【核心素养】2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 教案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 教案 【教材分析】 （一）教材分析 感生电动势和前面的动生电动势相对应。涡流是一种特殊的电磁感应现象，在生产、生活记实验教学等方面有许多应用。教学内容主要学习涡流及其成因，涡流的热效应、磁效应等。电磁阻尼和电磁驱动通过演示实验进行实例分析后得出概念即可。 【学情分析】 （一）学情分析 1.认知层面 在电磁感应这一章，学生过去学习的都是理想的单匝线圈的问题，而在现实生活中存在的往往都是块状的金属导体，涡流现象是生活中更常见的现象，这是从理想到现实的飞跃，存在一定困难。 电磁学与动力学的结合。感应电流的机械效�———电磁阻尼和电磁驱动是电磁学与动力学相结合的问题，考虑的是感应电流受到的安培力产生的机械效果。这里涉及的物理原理较多，学生理解存在一定困难。 知识层面 学生已经完整地学习了电磁感应的知识，掌握了感应电流、楞次定律、法拉第电磁感应定律等知识，这为本节课的学习奠定了基础。 能力层面 学生通过之前的学习，已经能够通过协作完成简单的实验，具有初步的写协能力、独立思考能力，并且具有强烈的好奇心和求知欲，希望通过观察实验现象、经历思考来理解现象产生的原因，并且总结出其中规律。 【教学目标】 （一）教学目标 物理观念∶通过感生电场及感生电动势的提出，体会物理概念的产生过程。 科学思维∶通过涡流的实例分析，体会物理模型在探索自然规律中的作用。 科学探究：通过演示实验探究，知道什么是电磁阻尼和电磁驱动现象，并能分析二者的不同点和相同点，以及实质。 科学态度与责任∶通过涡流、电磁阻尼和电磁驱动在生产、生活中的应用，体会科学对社会发展的推动作用。 【教学重难点】 （一）教学重难点 教学重点：1.涡流的概念及其应和实例分析。 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。 【新课导入】 （一）新课导入 （展示动态图片：半边铁锅煮蛋）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 【新课讲解】 （一）涡流 涡流 1．涡流：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。 引导学生思考： （1）如果环不断增粗直到变成一圆盘，又会发生什么现象？ （2）变成方盘呢？ （3）如果导体用整块铁代替，电流变化时，铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状如何？ 总结：一般来说，只要空间有变化的磁通量，其中的导体就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流。 涡流是在整块金属内产生的感应电流。涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。 现在知道水为什么会沸腾吗？ 金属块中的涡流也要产生热量，如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。 2．涡流的应用： （1）涡流的热效应：①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。 ②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）涡流的磁效应：①探雷器 探测地雷的探雷器是利用涡流工作的，士兵手持一个长柄线圈在地面上扫过，线圈中有变化的电流。如果地下埋着金属物品，金属中感应涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 ②金属探测器、安检门 涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 3．涡流的危 ... ...