渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)的優(yōu)秀課堂教案

1、關(guān)于渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)的優(yōu)秀課堂教案一、教分析本節(jié)是選學(xué)內(nèi)容，它是又一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在實(shí)際中有許多應(yīng)用?？?根據(jù)各校的實(shí)際情況或選講，或指導(dǎo)學(xué)生閱讀。渦流和自感現(xiàn)象以及許多現(xiàn)象一 樣，都有利弊兩個(gè)方面。教學(xué)中應(yīng)充分應(yīng)用這些實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生全面認(rèn)識(shí)和對(duì)待事 物的科學(xué)態(tài)度。二、學(xué)分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電路的基本常識(shí)以及電磁感應(yīng)的相關(guān)規(guī)律，學(xué)會(huì)判斷回路是否 會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流以及感應(yīng)電流的方向，而且還掌握了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與什么因素 有關(guān)。即已經(jīng)學(xué)會(huì)對(duì)自感現(xiàn)象的分析，但頭腦中沒(méi)有渦流這個(gè)概念而已，也沒(méi)有意 識(shí)到渦流現(xiàn)象，線圈本身也會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。學(xué)習(xí)中對(duì)渦流現(xiàn)象的解釋以及分 析是學(xué)生遇到的最大挑

2、戰(zhàn)。三、教目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1知道渦流是如何產(chǎn)生的。2知道渦流對(duì)我們有不利和有利的兩方面，以及如何利用和防止。3知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)。（二）過(guò)程與方法培養(yǎng)學(xué)生客觀、全面地認(rèn)識(shí)事物的科學(xué)態(tài)度。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)問(wèn)題。四、重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1渦流的概念及其應(yīng)用。2電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。教學(xué)難點(diǎn)：電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。五、教手段與略通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)六、教用具：電機(jī)、變壓器鐵芯、演示渦流生熱裝置（可拆變壓器）、電磁阻尼演示裝置 （示教電流表、微安表、彈簧、條形磁鐵），電磁驅(qū)動(dòng)演示裝置（ 形磁鐵、能繞 軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框）。七、

3、課安排 ： 1 時(shí)八、教過(guò)程（一）引入新課教師：出示電動(dòng)機(jī)、變壓器鐵芯，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察其鐵芯有什么特點(diǎn)？ 學(xué)生：它們的鐵芯都不是整塊金屬，而是由許多薄片疊合而成的。教師：為什么要這樣做呢？用一個(gè)整塊的金屬做鐵心不是更省事兒？學(xué)習(xí)了渦 流的知識(shí)，同學(xué)們就會(huì)知道其中的奧秘。（二）進(jìn)行新課1、渦流教師：演示 1渦流生熱實(shí)驗(yàn)。在可拆變壓器的一字鐵下面加一塊厚約 2 mm 的鐵板，鐵板垂直于鐵芯里磁感 線的方向。在原線圈接交流電。幾分鐘后，讓學(xué)生摸摸鐵芯和鐵板，比較它們的溫 度，給全班同學(xué)。學(xué)生：鐵板的溫度比鐵芯高。教師：為什么鐵芯和鐵板會(huì)發(fā)熱呢？原來(lái)在鐵芯和鐵板中有渦流產(chǎn)生。安排學(xué) 生閱讀教材，了解

4、什么叫渦流？學(xué)生：當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)線圈附近的導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電 流。這種電流看起來(lái)很像水的旋渦，所以叫做渦流。師生共同活動(dòng)：分析渦流的產(chǎn)生過(guò)程。分析：如圖所示，線圈接入反復(fù)變化的電流，某段時(shí)間內(nèi)，若電流變大，則其 磁場(chǎng)變強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場(chǎng)激發(fā)出感生電場(chǎng)。導(dǎo)體可以看作是由許 多閉合線圈組成的，在感生電場(chǎng)作用下，這些線圈中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生 渦旋狀的感應(yīng)電流。由于導(dǎo)體存在電阻，當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電熱， 這就是渦流的熱效應(yīng)。教師：課件演示，渦流的產(chǎn)生過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。教師：為什么鐵板的溫度比鐵芯高？學(xué)生：因?yàn)殍F板中的渦流很強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱。

