涡流教学设计

《涡流电磁阻尼和电磁驱动》教学设计【教学目标】1、知识目标（1）、知道涡流是怎么产生的；（2）、了解涡流现象的利用和危害；（3）、通过对涡流的实例分析，了解涡流现象的生产和生活中的应用；（4）、了解电磁阻尼和电磁驱动，能分析实例。2、过程与方法（1）、用实验的方法引入新课，激发学生的求知欲；（2）、用旧知识分析新问题，分析请涡流产生的原因；（3）、利用理论联系实际的方法，加深理解涡流、电磁阻尼和电磁驱动。3、情感态度价值观（1）、通过演示实验和对实验的分析，培养学生的观察和推理能力；（2）、通过实践活动培养学生的团队精神，体验物理世界的神奇；（3）、从观察现象分析原因并加以运用，让学生体验成功的喜悦，树立学好物理的信心。【教学重点】知道涡流产生原理及其应用。【教学难点】分析电磁阻尼和电磁驱动现象。【教学用具】自制跳环实验教具（可拆卸变压器、铝环、无极调速器、木箱）、电磁炉、玻璃碗、铁腕、蜡烛、食用油、泡沫板、二极管、自制电磁阻尼、驱动演示仪。【教学过程】一、创设情景——引入新课教师演示实验：利用自制的跳环魔术演示涡流的机械效应。提出问题：铝环为什么会受控制？激发学生的好奇心。让学生带着问题来学习今天的内容。二、实验演示——引出涡流老师提问：家里平时怎么用电磁炉做饭呢？学生回答：把锅放在电磁炉上通电就可以了。老师提问：做完饭后电磁炉的面板烫吗？能用手摸吗？学生回答：面板很烫，不能用手摸。演示实验：将泡沫板粘在纸板上，泡沫板的四角再粘四小块泡沫板，放在电磁炉上。先将玻璃碗放在纸板上，侧面抹上食用油，底部撒上事先削好的蜡烛片，接通电源看是否会有现象发生，观察后无现象。再将铁碗放在电磁炉上，同样侧面抹上食用油底部撒上蜡烛片，接通电源。学生很快会观察到铁碗中冒出白烟，倾斜铁碗，可以看到蜡烛融化，铁碗很烫。三、理论分析——探究涡流现象的存在老师提问：实验中泡沫板与面板接触了吗？学生回答：没有。老师拿起泡沫板让学生观察，可以看到泡沫板完好无损。让学生上来摸一下面板，（学生不敢摸，用手指挨一下迅速离开，发现不烫后，将手放心的放在面板上，一脸不相信。）老师提问：面板烫吗？学生回答：不烫。其他同学不相信，再让一个同学上来体验。老师提问：铁碗温度升高了，内能增加了，是热传递吗？由于面板是凉的，泡沫板是完好的。学生回答：不是热传递。老师提问：焦耳定律的内容。学生回答：焦耳定律的内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比跟导体的电阻及通电时间成正比。引导学生大胆的猜想：铁碗的内能增加，是因为铁碗中有电流。演示实验，验证猜想将连有灯泡的线圈放在面板的上方，让学生观察现象。实验现象：灯泡发光了。（学生感到很神奇）揭秘电磁炉，电磁炉通的是220V，50Hz的交流电，线圈内通有变化的电流，变化的电流周围有变化的磁场，根据麦克斯韦的电磁波理论可知，变化的磁场会在其周围空间激发感生电场，铁碗是闭合导体，铁碗中的自由电荷在感生电场的作用下定向移动形成电流，铁碗中产生的感应电流我们把它叫涡流。1、定义：在变化的磁场中任何导体都会产生像水中漩涡一样的感应电流，我们把它叫涡电流，简称涡流。总结实验----分析涡流热效应。分析上面实验可知：涡流和其他电流一样要产生热量，涡流也有热效应。2、涡流热效应的应用：真空冶炼炉、高频焊接机、电磁炉等。分析真空冶炼炉原理：线圈中通反复变化的电流，炉内的金属产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，该装置可以在真空中进行，能冶炼出高质量的合金。3.涡流的危害：老师展示变压器铁芯。变压器或电机机芯并不是有整块金属，而是有彼此绝缘的薄硅钢片叠合而成。老师提问：这样的目的是什么？学生回答：是为了增大电阻。总结：目的是为了增大电阻，减小涡流，减少铁芯内产生的热量，避免热量过多损坏用电器。学生活动：使用金属探测器，探测同学身上的金属。学生分析：金属探测器的工作原理。四、实验演示----引出电磁阻尼我们学习了涡流的热效应，涡流还有其它效应么？让学生观察演示仪器。老师提问：仪器两侧的区别是什么？学生回答：一侧粘有磁铁，另一侧没有。老师简单的介绍仪器。老师提问：用相同的力度同时拨动两个铝罐，哪个铝罐会先停下来？学生猜想：同时停下来，或其中某一个先停下来。学生观察现象：紧挨磁铁的铝罐很快停下来，没磁铁的一侧要很长时间才能停下来。老师提问：为什么紧挨磁铁的铝罐很快停下来，是这一侧摩擦力大么？将两个铝罐拨到无磁铁的一侧，再用相同的力度拨动，学生会看到，两个铝罐几乎同时停下来，说明不是摩擦力的原因。