人教版 (2019)选择性必修 第二册涡流、电磁阻尼和电磁驱动表格教案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册涡流、电磁阻尼和电磁驱动表格教案，共3页。教案主要包含了 电磁驱动和电磁阻尼，两种情况的能量转化分析，电磁驱动和电磁阻尼的基本运用，课堂总结等内容，欢迎下载使用。
课程基本信息
学科
物理
年级
高二年级
学期
春季
课题
电磁驱动和电磁阻尼
教科书
书 名：高中物理选择性必修2
出版社：人民教育出版社 出版日期：2021年7月
教学目标
了解电磁驱动和电磁阻尼的概念。
掌握电磁驱动和电磁阻尼在实践问题中的应用。
教学内容
教学重点：
1. 电磁驱动和电磁阻尼是一对矛盾的统一体。
2. 掌握电磁驱动和电磁阻尼的应用。
教学难点：
1. 电磁驱动和电磁阻尼的应用。
教学过程
一、 电磁驱动和电磁阻尼
1.电磁驱动
如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用就是电磁驱动。
2.电磁阻尼
当导体在磁场中运动时，如电路中出现感应电流，此感应电流会受到安培力作用，安培力的作用总是阻碍导体的运动，这种现象叫做电磁阻尼。
如图所示，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的变化，因而线圈会跟着一起转动。
从动力学的观点来看，线圈中产生的感应电流受到的安培力是使线圈转动起来的动力，对线圈而言是电磁驱动；而线圈对磁铁的作用力对磁铁的转动起阻碍作用，对磁铁而言是电磁阻尼，因此电磁驱动和电磁阻尼是矛盾的两个方面，不可分割。
电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为电能最终转化为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能而对外做功。
如图所示，光滑的导体棒和固定在水平面的导轨构成闭合回路，虚线右侧区域充满足够大的磁场，分析以下两种情况，安培力对导体棒运动产生的作用效果。
1.给导体棒一个向右或者向左的初速度。
2.若导体棒静止，磁场突然向右运动。
1.给导体棒一个向右或者向左的初速度。
安培力阻碍导体棒运动，是阻力，这就是电磁阻尼。
2.若导体棒静止，磁场突然向右运动。
安培力帮助导体棒运动，是动力，这就是电磁驱动。
总之，感应电流的安培力总是阻碍磁场和导体棒之间的相对运动，既可以是阻力也可以是动力。
二、两种情况的能量转化分析
1.动能转化为内能
2.
其他形式的能（磁场能）同时转化为内能和动能
三、电磁驱动和电磁阻尼的基本运用
如图是一种直线电动机的示意图．水平面上有两根很长的平行直导轨，导轨间有竖直（垂直纸面）方向等距离间隔的匀强磁场B1和B2，导轨上有金属框A，框的宽度与磁场间隔相等，当匀强磁场B1和B2同时以恒定速度v0沿平行于直轨道方向运动时，金属框也会因此沿直导轨运动，这是一类磁悬浮列车运行的原理。如果金属框下始终有这样运动的磁场，金属框就会一直运动下去。设金属框垂直导轨的边长为L=0.2m、总电阻为R=1.6Ω，B1=B2=1T，磁场运动速度v0=4m/s．求：
（1）若匀强磁场B2的方向如图所示，为使金属框运动，则B_1的方向如何？
（2）金属框运动的方向。
（3）若金属框运动时不受阻力作用，金属框的
最大速度，并简述理由。
（4）若金属框运动时受到恒定的阻力f=0.1N
作用时，金属框的最大速度。
（5）在（4）的情况下，当金属框达到最大速
度时，为维持它的运动，磁场必须提供的功率。
（1）线框两边产生的感应电流形成串联电路，根据右手定则可得B1的方向是垂直纸面向外。
（2）根据右手定则可知形成的电流方向为顺时针，利用左手定则可知线框受到的安培力向左，故金属框的运动方向水平向左（与磁场方向相同）

四、课堂总结
电磁驱动和电磁阻尼本质：感应电流的安培力总是阻碍磁场和导体棒之间的相对运动，既可以是阻力也可以是动力。
Q并不总是与W安对应，应从能量守恒的角度分析系统的功能关系。