5、而鐵芯中的渦流被限制在狹 窄的薄片之內(nèi)，回路的電阻很大，渦流大為減弱，渦流產(chǎn)生的熱量也減少。教師：同學(xué)們明白了為什么鐵芯用薄片疊合而成了嗎？學(xué)生：為了減少渦流損失的電能，同時(shí)也保護(hù)鐵芯不被燒壞。教師：下面大家閱讀教材，了解一下渦流在生產(chǎn)、生活、科技等方面的應(yīng)用。 2、電磁阻尼教師：下面我們看教材 30 頁(yè)上的“思考與討論”，分組討論，然后發(fā)表自己 的見(jiàn)解。學(xué)生：閱讀教材后，發(fā)表自己的看法。師生共同活動(dòng)，得出電磁阻尼的概念：導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力的方向總是 阻礙導(dǎo)體的.運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。教師：演示 2電磁阻尼。按照教材“做一做”中敘述的內(nèi)容，演示電表

6、指針在偏轉(zhuǎn)過(guò)程中受到的電磁阻 尼現(xiàn)象。學(xué)生觀察現(xiàn)象并解釋現(xiàn)象。演示 3如圖所示，彈簧下端懸掛一根磁鐵，將磁鐵托起到某高度后釋放， 磁鐵能振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來(lái)。如果在磁鐵下端放一固定線圈，磁鐵會(huì)很快停下 來(lái)。上述現(xiàn)象說(shuō)明了什么？學(xué)生：觀察現(xiàn)象并作出分析。當(dāng)磁鐵穿過(guò)固定的閉合線圈時(shí)，在閉合線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁 場(chǎng)會(huì)阻礙磁鐵和線圈靠近或離開(kāi)，也就是磁鐵振動(dòng)時(shí)除了空氣阻力外，還有線圈的 磁場(chǎng)力作為阻力，安培阻力較相對(duì)較大，因而磁鐵會(huì)很快停下來(lái)。3、電磁驅(qū)動(dòng)教師：感應(yīng)電流不僅會(huì)對(duì)導(dǎo)體產(chǎn)生阻尼作用，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)作用。 演示 4電磁驅(qū)動(dòng)。演示教材 31 頁(yè)的演示實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生觀察并解釋實(shí)驗(yàn)

7、現(xiàn)象。師生共同活動(dòng)，得出電磁驅(qū)動(dòng)的概念：磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn) 動(dòng)起來(lái)，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng)。教師：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)的原理工作的。簡(jiǎn)要介紹交流感應(yīng)電 動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程。（三）課堂、點(diǎn)評(píng)教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆 記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的 小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰(shuí)的更好，好在什么地方。點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。教師要放開(kāi)，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們 自己的知識(shí)框架。（

8、四）實(shí)例探究渦流的應(yīng)用【例 1】如圖所示是高頻焊接原理示意圖線圈中通以高頻變化的電流時(shí)，待 焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過(guò)焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬融 化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說(shuō)法正確的是（ ）A電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快B電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快C工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小D工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大解析：線圈中通以高頻變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流， 感應(yīng)電流的大小與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有關(guān)，電流變化的頻率越高，電流變化的越快，感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)就越大。A 選項(xiàng)正確。工件上焊

9、縫處的電阻大，電流產(chǎn)生的熱量就多， 選 項(xiàng)也正確。答案：AD【例 2】用絲線懸掛閉合金屬環(huán)，懸于 O ，虛線左邊有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，右邊沒(méi)有 磁場(chǎng)。金屬環(huán)的擺動(dòng)會(huì)很快停下來(lái)。試解釋這一現(xiàn)象。若整個(gè)空間都有向外的勻強(qiáng) 磁場(chǎng)，會(huì)有這種現(xiàn)象嗎？分析：只有左邊有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬環(huán)在穿越磁場(chǎng)邊界時(shí)，由于磁通量發(fā)生變 化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，于是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)很快停下來(lái)，這就是電磁阻尼現(xiàn) 象；空間都有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，穿過(guò)金屬環(huán)的磁通量反而不變化了，因此不產(chǎn)生感應(yīng)電 流，不會(huì)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)。（五）鞏固練習(xí)1如圖所示，一塊長(zhǎng)方形光滑鋁板水平放在桌面上，鋁板右端拼接一根與鋁 板等厚的條形磁鐵，一質(zhì)量分布均勻的閉合鋁環(huán)以初速度 從

10、板的左端沿中線向右 端滾動(dòng)，則（ ）A鋁環(huán)的滾動(dòng)速度將越來(lái)越小B鋁環(huán)將保持勻速滾動(dòng)C鋁環(huán)的運(yùn)動(dòng)將逐漸偏向條形磁鐵的 N 或 S 極D鋁環(huán)的運(yùn)動(dòng)速率會(huì)改變，但運(yùn)動(dòng)方向?qū)⒉粫?huì)發(fā)生改變答案：B2如圖所示，閉合金屬環(huán)從曲面上 h 高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè) 環(huán)的初速為零，摩擦不計(jì)，曲面處在圖示磁場(chǎng)中，則（ ）A若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度小于 hB若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度等于 hC若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度等于 D若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度小于 答案：BD3如圖所示，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以一定的初速度向 磁鐵方向運(yùn)動(dòng)，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運(yùn)動(dòng)，則小球的可能是（ ）A鐵 B木