老师引导学生分析现象：铝罐在磁场中运动，铝罐中产生感应电流，感应电流是铝罐收到安培力，安培力阻碍铝罐转动，是铝罐快速停下来——引出电磁阻尼。1、电磁阻尼：导体在磁场中运动时，导体中产生的感应电流使导体受到安培力,而安培力总是阻碍导体的运动的现象。2、电磁阻尼的应用：磁电式电表中缠绕线圈的铝框；电磁制动器等。学生活动：分析微安表运输时用导体将正负接线柱连在一起的作用。不连接时晃动指针使其偏转，连上线后再次晃动，比较两种情况的偏转角度。老师引导学生分析现象：连上线后线圈与导体形成闭合回路，线圈运动切割磁感线，回路中产生感应电流，感应电流使线圈受安培力，安培力阻碍线圈运动。五、实验演示——引出电磁驱动提出问题：转动木盘，上面的铝棒会随之快速转动，两个木块是固定在铝棒上的，也会随之快速转动，铝罐会出现什么现象？学生猜想：都会静止或都会转动，或一静一动。演示实验，学生观察现象：有磁铁的一侧，铝罐随之转动，但没有磁铁转动快；无磁铁一侧，铝罐始终处于静止状态。提出问题：是什么力驱使有磁铁一侧的铝罐转动呢？是风么？学生回答：不是风力，因为另一侧铝罐始终静止。老师引导学生分析现象：磁场相对铝罐转动，铝罐中产生感应电流，感应电流使铝罐受到安培力，安培力驱使铝罐转动起来。1、电磁驱动：磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体跟着磁场运动起来，这种作用称为电磁驱动。2、电磁驱动的应用：交流感应电动机,车内的速度计等。六、揭秘跳环魔术盒内安装的是变压器，变压器通220V，50Hz的交流电，铝环套在铁芯上，穿过铝环的磁场是变化的，铝环中产生感应电流，感应电流使铝环受到安培力，安培力促使铝环向上运动，又安装了无极变速开关，可以控制电流的大小，从而可以控制铝环受到的安培力，所以出现了铝环可以向上、向下运动。七、课堂练习1、如图所示，水平方向的磁场垂直于光滑曲面，闭合小金属环从高h的曲面上端无初速滑下，又沿曲面的另一侧上升，则(

)

A．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度小于hB．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度大于hC．若是非匀强磁场，环在左侧上升高度等于hD．若是非匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h2、如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述这可能正确的是：（

）

A、A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的；

B、A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的；

C、A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的；

D、A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的。3、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量，将金属融化，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4、如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（

）A．A、B两点在同一水平线B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环将做等幅摆动5、如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（

）A．铁

B．木C．铜

D．铝

八、课堂小结1、涡流的产生、热效应的应用及危害。2、电磁阻尼及其应用3、电磁驱动及其应用九、课后作业1、整理本节课笔记。2、完成课后3、4、5题。【教学反思】1、要重视科学探究、突出实验：在本节课中，创设了跳环魔术引课，激发学生探究欲望。同时根据学生已有的知识特点，引入铝罐实验分析电磁阻尼和电磁驱动现象，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