目标本节课的核心素养目标旨在培养学生以下几方面的能力：首先，通过探究涡电流、电磁阻尼和电磁驱动的原理，提升学生的科学思维能力，使学生能够运用物理知识解释相关现象。其次，培养学生运用物理规律解决实际问题的能力，让学生在实际情境中感受物理学科的魅力。此外，通过小组合作与讨论，提高学生的沟通与协作能力，使学生学会倾听、尊重他人意见。

在教学过程中，注重引导学生将理论知识与实际应用相结合，培养学生的创新意识和实践能力。同时，鼓励学生主动提出问题，勇于探索，形成批判性思维，促进学生全面发展。这些核心素养目标与新教材的要求相符，有助于提高学生的物理学科素养。学情分析本节课面向的是高中物理选修3-2的学生，他们已经具备了一定的物理知识基础，掌握了电磁感应的基本概念和法拉第电磁感应定律。在此基础上，对学生进行以下方面的学情分析：

1.学生层次分析：

（1）知识层次：学生在之前的学习中，已经了解了磁场与电流之间的关系，能够运用电磁感应原理解释一些简单的现象。然而，对于涡电流、电磁阻尼和电磁驱动等较为复杂的电磁现象，学生的理解可能尚显不足。

（2）能力层次：学生在解决问题的能力上，具备一定的逻辑思维和分析能力，但在将理论知识应用于实际问题的解决中，可能存在一定的困难。

（3）素质层次：学生在团队合作、沟通表达方面，具有一定的素质基础，但在批判性思维和创新意识方面，仍有待提高。

2.学生知识、能力、素质方面分析：

（1）知识方面：学生在电磁感应领域，已经具备了一定的知识储备，但在本节课涉及的新知识点，如涡电流、电磁阻尼和电磁驱动等方面，可能存在理解上的困难。

（2）能力方面：学生在解决实际问题时，可能缺乏将理论知识与实际问题相结合的能力，需要教师在教学过程中给予引导和培养。

（3）素质方面：学生在团队合作、沟通表达方面表现良好，但在创新意识和批判性思维方面，可能需要教师进行有针对性的引导和训练。

3.学生行为习惯分析：

（1）学习态度：学生对待物理学科的学习态度积极，对新知识充满好奇心，有利于本节课的教学。

（2）学习习惯：学生已经养成了预习、听讲、复习的学习习惯，有利于本节课知识的吸收和掌握。

（3）课堂参与度：学生在课堂上能够积极参与讨论，有利于营造良好的学习氛围。

4.对课程学习的影响：

（1）正面影响：学生的积极态度和良好学习习惯，有利于本节课的教学效果。

（2）负面影响：学生在创新意识和批判性思维方面的不足，可能会影响对课程内容的深入理解和拓展。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学方法与策略为了实现本节课的教学目标，充分考虑学习者的特点，选择以下教学方法与策略：

1.教学方法：

（1）讲授法：教师通过生动的语言、形象的比喻，为学生讲解涡电流、电磁阻尼和电磁驱动的原理，帮助学生建立清晰的知识框架。

（2）讨论法：针对课程内容，组织学生进行小组讨论，鼓励学生提出问题、分享观点，培养学生的批判性思维和沟通能力。

（3）案例研究：选择具有代表性的实际案例，如电磁阻尼在汽车制动系统中的应用，让学生通过分析案例，掌握理论知识与实际应用之间的联系。

（4）项目导向学习：将学生分成小组，每组负责一个与涡电流、电磁阻尼和电磁驱动相关的项目，引导学生自主探究、合作完成任务。

2.教学活动：

（1）角色扮演：让学生扮演科学家、工程师等角色，模拟解决实际问题的过程，提高学生的实践能力。

（2）实验：设计一系列与课程内容相关的实验，如制作简易的电磁驱动装置，让学生亲自动手操作，增强对理论知识的理解。

（3）游戏：设计趣味性的物理游戏，如电磁迷宫，让学生在游戏中体验电磁现象，提高学习兴趣。

3.教学媒体和资源：

（1）PPT：制作精美的PPT课件，展示涡电流、电磁阻尼和电磁驱动的原理、实验过程等，便于学生直观地理解课程内容。

（2）视频：播放相关教学视频，如涡电流在实际应用中的原理演示，帮助学生更好地理解抽象的物理概念。

（3）在线工具：利用网络资源，如物理教学平台、虚拟实验室等，为学生提供丰富的学习资源，拓展学习空间。

（4）实物模型：展示与课程内容相关的实物模型，如电磁驱动装置，让学生更直观地了解电磁现象。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过学校在线学习平台，发布关于涡电流、电磁阻尼和电磁驱动的预习资料，包括PPT、视频和预习指导文档，明确预习目标和要求。