11、C銅 D鋁答案：CD4如圖所示，圓形金屬環(huán)豎直固定穿套在光滑水平導(dǎo)軌上，條形磁鐵沿導(dǎo)軌 以初速度 v0 向圓環(huán)運(yùn)動(dòng)，其軸線在圓環(huán)圓心，與環(huán)面垂直，則磁鐵在穿過(guò)環(huán)過(guò)程 中，做_運(yùn)動(dòng)（選填“加速”、“勻速”或“減速”）答案：減速（六）作業(yè)1、認(rèn)真閱讀教材。2、思考并完成“問(wèn)題與練習(xí)”中的習(xí)題。（七）教學(xué)反思思維方法是解決問(wèn)題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò) 程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開(kāi)了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無(wú)源之 水、無(wú)本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。九、板書(shū)設(shè)計(jì)一、渦流當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)線圈附近的導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種 電流看起來(lái)很像

12、水的旋渦，所以叫做渦流。應(yīng)用：真空冶煉爐、探雷器、安檢門(mén)。二、電磁阻尼導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力的方向總是 阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。三、電磁驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn) 動(dòng)起來(lái)，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng)。十、資料袋1利用渦流加熱和熔煉金屬交變電流的磁場(chǎng)在金屬內(nèi)感應(yīng)的渦流能產(chǎn)生熱效應(yīng)。這種加熱方法與用燃料加 熱相比有很多優(yōu)點(diǎn)，除課本所述外還有：加熱效率高，達(dá)到 ；加熱速度 快；用不同頻率的交變電流可得到不同的加熱深度，這是因?yàn)闇u流在金屬內(nèi)不是均 勻分布的，越靠近金屬表面層電流越強(qiáng)，頻率越高這種現(xiàn)象越顯著，稱為“

13、趨膚效 應(yīng)”。工業(yè)上把感應(yīng)加熱依頻率分為四種：工頻（ Hz）；中頻（0.58 kHz；超 音頻（2060 Hz）；高頻（60600 kHz）。工頻交變電流直接由配電變壓器提供； 中頻交變電流由三相電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)中頻發(fā)電機(jī)或用可控硅逆變器產(chǎn)生；超音頻和高頻 交變電流由大功率電子管振蕩器產(chǎn)生。課本圖 16?41 畫(huà)的是無(wú)心式感應(yīng)熔爐，用途是熔煉鑄鐵、鋼、合金鋼和銅、鋁 等有色金屬.所用交變電流的頻率要隨坩鍋能容納的金屬質(zhì)量多少來(lái)選擇，以取得 最好的效果。例如： 5 kg 的用 20 kHz，100 kg 的用 2.5 kHz，5 t 的用 kHz 乃 至 50 kHz.感應(yīng)加熱法也廣泛用于鋼件的熱處理

14、，如淬火、回火、表面滲碳等例如齒 輪、軸等只需要將表面淬火提高硬度、增加耐磨性，可以把它放入通有高頻交流的 空心線圈中，表面層在幾秒鐘內(nèi)就可上升到淬火需要的高溫，顏色通紅，而其內(nèi)部 溫度升高很少。然后用水或其他淬火劑迅速冷卻就可以了其他的熱處理工藝可根 據(jù)需要的加熱深度選用中頻或工頻等。2渦流與節(jié)能炊具電磁灶我們知道，把塊狀的金屬放在變化的磁場(chǎng)中，或者讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，塊狀 金屬內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路，很像水的旋渦，叫渦 電流，簡(jiǎn)稱渦流.由于金屬電阻小，所以渦流很強(qiáng)，（如圖 所示）當(dāng)交流電通過(guò) 導(dǎo)線時(shí)，鐵芯中就產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流，這種強(qiáng)電流使鐵芯發(fā)熱，浪費(fèi)電能為了減少 損失，電機(jī)、變壓器等通常用具有絕緣層的薄硅鋼片疊壓制成鐵芯，使回路電阻增 大，減少渦流。在各種電機(jī)、變壓器中，渦流是有害的，我們要采取各種辦法來(lái)減弱它，其實(shí) 渦流也是可以利用的，工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐就是利用渦流來(lái)熔化、冶煉金屬的這 種冶煉方法速度快，溫度容易