渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動+教學設(shè)計 高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊+

2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動教學目標1.了解感生電場，知道感生電動勢產(chǎn)生的原因。2.知道渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的概念和現(xiàn)象3.通過對渦流實例的分析，了解渦流現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。重難點重點：知道渦流、電磁驅(qū)動、電磁阻尼的應(yīng)用難點：感生電場的產(chǎn)生與理解學習任務(wù)一電磁感應(yīng)中的感生電場[物理觀念]思考與討論：燈亮了，一定有了電流。磁場變化使閉合電路中的導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，這些電荷定向移動的作用力是什么力呢？是洛倫茲力嗎？是靜電力（靜電力有什么特點）嗎？一、感生電場1、感生電場:由______在周圍空間激發(fā)例1.(感生電動勢)(多選)某空間中存在如圖所示的磁場,當磁感應(yīng)強度變化時,在垂直于磁場的方向上會產(chǎn)生感生電場,下列有關(guān)磁感應(yīng)強度的變化與感生電場的方向的關(guān)系描述正確的是()A.當磁感應(yīng)強度均勻增大時,感生電場的方向從上向下看應(yīng)為順時針方向B.當磁感應(yīng)強度均勻增大時,感生電場的方向從上向下看應(yīng)為逆時針方向C.當磁感應(yīng)強度均勻減小時,感生電場的方向從上向下看應(yīng)為順時針方向D.當磁感應(yīng)強度均勻減小時,感生電場的方向從上向下看應(yīng)為逆時針方向?qū)W習任務(wù)二渦流[科學探究]如果在變化磁場中的環(huán)不斷增粗直到變成一圓盤、圓柱還會有感應(yīng)電流產(chǎn)生嗎？是什么形狀的呢？觀看視頻、閱讀課本找出答案，看一看這種現(xiàn)象還有那些應(yīng)用，如何利用和防止。二、渦流1．定義：渦流：當線圈中的電流隨時間變化時，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生________，電流很像水中的漩渦，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流．2．應(yīng)用(1)渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用：如真空冶煉爐、電磁爐。(2)渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用：如探雷器、安檢門。3．防止電動機、變壓器等設(shè)備中為防止鐵芯中渦流過大而導(dǎo)致浪費能量，損壞電器，應(yīng)采取如下措施:(1)途徑一：增大鐵芯材料的_________。(2)途徑二：用相互_________的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯。例2(多選)圖2-3-5中四個圖都與渦流有關(guān),其中說法正確的是()A.真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置B.自制金屬探測器是利用地磁場來進行探測的C.電磁爐工作時在它的面板上產(chǎn)生渦流加熱食物D.變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊合而成是為了減小渦流學習任務(wù)三電磁阻尼和電磁驅(qū)動[科學探究]我們發(fā)現(xiàn)磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電流不僅發(fā)熱，還有力的作用，你能用手頭的材料制作的儀器來驅(qū)動小車運動嗎？比一比哪個組的小車跑的更快三、電磁阻尼和電磁驅(qū)動1．電磁阻尼(1)產(chǎn)生：當導(dǎo)體在磁場中運動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是_________導(dǎo)體的運動的現(xiàn)象。(2)應(yīng)用：電學儀表中利用_________使指針很快地停下來，便于讀數(shù)。2．電磁驅(qū)動(1)產(chǎn)生：如果磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生_________，使導(dǎo)體受到_________的作用而運動起來。(2)應(yīng)用：交流感應(yīng)電動機例3.渦流、電磁驅(qū)動和電磁阻尼都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,三者常常有緊密聯(lián)系.下列說法正確的是()A.圖甲中,如果在上、下振動的磁鐵下固定一個鋁板,磁鐵會很快靜止下來,這屬于電磁阻尼現(xiàn)象B.圖甲中,如果在上、下振動的磁鐵下固定一個鋁板,磁鐵振動時,鋁板中會產(chǎn)生渦流,渦流對磁鐵總有排斥作用C.