-设计预习问题：围绕“涡电流的形成与特点”，设计具有启发性的问题，如“涡电流是如何产生的？它在生活中的应用有哪些？”

-监控预习进度：通过平台数据跟踪学生的预习情况，并通过微信群与学生互动，解答预习中的疑问。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生按照预习要求，阅读资料，了解涡电流的基本概念。

-思考预习问题：学生尝试回答预习问题，记录自己的理解和新产生的疑问。

-提交预习成果：学生将笔记、思维导图或问题通过平台提交，与老师和同学分享。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生独立思考，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台和微信群进行资源共享和互动交流。

作用与目的：

-帮助学生提前接触新课内容，为课堂学习打下基础。

-培养学生的自主学习习惯和解决问题的初步能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过一个关于电磁驱动的实际案例视频，引出本节课的主题。

-讲解知识点：详细讲解涡电流的形成原理、电磁阻尼的计算和电磁驱动的应用。

-组织课堂活动：设计小组讨论、角色扮演（如模拟工程师解决实际问题）和实验操作，让学生在实践中加深理解。

-解答疑问：在课堂活动中，针对学生的疑问进行解答，并提供即时反馈。

学生活动：

-听讲并思考：学生认真听讲，对老师提出的问题进行积极思考。

-参与课堂活动：学生在小组讨论中积极发言，通过角色扮演和实验操作体验知识的应用。

-提问与讨论：学生勇于提出自己的疑问，参与课堂讨论，分享自己的想法。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过讲解，帮助学生理解课程重难点。

-实践活动法：通过动手操作，加深学生对知识点的理解。

-合作学习法：通过小组合作，培养学生的团队协作和沟通能力。

作用与目的：

-帮助学生深入理解涡电流、电磁阻尼和电磁驱动的知识点。

-通过实践活动，提高学生的动手能力和问题解决能力。

-增强学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据课程内容，布置相关的课后习题，巩固学习成果。

-提供拓展资源：向学生推荐相关的学术论文、在线课程和科普视频，供学有余力的学生进一步探索。

-反馈作业情况：及时批改作业，提供个性化反馈，帮助学生改进。

学生活动：

-完成作业：学生认真完成作业，巩固课堂所学。

-拓展学习：利用老师提供的资源，进行更深入的学习和思考。

-反思总结：学生对学习过程和作业完成情况进行反思，提出自我改进策略。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主完成作业，自我拓展学习。

-反思总结法：通过反思，帮助学生认识自身学习状态，促进自我提升。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上学到的知识和技能。

-拓宽学生的知识视野，激发学生的学习兴趣。

-培养学生的自我反思能力，促进个性化学习。拓展与延伸为了鼓励学生在课后进行自主学习和深入探究，以下提供与本节课内容相关的拓展阅读材料，旨在帮助学生巩固所学知识，拓宽视野，提高实践能力。

1.拓展阅读材料：

（1）《电磁学原理及其应用》

该书详细介绍了电磁学的基本原理，包括电磁感应、涡电流、电磁阻尼和电磁驱动等内容。书中结合大量实例，深入浅出地阐述了电磁学在日常生活和工程实践中的应用。

（2）《现代物理实验》

该书包含了一系列关于电磁学实验的实例，如电磁驱动实验、电磁阻尼实验等。通过这些实验，学生可以更直观地了解电磁现象，提高实验操作能力。

（3）《电磁兼容原理与应用》

该书介绍了电磁兼容的基本概念、原理及其在实际工程中的应用。学生可以通过阅读该书，了解电磁兼容性在电子设备设计中的重要性，以及涡电流、电磁阻尼等现象在电磁兼容性研究中的应用。

