高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动公开课教案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动公开课教案，共11页。教案主要包含了电磁感应现象中的感生电场，涡流，电磁驱动等内容，欢迎下载使用。

备课人
学科
物理
课题
2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动
教学内容分析
本节分析了感生电动势，对其形成的原因进行了初步探讨。虽然感生电动势的提出涉及电磁感应的本质问题，但是教材对此要求并不高。为什么要引入感生电动势的概念呢?这是由于教材对电动势的概念做了较为深入的分析，该问题的讨论正是为了进一步延续整套教材关于“通过做功研究能量”的思想。
前面学生学习的都是闭合导线中的电磁感应现象，本节还将学习金属块状导体中的电磁感应现象——涡流。涡流是一种特殊的电磁感应现象，在生产生活以及实验教学等方面有许多应用。教学内容主要有涡流及其成因、涡流的热效应和机械效应等。教学的重点是涡流的概念及其应用，难点是电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
学情分析
学生前知分析：在教授涡流、电磁阻尼和电磁驱动之前，学生应该已经对电磁感应、法拉第电磁感应定律以及相关的电磁学基础知识有所了解。教师需要评估学生对这些基础知识的掌握程度，以便确定教学的起点和深度。
学生兴趣与态度：学生对物理现象和实验的兴趣可能会影响他们对涡流、电磁阻尼和电磁驱动的学习态度。教师需要了解学生对这些内容的兴趣程度，并在教学中融入更多吸引学生的元素，如实际应用案例、互动实验等。
学习难点预测：由于涡流、电磁阻尼和电磁驱动涉及的概念较为抽象，学生可能会对这些内容感到困惑。教师需要提前预测学生的学习难点，并准备相应的解释和实例，帮助学生更好地理解和掌握。
教学目标
1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。
2.通过实验了解涡流现象，知道涡流是怎样产生的，了解涡流现象的利用和危害。
3.通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生产生活中的应用。
4.了解电磁阻尼和电磁驱动。
教学重难点
1、教学重点：（1）涡流的概念及其应用。
（2）电磁阻尼和电磁驱动的实际分析。
2、教学难点：电磁阻尼和电磁驱动的实际分析。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗?
学生回答自己的猜想。
激发学生学习兴趣，引出本节课题。
新课教学
一、电磁感应现象中的感生电场
（一）电磁感应现象中的感生电场
1.在电磁感应中，使导体中自由电荷定向移动的作用力是什么力呢？这个力有什么特点？
2.如自由移动的电荷是正电荷，结合感应电流的方向，想一想感应电场的方向往哪？
结论：感应电场方向与感应电流的方向相同，我们用判断感应电流的方向的方法判断感生电场——楞次定律+右手螺旋定则。
3.静电场和感生电场的有什么区别？
4.观察右图电子感应加速器，当电磁铁线圈电流的方向与如图所示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？
电子感应加速器加速原理：
磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。
回答定向移动电荷受到的力，和力的特点。
回答感应电场的方向。
学生填写表格。
回答电子加速原理。
感悟感应的电场方向的判断方法。
建立系统的电场概念。
理解电子加速原理。
二、涡流
观察与思考
播放视频，并提问学生：
水为什么会沸腾？
镊子为什么会变红？
涡流
1.定义：根据麦克斯韦电磁场理论，当磁场变化时，导体中的自由电子就会在感生电场的作用下定向移动从而产生感应电流，这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线，我们把它叫涡电流，简称涡流。
如果环不断增粗直到变成一圆盘，又会发生什么现象？
变成方盘呢？
如果导体用整块铁代替，如图所示，电流变化时，铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状如何？
你知道涡流应用在那些方面，哪些方面我们又应该防止涡流的影响
涡流的热效应
（1）电磁炉
电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。
（2）真空冶炼炉
冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。
3.涡流的磁效应
金属探测器、安检门等
探雷器的长柄线圈中，通有变化的电流，在其周围就产生变化的磁场埋在地下的金属物品，由于电磁感应而形成涡流，涡流的磁场反过来又作用于线圈，使仪器报警。
涡流的危害与防止
（1）危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流:
①使铁芯发热，
②浪费了能量，
③还可能损坏电器。
（2）防止：
怎样减少涡流损耗？
增大铁芯的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢。用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
观看视频，回答猜想并交流。
阅读课文，总结物流的知识。
回答问题
回答问题
阅读课文，总结涡流的应用。
激发学生兴趣
锻炼学生总结归纳问题能力。
电磁阻尼

观察与思考
分析图中线圈中感应电流的方向和所受安培力的方向，并研究安培力对线圈的运动有何影响?
