2024-2025學(xué)年高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 7 渦輪流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動（3）教案 新人教版選修3-2

2024-2025學(xué)年高中物理第四章電磁感應(yīng)7渦輪流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動（3）教案新人教版選修3-2主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容來自《高中物理》第四章“電磁感應(yīng)”第7節(jié)，著重探討渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的內(nèi)容。首先，通過對渦電流的形成原理及其特點的學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解渦電流在實際應(yīng)用中的重要性。其次，分析電磁阻尼現(xiàn)象，結(jié)合學(xué)生已有知識，探討其與電阻、磁場的關(guān)系。此外，本節(jié)課還將引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)電磁驅(qū)動的原理，通過實例分析，讓學(xué)生了解電磁驅(qū)動在實際工程中的應(yīng)用。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系在于：學(xué)生在此之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)的基本概念，掌握了法拉第電磁感應(yīng)定律，了解了導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動會產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)課將引導(dǎo)學(xué)生將這些知識應(yīng)用于渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的研究，進(jìn)一步鞏固和拓展學(xué)生對電磁感應(yīng)知識的應(yīng)用。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)旨在培養(yǎng)學(xué)生以下幾方面的能力：首先，通過探究渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的原理，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，使學(xué)生能夠運(yùn)用物理知識解釋相關(guān)現(xiàn)象。其次，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律解決實際問題的能力，讓學(xué)生在實際情境中感受物理學(xué)科的魅力。此外，通過小組合作與討論，提高學(xué)生的溝通與協(xié)作能力，使學(xué)生學(xué)會傾聽、尊重他人意見。

在教學(xué)過程中，注重引導(dǎo)學(xué)生將理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。同時，鼓勵學(xué)生主動提出問題，勇于探索，形成批判性思維，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。這些核心素養(yǎng)目標(biāo)與新教材的要求相符，有助于提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)情分析本節(jié)課面向的是高中物理選修3-2的學(xué)生，他們已經(jīng)具備了一定的物理知識基礎(chǔ)，掌握了電磁感應(yīng)的基本概念和法拉第電磁感應(yīng)定律。在此基礎(chǔ)上，對學(xué)生進(jìn)行以下方面的學(xué)情分析：

1.學(xué)生層次分析：

（1）知識層次：學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)了解了磁場與電流之間的關(guān)系，能夠運(yùn)用電磁感應(yīng)原理解釋一些簡單的現(xiàn)象。然而，對于渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動等較為復(fù)雜的電磁現(xiàn)象，學(xué)生的理解可能尚顯不足。

（2）能力層次：學(xué)生在解決問題的能力上，具備一定的邏輯思維和分析能力，但在將理論知識應(yīng)用于實際問題的解決中，可能存在一定的困難。

（3）素質(zhì)層次：學(xué)生在團(tuán)隊合作、溝通表達(dá)方面，具有一定的素質(zhì)基礎(chǔ)，但在批判性思維和創(chuàng)新意識方面，仍有待提高。

2.學(xué)生知識、能力、素質(zhì)方面分析：

（1）知識方面：學(xué)生在電磁感應(yīng)領(lǐng)域，已經(jīng)具備了一定的知識儲備，但在本節(jié)課涉及的新知識點，如渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動等方面，可能存在理解上的困難。

（2）能力方面：學(xué)生在解決實際問題時，可能缺乏將理論知識與實際問題相結(jié)合的能力，需要教師在教學(xué)過程中給予引導(dǎo)和培養(yǎng)。

（3）素質(zhì)方面：學(xué)生在團(tuán)隊合作、溝通表達(dá)方面表現(xiàn)良好，但在創(chuàng)新意識和批判性思維方面，可能需要教師進(jìn)行有針對性的引導(dǎo)和訓(xùn)練。

3.學(xué)生行為習(xí)慣分析：

（1）學(xué)習(xí)態(tài)度：學(xué)生對待物理學(xué)科的學(xué)習(xí)態(tài)度積極，對新知識充滿好奇心，有利于本節(jié)課的教學(xué)。

（2）學(xué)習(xí)習(xí)慣：學(xué)生已經(jīng)養(yǎng)成了預(yù)習(xí)、聽講、復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，有利于本節(jié)課知識的吸收和掌握。

（3）課堂參與度：學(xué)生在課堂上能夠積極參與討論，有利于營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。