2.课后自主学习和探究：

（1）研究电磁驱动在生活中的应用，如电动车的电机、磁盘驱动器等，分析其工作原理和电磁驱动的作用。

（2）探究电磁阻尼在交通工具中的应用，如汽车制动系统、电梯制动系统等，了解电磁阻尼如何提高制动效果和安全性。

（3）了解涡电流在金属检测、无损检测等领域的应用，探讨涡电流检测技术的原理及其优缺点。

（4）研究电磁学在新能源领域的应用，如风力发电、电动汽车等，分析电磁学原理如何促进新能源技术的发展。

（5）关注电磁学在科研前沿的发展动态，如磁悬浮列车、电磁轨道炮等，了解电磁学在现代科技中的创新应用。重点题型整理1.计算题：涡电流产生的感应电动势

题目：一根长直导线以速度v在垂直于其自身的磁场B中运动，求导线中产生的感应电动势。

解答：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E=Blv，其中B为磁场强度，l为导线长度，v为导线速度。

2.计算题：电磁阻尼的计算

题目：一物体在磁场中运动，其速度方向与磁场方向垂直，已知物体质量m、电荷量q、磁场强度B、物体速度v，求物体受到的电磁阻尼力。

解答：电磁阻尼力F=Bqv，其中B为磁场强度，q为电荷量，v为物体速度。

3.计算题：电磁驱动力的大小

题目：一电流为I的直导线置于磁场中，导线长度为l，磁场强度为B，求导线受到的电磁驱动力。

解答：电磁驱动力F=Bil，其中B为磁场强度，I为电流，l为导线长度。

4.应用题：涡电流在实际应用中的计算

题目：一金属盘直径为D，转速为n，盘面内磁感应强度为B，求金属盘中产生的涡电流大小。

解答：涡电流大小I=(πD^2Bn)/(2ρ)，其中ρ为金属盘的电阻率。

5.分析题：电磁驱动装置的设计

题目：设计一个电磁驱动装置，使物体在水平面上做匀速直线运动。已知物体质量m、磁场强度B、电源电压U，求所需电流I和导线长度l。

解答：

（1）电磁驱动力F=Bil

（2）物体受到的摩擦力Ff=μmg，其中μ为摩擦系数，g为重力加速度

（3）为使物体做匀速直线运动，电磁驱动力等于摩擦力，即F=Ff

（4）将F=Bil和Ff=μmg代入，得到I=(μmg)/(Bl)

（5）由电源电压U和电流I，可求得导线长度l=U/(IR)，其中R为导线电阻

1.计算题：涡电流产生的感应电动势

涡电流产生的感应电动势计算关键在于掌握法拉第电磁感应定律。在实际应用中，涡电流现象广泛应用于金属探测器、感应炉等设备。例如，金属探测器通过涡电流检测金属物体，其原理即为涡电流产生的感应电动势。

2.计算题：电磁阻尼的计算

电磁阻尼计算涉及到磁场、电荷和速度等参数。在工程实践中，电磁阻尼应用于汽车的电磁制动系统、电梯的制动装置等。掌握电磁阻尼的计算方法有助于优化这些设备的设计。

3.计算题：电磁驱动力的大小

电磁驱动力是电磁学在工程应用中的一个重要概念，其计算涉及到磁场、电流和导线长度等因素。电磁驱动装置广泛应用于电动车、磁悬浮列车等交通工具。了解电磁驱动力的大小对于设计这些装置具有重要意义。

4.应用题：涡电流在实际应用中的计算

涡电流在实际应用中的计算需要结合具体场景，如金属盘的转速、直径、磁感应强度等因素。涡电流检测技术在无损检测、金属加工等领域具有广泛应用。

5.分析题：电磁驱动装置的设计

电磁驱动装置的设计涉及到多个参数，如物体质量、磁场强度、电源电压等。通过分析题，学生需要掌握电磁驱动力、摩擦力等概念，并能将这些知识应用于实际问题的解决。此类题目有助于培养学生的综合分析能力和创新思维。板书设计1.重点知识点：

①涡电流：涡电流的概念、产生条件、应用场景

②电磁阻尼：电磁阻尼的概念、计算方法、实际应用

③电磁驱动：电磁驱动的原理、计算公式、应用实例

2.重点词：

①涡电流：涡电流、感应电动势、金属盘、转速、磁感应强度

②电磁阻尼：电磁阻尼、摩擦力、磁场、速度、电荷量

③电磁驱动：电磁驱动、电磁力、电流、导线长度、磁场强度

3.重点句：

①涡电流：涡电流是由变化的磁场在导体中产生的感应电流。

②