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选修3-2第四章第7节涡流  电磁阻尼和电磁驱动

一、教材分析

本节是选学内容，它是又一种特殊的电磁感应现象，在实际中有许多应用。涡流和自感现象以及许多现象一样，都有利弊两个方面。教学中应充分应用这些实例，培养学生全面认识和对待事物的科学态度。

二、学情分析

学生已经学习了电路的基本常识以及电磁感应的相关规律，学会判断回路是否会产生感应电流以及感应电流的方向，而且还掌握了感应电动势的大小与什么因素有关。即已经学会对自感现象的分析，但头脑中没有涡流这个概念而已，也没有意识到涡流现象，线圈本身也会产生电磁感应现象。学习中对涡流现象的解释以及分析是学生遇到的最大挑战。

三、教学目标

（一）知识与技能

1．知道涡流是如何产生的。

2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。

3．知道电磁阻尼和电磁驱动。

（二）过程与方法

培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。

（三）情感、态度与价值观

培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。

四、重点、难点

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例分析。

教学难点：电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。

五、教学手段与策略

通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验

六、教学用具：

电磁炉、电磁阻尼演示装置（铝管、塑料块、强磁铁），电磁驱动演示装置（铝块、强磁铁）。

七、课时安排 ： 1课时

八、教学过程

（一）引入新课

 演示实验一 电磁炉烧开水：电磁炉插上电以后，很快锅里面的水烧开了，而在电磁炉和锅之间的纸却完好无损。这个现象如何解释呢？为了解释这个现象，我们来看一下电磁炉的内部结构，大家可以看到，电磁炉里面是绕制的一圈圈线圈。为了解释这个现象，我们还需阅读教材。阅读教材小组讨论下面几个问题：

（二）进行新课

1、涡流

（1）什么叫涡流？

（2）涡流有哪些应用？

（3）涡流如何进行危害预防？

（4）解释实验1？

让小组派代表阐述讨论的结果

（1）当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流，这种电流看起来就像水的旋涡，所以叫做涡电流，简称涡流。

（2）应用：a.真空冶炼炉b.探雷器c.安检门

（3）危害预防：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，因此，我们要减少涡流。

减少涡流的途径：a.增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢；b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。

（4 ）电磁炉是采用磁场感应涡流加热原理， 他利用电流通过线圈产生变化的磁场，含铁质锅底处在变化的磁场时， 即会产生无数之小涡流，使锅体本身自行高速发热

2、电磁阻尼和电磁驱动

   演示实验二  让塑料块和强磁铁块在开孔的铝管中运动，观察塑料块和强磁铁的运动情况。

  演示实验三  让强磁铁在悬挂的铝片附近运动，观察实验现象。

  为了解释上面两个实验现象，阅读教材并小组讨论下面几个问题：

（1）教材图4.7-5中安培力对线圈的运动有什么影响？

（2）磁电式仪表铝框中的感应电流沿什么方向？铝框转动时安培力沿什么方向？安培力对铝框的转动产生什么影响？使用铝框做线圈骨架有什么好处？

（3）什么是电磁阻尼？

（4）什么是电磁驱动？

让小组派代表阐述讨论的结果

（1）安培力的方向向上，阻碍线框向下运动。

（2）当指针向右转动时，感应电流的方向从上面看沿逆时针方向；安培力的方向与转动方向相反；安培力要阻碍线框的转动；这样可以使指针尽快静止。

（3）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。

（4）如果磁场相对于导体运动时，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，这种现象称为电磁驱动。

（三）课堂总结、点评

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）实例探究

涡流的应用

【例1】高频焊接时．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（   ）

A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快

B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快

C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小

D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大

解析：线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流的大小与感应电动势有关，电流变化的频率越高，电流变化的越快，感应电动势就越大。A选项正确。工件上焊缝处的电阻大，电流产生的热量就多，D选项也正确。

答案：AD

（五）巩固练习

1．一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则（    ）

A．铝环的滚动速度将越来越小

B．铝环将保持匀速滚动

C．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极

D．铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变

答案：B

（六）作业

1、认真阅读教材。

2、思考并完成“问题与练习”中的习题。

3、收集“涡流的利用和防止”方面的资料，在课下交流。

   九、板书设计

一、涡流

当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。

应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门。

二、电磁阻尼

导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，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

磁场相对于导体运动时，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，这种现象称为电磁驱动。