4.對課程學(xué)習(xí)的影響：

（1）正面影響：學(xué)生的積極態(tài)度和良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，有利于本節(jié)課的教學(xué)效果。

（2）負(fù)面影響：學(xué)生在創(chuàng)新意識和批判性思維方面的不足，可能會影響對課程內(nèi)容的深入理解和拓展。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)方法與策略為了實現(xiàn)本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，充分考慮學(xué)習(xí)者的特點，選擇以下教學(xué)方法與策略：

1.教學(xué)方法：

（1）講授法：教師通過生動的語言、形象的比喻，為學(xué)生講解渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的原理，幫助學(xué)生建立清晰的知識框架。

（2）討論法：針對課程內(nèi)容，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，鼓勵學(xué)生提出問題、分享觀點，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和溝通能力。

（3）案例研究：選擇具有代表性的實際案例，如電磁阻尼在汽車制動系統(tǒng)中的應(yīng)用，讓學(xué)生通過分析案例，掌握理論知識與實際應(yīng)用之間的聯(lián)系。

（4）項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)：將學(xué)生分成小組，每組負(fù)責(zé)一個與渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動相關(guān)的項目，引導(dǎo)學(xué)生自主探究、合作完成任務(wù)。

2.教學(xué)活動：

（1）角色扮演：讓學(xué)生扮演科學(xué)家、工程師等角色，模擬解決實際問題的過程，提高學(xué)生的實踐能力。

（2）實驗：設(shè)計一系列與課程內(nèi)容相關(guān)的實驗，如制作簡易的電磁驅(qū)動裝置，讓學(xué)生親自動手操作，增強(qiáng)對理論知識的理解。

（3）游戲：設(shè)計趣味性的物理游戲，如電磁迷宮，讓學(xué)生在游戲中體驗電磁現(xiàn)象，提高學(xué)習(xí)興趣。

3.教學(xué)媒體和資源：

（1）PPT：制作精美的PPT課件，展示渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的原理、實驗過程等，便于學(xué)生直觀地理解課程內(nèi)容。

（2）視頻：播放相關(guān)教學(xué)視頻，如渦電流在實際應(yīng)用中的原理演示，幫助學(xué)生更好地理解抽象的物理概念。

（3）在線工具：利用網(wǎng)絡(luò)資源，如物理教學(xué)平臺、虛擬實驗室等，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源，拓展學(xué)習(xí)空間。

（4）實物模型：展示與課程內(nèi)容相關(guān)的實物模型，如電磁驅(qū)動裝置，讓學(xué)生更直觀地了解電磁現(xiàn)象。教學(xué)實施過程1.課前自主探索

教師活動：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過學(xué)校在線學(xué)習(xí)平臺，發(fā)布關(guān)于渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的預(yù)習(xí)資料，包括PPT、視頻和預(yù)習(xí)指導(dǎo)文檔，明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。

-設(shè)計預(yù)習(xí)問題：圍繞“渦電流的形成與特點”，設(shè)計具有啟發(fā)性的問題，如“渦電流是如何產(chǎn)生的？它在生活中的應(yīng)用有哪些？”

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過平臺數(shù)據(jù)跟蹤學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，并通過微信群與學(xué)生互動，解答預(yù)習(xí)中的疑問。

學(xué)生活動：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生按照預(yù)習(xí)要求，閱讀資料，了解渦電流的基本概念。

-思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生嘗試回答預(yù)習(xí)問題，記錄自己的理解和新產(chǎn)生的疑問。

-提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將筆記、思維導(dǎo)圖或問題通過平臺提交，與老師和同學(xué)分享。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵學(xué)生獨立思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺和微信群進(jìn)行資源共享和互動交流。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前接觸新課內(nèi)容，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣和解決問題的初步能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動：

-導(dǎo)入新課：通過一個關(guān)于電磁驅(qū)動的實際案例視頻，引出本節(jié)課的主題。

-講解知識點：詳細(xì)講解渦電流的形成原理、電磁阻尼的計算和電磁驅(qū)動的應(yīng)用。

-組織課堂活動：設(shè)計小組討論、角色扮演（如模擬工程師解決實際問題）和實驗操作，讓學(xué)生在實踐中加深理解。

-解答疑問：在課堂活動中，針對學(xué)生的疑問進(jìn)行解答，并提供即時反饋。

學(xué)生活動：

-聽講并思考：學(xué)生認(rèn)真聽講，對老師提出的問題進(jìn)行積極思考。

-參與課堂活動：學(xué)生在小組討論中積極發(fā)言，通過角色扮演和實驗操作體驗知識的應(yīng)用。

-提問與討論：學(xué)生勇于提出自己的疑問，參與課堂討論，分享自己的想法。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過講解，幫助學(xué)生理解課程重難點。