当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动。
电磁阻尼
电磁阻尼
当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动——电磁阻尼。
2.电磁阻尼的应用
问题1：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？
（1）假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感应电流沿什么方向？
由右手定则可知，右侧产生的电流向里，左侧产生的电流向外，故从前向后看产生的感应电流为逆时针方向。
问题2：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？
（2）铝框由于转动产生感应电流，铝框会受安培力，安培力是沿什么方向的？
有左手定则知，此时铝框中受到的安培力与运动方向相反，
（3）安培力对铝框的转动产生什么影响？
起到了阻尼作用
（4）使用铝框做线圈骨架有什么好处？
常用铝框做骨架，当线圈在磁场转动时，导致铝矿的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动。
回答安培力的影响
阅读课文，总结电磁阻尼的内容
观察电流表结构
逐个回答问题
激发学生激发深层次思考
培养锻炼学生总结问题能力
学生回答问题
引导学生逐步深入思考问题
四、电磁驱动
（一）观察与思考
播放视频，提问以下视频中铝线框为什么会运动？
（二）电磁驱动
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，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。
通过刚才的学习，你觉得电磁驱动和电磁阻尼有什么区别和联系？
2.电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
(1)联系：
电磁阻尼和电磁驱动，都是由于导体相对于磁场运动引起磁通量的变化，产生感应电流，安培力的方向与导体的相对运动方向相反，阻碍导体的相对运动。
(2)区别：
电磁阻尼是导体运动（或者速度较大）时，安培力的方向与导体的运动方向相反，阻碍导体的运动。电磁驱动是磁场运动，导体静止（或者速度较小）时，安培力对导体提供动力，使导体随磁场运动。
你知道电磁驱动应用在哪些方面吗？
1.磁悬浮列车
磁悬浮的基本原理很简单，就是利用“同性相斥、异性相吸”的电磁原理，让磁铁对抗地心引力，让车辆悬浮起来（一般情况下不超过1厘米），然后利用电磁驱动力引导，推动列车前行。
2.交流感应电动机
学生观看视频并回答问题
阅读课文并回答什么是电磁驱动
回答电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
回答电磁驱动的应用
激发学生兴趣
锻炼学生总结归纳问题能力
加深学生对知识的应用
加强学生用所学知识解答问题能力。
课堂总结
板书设计
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
作业设计
作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中动量的概念和实验思路进行检测，一是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。
教学反思与评价
教学方法的有效性：在教授涡流、电磁阻尼和电磁驱动后，教师需要反思所采用的教学方法是否有效地传达了知识，是否激发了学生的学习兴趣。如果教学方法效果不佳，教师需要调整策略，如增加实例分析、实验演示等，以提高教学效果。
学生掌握情况的评估：教师可以通过作业、课堂测试、口头问答等方式评估学生对涡流、电磁阻尼和电磁驱动的理解程度。如果发现学生存在普遍的误解或掌握不足，教师需要针对性地进行补救教学。
教学过程优化：教师应对整个教学过程进行反思，思考哪些环节可以更加有效，哪些内容可以更加生动。例如，可以增加与学生的互动，引入更多的生活实例，或者设计更具挑战性的实验，以激发学生的探究欲望。