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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。感应电流的机械效应——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．涡流的危害与防止
危害：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。
防止（减少涡流的途径）：
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。
（一）电磁阻尼
电磁阻尼
[演示2]小魔术：时光隧道（金属管实验）
合作探究：神秘下落物到底是什么呢？为什么它能打开尘封的时光隧道？
（提示：从时光隧道与神秘下落物体的材质、特性进行研究，运用楞次定律、安培力的知识进行解释。）
分析验证：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？
结论：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。
1．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。
[演示3]取一只微安表，用手晃动表壳，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，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？
思考：微安表的表头在运输时为何把两个接线柱连在一起？
内部有磁体，有线圈。
把接线柱连在一起，线圈在摆动的时候就产生感应电流，这个感应电流可以阻碍线圈的摆动，使指针迅速停止摆动，保护游丝，指针。
2．电磁阻尼的应用
（1）磁电式仪表的运输
（2）电气机车的电磁制动
（3）阻尼摆
（一）电磁驱动
电磁驱动
[演示4]观察铝框的运动。引导学生观察并解释实验现象。
1．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。
交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。简要介绍交流感应电动机的工作过程。
当磁场相对于导体转动时，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而运动起来的现象。线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。
2．电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
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。
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。
【板书】
（一）板书
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
感生电场∶
涡流：
①涡流的热效应及其应用∶真空冶炼炉
②涡流的热效应的防止∶ 增大铁芯材料的电阻率，用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
③涡流的磁效应及其应用∶探测器
3.电磁阻尼：
4.电磁驱动：
联系∶安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。
【课后反思】
（一）课后反思
①本教案的内容完善，思路清晰，讲解到位，能够抓住知识点之间的联系。课堂中的抽象部分能够运用信息技术手段进行形象化处理，是比较好的。
②本课内容与社会现实生活联系比较紧密，在教学中，力求把复杂的社会技术简单化，能够清楚详细的讲解给学生，加强了物理与现实生活的联系。

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