-實踐活動法：通過動手操作，加深學(xué)生對知識點的理解。

-合作學(xué)習(xí)法：通過小組合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作和溝通能力。

作用與目的：

-幫助學(xué)生深入理解渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的知識點。

-通過實踐活動，提高學(xué)生的動手能力和問題解決能力。

-增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊合作意識和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

-布置作業(yè)：根據(jù)課程內(nèi)容，布置相關(guān)的課后習(xí)題，鞏固學(xué)習(xí)成果。

-提供拓展資源：向?qū)W生推薦相關(guān)的學(xué)術(shù)論文、在線課程和科普視頻，供學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)一步探索。

-反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，提供個性化反饋，幫助學(xué)生改進(jìn)。

學(xué)生活動：

-完成作業(yè)：學(xué)生認(rèn)真完成作業(yè)，鞏固課堂所學(xué)。

-拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的資源，進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)和思考。

-反思總結(jié)：學(xué)生對學(xué)習(xí)過程和作業(yè)完成情況進(jìn)行反思，提出自我改進(jìn)策略。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)，自我拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：通過反思，幫助學(xué)生認(rèn)識自身學(xué)習(xí)狀態(tài)，促進(jìn)自我提升。

作用與目的：

-鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的知識和技能。

-拓寬學(xué)生的知識視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-培養(yǎng)學(xué)生的自我反思能力，促進(jìn)個性化學(xué)習(xí)。拓展與延伸為了鼓勵學(xué)生在課后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和深入探究，以下提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料，旨在幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，拓寬視野，提高實踐能力。

1.拓展閱讀材料：

（1）《電磁學(xué)原理及其應(yīng)用》

該書詳細(xì)介紹了電磁學(xué)的基本原理，包括電磁感應(yīng)、渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動等內(nèi)容。書中結(jié)合大量實例，深入淺出地闡述了電磁學(xué)在日常生活和工程實踐中的應(yīng)用。

（2）《現(xiàn)代物理實驗》

該書包含了一系列關(guān)于電磁學(xué)實驗的實例，如電磁驅(qū)動實驗、電磁阻尼實驗等。通過這些實驗，學(xué)生可以更直觀地了解電磁現(xiàn)象，提高實驗操作能力。

（3）《電磁兼容原理與應(yīng)用》

該書介紹了電磁兼容的基本概念、原理及其在實際工程中的應(yīng)用。學(xué)生可以通過閱讀該書，了解電磁兼容性在電子設(shè)備設(shè)計中的重要性，以及渦電流、電磁阻尼等現(xiàn)象在電磁兼容性研究中的應(yīng)用。

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究：

（1）研究電磁驅(qū)動在生活中的應(yīng)用，如電動車的電機(jī)、磁盤驅(qū)動器等，分析其工作原理和電磁驅(qū)動的作用。

（2）探究電磁阻尼在交通工具中的應(yīng)用，如汽車制動系統(tǒng)、電梯制動系統(tǒng)等，了解電磁阻尼如何提高制動效果和安全性。

（3）了解渦電流在金屬檢測、無損檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用，探討渦電流檢測技術(shù)的原理及其優(yōu)缺點。

（4）研究電磁學(xué)在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用，如風(fēng)力發(fā)電、電動汽車等，分析電磁學(xué)原理如何促進(jìn)新能源技術(shù)的發(fā)展。

（5）關(guān)注電磁學(xué)在科研前沿的發(fā)展動態(tài)，如磁懸浮列車、電磁軌道炮等，了解電磁學(xué)在現(xiàn)代科技中的創(chuàng)新應(yīng)用。重點題型整理1.計算題：渦電流產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

題目：一根長直導(dǎo)線以速度v在垂直于其自身的磁場B中運(yùn)動，求導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。

解答：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢E=Blv，其中B為磁場強(qiáng)度，l為導(dǎo)線長度，v為導(dǎo)線速度。

