高中物理选修32人教版4.7《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》教案设计

涡流、电磁阻尼和电磁驱动
教学目标
知识与技能
(1)了解涡流是怎样产生的．
(2)了解涡流现象的利用和危害．
(3)通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用．
(4)了解电磁阻尼和电磁驱动．
过程与方法
培养学生客观全面地认识事物的科学态度．
情感、态度与价值观
(1)培养学生用辩证唯物主义观点认识问题．
(2)通过理论与实际相结合，提高学习情趣，培养其用理论知识解决实际问题
的能力．
教学重难点
1．涡流的概念、成因及其应用．
2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析．
教学准备
变压器铁芯、演示涡流生热装置、电磁阻尼演示装置、微安表、导线、电磁
驱动演示装置、多媒体课件等．
教学过程设计
主要教学过程
教学设计教师活动
【演示实验】
在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水.
一、引
入新课
(1)给线圈通入直流，一段时间后，用手触摸一下，铁锅中水的温度没有升高.
(2)给线圈通入交变电流，一段时间后，铁锅中的水温升高，而玻璃杯中水的温度没有升高.学生活动
认真观
察实验现象，思考实验原理.
思考讨论：
(1)为什么接入直流电，铁锅中水的温度没有变化，而接入交
变电流后，铁锅中的水温升高？
(2)为什么接入交变电流，玻璃杯中的水温没有升高？
(3)由这个实验你想到了哪些家用电器？
当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的导体中会产生感应电流，电流在导体中产生热量，这就是我们今天要研究的涡流.
【解释原理】
线圈接入交变电流，交变电流产生变化的磁场，在空间激发感生电
场．这个感生电场为涡旋电场．导体可以看做是由许多闭合的线圈
组成的，在电场作用下，自由电荷在电场力作用下发生定向移动，
从而产生涡旋状的电流．由于导体存在电阻，当电流
在导体中流动时，就会产生电热，这就是涡流的热效应.
【自主学习】
引导学生阅读课本P26“涡流〞的有关内容，学习与涡流相关的知
识.
1.涡流：在变化的磁场中，整块导体内部发生电磁感应而产
生的感应电流，由于看起来像水中的漩涡，所以叫做涡电流，简
称涡流.
二、新
引导分析：当交变电流通过线圈时，穿过铁芯的
磁通量不断
课教学(一)
变化，铁芯会产生涡流，块状铁芯的电流很强会使铁
芯大量发热，
涡流
浪费大量电能.
问题思考：如何有效地利用涡流？
2.涡流的利用：真空冶炼炉、高频焊接、探雷器和安检门.
3.涡流的防止：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡
流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器.
问题：
(1)制作电动机、变压器的线圈都用什么材料？
(2)总结减少涡流的途径有哪些？
引导分析：涂有绝缘的薄硅钢片叠加的铁芯，在变化的磁场中，产生的涡流被
限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大大减弱．又因为硅钢片比普
通材料的电阻大，可以进一步减
小涡流损失，电动机和变压器的铁芯都不是整块金属.
(二)电
思考讨论：
磁阻尼根据课
前预习，思考讨论后找出问题的答案.
认真聆
听教师讲解，了解涡流的热效应.
阅读课本的内容，了解涡流的概念，知道涡流的应用和防止.
了解减
小涡流的方法.
根据电磁感应定
(1)如下列图，一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向．安培力对线圈的运动有
什么影响？
(2)磁电式仪表的线圈常常用铝框作骨架，
把线圈围绕在铝框上．假定仪表工作时指针向右转动铝框中的感应电流沿什么方
向？
由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培力．安培力是沿什么方向的？安培力对铝框的转动产生什么影响？使用铝框作线圈骨架有什么好处？
答案点拨：
(1)单匝线圈落入磁场中，图示位置时的感应电流方向为逆时
针，由左手定那么可判断安培力方向向上，
安培力阻碍线圈的下落.律、安培力、楞次定律等知识，思考讨论后答复问题.
(2)仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应
电流方向(俯视)
沿铝框逆时针方向，铝框左边受向下的安培力，
安培力阻碍线圈
的转动．使用铝框做线圈的骨架的好处是一方面
可以利用铝的电
阻率小，感应电流大，电磁阻尼作用使线圈偏转后尽快停下来；
根据分
另一方面铝的密度小、质量小，惯性小，转动灵活.
析结果，归
纳总结电磁
总结：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培
阻尼
的概
力，安培力的方向总是阻碍导
体的运动，这种现象称为电磁阻尼.
念.
【学生实验】
取一只微安表，用手晃一晃表壳，观察表针相对表盘摆动的
情况．用导线把微安表的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳
.
动
手实
提出问题：两种情况下表针相对表盘摆动情况有什么不同？
怎样解释这种差异？
验，观察现 象，利用所
思路点拨：用导线把微安表的两个接线柱连在一起的情况
学知识找到
下，表针的摆动幅度小很多．因为用导线把微安表的两接线柱连
问题的答
在一起后就形成了一个闭合回路，电路中产生的感应电流阻碍线
案.
圈的转动.
【演示实验】
观
察实
(三)电
验现象，根
一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，可以绕支点自由转
磁驱动
据电磁感应
动．转动磁铁，观察铝框的运动.
问题：怎样解释铝框的运动？
答案点拨：当蹄形磁铁转动时，穿过铝框的磁通量发生变化，铝框中产生感应电流，根据楞次定律可知，铝框受到安培力使其
随蹄形磁铁转动，阻碍磁通量的变化.
【自主学习】
引导学生阅读课本P28“电磁驱动〞的内容，学习电磁驱动的相关知识.
1.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
作用叫做电磁驱动.
2.交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的.
【知识
拓展】
电磁阻尼与电磁驱动的区别
和联系
电磁阻尼
电磁驱动
产
由于导体
在磁
由于磁场相对于
生电流
导体运动，
导体中产
场中运动
的原
因生感应电流区
别安
安培力方
向与
导体受
安培力方
培力方
导体运动方向
相
向与导体运
动方向相
向
反，阻碍导体
运动
同，推动导
体运动
本质联
都属于电磁感应现象，安培
力的作用效
三
、课
忆
本
节
课
“
你
学
到
了
什
么
？
〞
堂
小结
四、
课
师
巡
视
、
讲
评
堂
检测
五、
布
题
与
练
习
：
2
、
3
、
5
.
置作业
定律、安培
力、楞次定
律的知识，
找出问题的
答案.
阅读课
本，注重理
解.
回忆本
节所学知
识，比照分
析，理解记
忆.
梳理本
节知识要点
完成检
测题
课后完
成
板书设计
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
一、涡流
1.涡流：在变化的磁场中，整块导体内部发生电磁感应而产生的感应电流，由于
看起来像水中的漩涡，所以叫做涡电流，简称涡流
2.涡流的利用：真空冶炼炉、探雷器和安检门
3.涡流的防止
(1)增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢
(2)用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯
二、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，这种现象称为电磁阻尼
三、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，这种作用叫做电磁驱动。