圖乙中,豎直放置的蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動后,同軸的閉合線圈會與蹄形磁鐵同向轉(zhuǎn)動,這屬于電磁阻尼現(xiàn)象D.圖乙中,蹄形磁鐵勻速轉(zhuǎn)動時間足夠長,閉合線圈的轉(zhuǎn)速可以大于蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)速變式零刻度在表盤正中間的電流計,非常靈敏,通入電流后,線圈所受的安培力和螺旋彈簧的彈力達到平衡時,指針在示數(shù)附近擺動,很難停下,使讀數(shù)變得困難.在指針轉(zhuǎn)軸上裝上的扇形鋁框或扇形鋁板,在合適區(qū)域加上磁場,可以解決此困難.圖中合理的是深入思考：1、無線電力傳輸擺脫了電線的煩惱，沒什么還沒有廣泛普及呢？2、我們看到的圓盤電磁加速的最終速度有哪些限制呢？3、電磁驅(qū)動和電磁阻尼還有可能會有那些應(yīng)用呢？1.(感生電動勢)(多選)下列說法正確的是()A.變化的磁場可以使閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流B.在沒有導(dǎo)體的空間中,變化的磁場不會產(chǎn)生感生電場C.恒定的磁場也能在周圍空間產(chǎn)生感生電場D.感生電場的方向可以用楞次定律來判定2.(渦流的應(yīng)用)(多選)某中學每次段考監(jiān)考老師都會手持金屬探測器安檢.實物及其結(jié)構(gòu)原理簡化圖如圖甲、乙所示.探測器運用的是電磁感應(yīng)原理,發(fā)射線圈(外環(huán))可以產(chǎn)生垂直于線圈平面且大小和方向均變化的磁場,內(nèi)環(huán)線圈是接收線圈,用來收集被查金屬物發(fā)出的磁場,隨著發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場反復(fù)變化,它會與所遇的金屬物發(fā)生作用,導(dǎo)致金屬物自身也會產(chǎn)生微弱的磁場,來自金屬物的磁場進入內(nèi)環(huán)線圈被接收到后,檢測器會發(fā)出報警聲.下列說法中正確的是()A.若發(fā)射線圈產(chǎn)生向下且增強的磁場,則金屬物產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的方向豎直向上B.若發(fā)射線圈產(chǎn)生向下且增強的磁場,則金屬物中的渦流方向從上往下看是順時針方向C.金屬物發(fā)出的磁場穿過接收線圈時,接收線圈會產(chǎn)生微弱的電流,此類探測器相應(yīng)的元件就是依據(jù)這一電流進行報警的D.如果金屬物中某時刻發(fā)出向上的磁場,那接收線圈中的感應(yīng)電流方向從上往下看是沿逆時針方向3.(電磁驅(qū)動)(多選)1824年,法國物理學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”.實驗中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖2-3-13所示,實驗中發(fā)現(xiàn),當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時,磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來,但略有滯后.下列說法正確的是()A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B.圓盤內(nèi)的渦流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C.在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動小結(jié)：今天的收獲2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動課后反思本節(jié)課以趣味演示實驗開始，激發(fā)學生的好奇心，引導(dǎo)學生思考所學知識，嘗試分析解決問題。學生對于渦流概念的理解是很抽象，所以在對渦流的概念教學時通過簡化模型法將渦流的概念引入具體化直觀化，從而幫學生更助好理解渦流的的概念。通過演示實驗，引導(dǎo)學生觀察現(xiàn)象、分析實驗。培養(yǎng)學生客觀、全面地認識事物的科學態(tài)度。讓學生體會到，正是由于線圈中交變電流產(chǎn)生的變化磁場，在空間激發(fā)感生電場，而這個感生電場是渦旋狀的。一旦在此空間中存在閉合的導(dǎo)體，該電場對導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷就有力的作用，從而形成渦流。展示金屬探測器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學生深入探索身邊的電子設(shè)備，從表象到內(nèi)在，這也是學生們的思維發(fā)展的方向。學生們對渦流的利用和防止的興趣很大，借助學生的興趣，將知識應(yīng)用于具體的像安監(jiān)門之類的生活場景。學生們動手做電磁驅(qū)動的小車，是對之前所學知識的綜合應(yīng)用，既要考慮電磁感應(yīng)的里的問題，還要考慮摩擦等因素，學生實驗時簡化過程，突出電磁感應(yīng)的主要影響因素，自己分析原因，就是對知識的深化應(yīng)用。借助之