2.計算題：電磁阻尼的計算

題目：一物體在磁場中運(yùn)動，其速度方向與磁場方向垂直，已知物體質(zhì)量m、電荷量q、磁場強(qiáng)度B、物體速度v，求物體受到的電磁阻尼力。

解答：電磁阻尼力F=Bqv，其中B為磁場強(qiáng)度，q為電荷量，v為物體速度。

3.計算題：電磁驅(qū)動力的大小

題目：一電流為I的直導(dǎo)線置于磁場中，導(dǎo)線長度為l，磁場強(qiáng)度為B，求導(dǎo)線受到的電磁驅(qū)動力。

解答：電磁驅(qū)動力F=Bil，其中B為磁場強(qiáng)度，I為電流，l為導(dǎo)線長度。

4.應(yīng)用題：渦電流在實際應(yīng)用中的計算

題目：一金屬盤直徑為D，轉(zhuǎn)速為n，盤面內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求金屬盤中產(chǎn)生的渦電流大小。

解答：渦電流大小I=(πD^2Bn)/(2ρ)，其中ρ為金屬盤的電阻率。

5.分析題：電磁驅(qū)動裝置的設(shè)計

題目：設(shè)計一個電磁驅(qū)動裝置，使物體在水平面上做勻速直線運(yùn)動。已知物體質(zhì)量m、磁場強(qiáng)度B、電源電壓U，求所需電流I和導(dǎo)線長度l。

解答：

（1）電磁驅(qū)動力F=Bil

（2）物體受到的摩擦力Ff=μmg，其中μ為摩擦系數(shù)，g為重力加速度

（3）為使物體做勻速直線運(yùn)動，電磁驅(qū)動力等于摩擦力，即F=Ff

（4）將F=Bil和Ff=μmg代入，得到I=(μmg)/(Bl)

（5）由電源電壓U和電流I，可求得導(dǎo)線長度l=U/(IR)，其中R為導(dǎo)線電阻

1.計算題：渦電流產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

渦電流產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢計算關(guān)鍵在于掌握法拉第電磁感應(yīng)定律。在實際應(yīng)用中，渦電流現(xiàn)象廣泛應(yīng)用于金屬探測器、感應(yīng)爐等設(shè)備。例如，金屬探測器通過渦電流檢測金屬物體，其原理即為渦電流產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。

2.計算題：電磁阻尼的計算

電磁阻尼計算涉及到磁場、電荷和速度等參數(shù)。在工程實踐中，電磁阻尼應(yīng)用于汽車的電磁制動系統(tǒng)、電梯的制動裝置等。掌握電磁阻尼的計算方法有助于優(yōu)化這些設(shè)備的設(shè)計。

3.計算題：電磁驅(qū)動力的大小

電磁驅(qū)動力是電磁學(xué)在工程應(yīng)用中的一個重要概念，其計算涉及到磁場、電流和導(dǎo)線長度等因素。電磁驅(qū)動裝置廣泛應(yīng)用于電動車、磁懸浮列車等交通工具。了解電磁驅(qū)動力的大小對于設(shè)計這些裝置具有重要意義。

4.應(yīng)用題：渦電流在實際應(yīng)用中的計算

渦電流在實際應(yīng)用中的計算需要結(jié)合具體場景，如金屬盤的轉(zhuǎn)速、直徑、磁感應(yīng)強(qiáng)度等因素。渦電流檢測技術(shù)在無損檢測、金屬加工等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

5.分析題：電磁驅(qū)動裝置的設(shè)計

電磁驅(qū)動裝置的設(shè)計涉及到多個參數(shù)，如物體質(zhì)量、磁場強(qiáng)度、電源電壓等。通過分析題，學(xué)生需要掌握電磁驅(qū)動力、摩擦力等概念，并能將這些知識應(yīng)用于實際問題的解決。此類題目有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力和創(chuàng)新思維。板書設(shè)計1.重點知識點：

①渦電流：渦電流的概念、產(chǎn)生條件、應(yīng)用場景

②電磁阻尼：電磁阻尼的概念、計算方法、實際應(yīng)用

③電磁驅(qū)動：電磁驅(qū)動的原理、計算公式、應(yīng)用實例

2.重點詞：

①渦電流：渦電流、感應(yīng)電動勢、金屬盤、轉(zhuǎn)速、磁感應(yīng)強(qiáng)度

②電磁阻尼：電磁阻尼、摩擦力、磁場、速度、電荷量

③電磁驅(qū)動：電磁驅(qū)動、電磁力、電流、導(dǎo)線長度、磁場強(qiáng)度

3.重點句：

①渦電流：渦電流是由變化的磁場在導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流。

②