47涡流、电磁阻尼和电磁驱动—陕西省蓝田县前卫中学人教版高中物理选修3-2学案
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第四章第7节一、选择题1.以下关于涡流的说法中,正确的是( )A.涡流跟平时常见感应电流一样,都是因为穿过导体的磁通量变而产生的B.涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流.涡流有热效应,但没有磁效应D.在硅钢中不能产生涡流答案 A解析根据涡流的产生原因(变的磁场中的金属块、电流变的线圈附近的导体中都产生涡流)知,涡流就是平时常见的感应电流,是因为穿过导体的磁通量发生变而产生的,符合感应电流产生的原因,所以A正确,B错误;涡流和其他电流一样,也有热效应和磁效应,错误;硅钢的电阻率大,产生的感应电流——涡流较小,不是不能产生涡流,D错误。
2.(多选)如图所示,闭合金属环从曲面上高处滚下,又沿曲面的另一侧上升,设环的初速度为零,摩擦不计,曲面处在图示磁场中,则( )A.若是匀强磁场,环滚上的高度小于B.若是匀强磁场,环滚上的高度等于.若是非匀强磁场,环滚上的高度等于D.若是非匀强磁场,环滚上的高度小于答案BD解析若是匀强磁场,金属环中无涡流产生,无机械能损失,若是非匀强磁场,金属环中有涡流产生,机械能损失转为内能。
3.[2015·临沂高二检测]如图所示,在光滑水平桌面上放一条形磁铁,分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度,让其向磁铁滚去,观察小球的运动情况( )A.都做匀速运动B.铁球、铝球都做减速运动.铁球做加速运动,铝球做减速运动D.铝球、木球做匀速运动答案解析解答本题应注意以下两点:(1)磁铁能够吸引具有磁性的铁、钴、镍金属;(2)当穿过金属块的磁通量变时,金属块中有涡流产生。
铁球靠近磁铁时被磁,与磁铁之间产生相互吸引的作用力,故铁球将加速运动;铝球向磁铁靠近时,穿过它的磁通量发生变,因此在其内部产生涡流,涡流产生的感应磁场对原磁场的变起阻碍作用,所以铝球向磁铁运动时会受阻碍而减速;木球为非金属,既不能被磁,也不产生涡流现象,所以磁铁对木球不产生力的作用,木球将做匀速运动。
涡流、电磁阻尼和电磁驱动问题探究“金属探测器”趣谈谈起金属探测器,人们就会联想到探雷器,工兵用它来探测掩埋的地雷.金属探测器是一种专门用来探测金属的仪器,除了用于探测有金属外壳或金属部件的地雷之外,还可以用来探测隐蔽在墙壁内的电线、埋在地下的水管和电缆,甚至能够地下探宝,发现埋藏在地下的金属物体.世界十大宝藏中的第三大宝藏(“阿托卡夫人”号沉船)和第九大宝藏(霍克森钱币)都是利用金属探测器发现的.近年来,为了加强安全措施,各国的安检已不限于机场,凡是重要场所和重要活动,都要对人员进行检查.甚至某些新电影的首映式,为了防止盗版,所有到场的影迷及嘉宾都要接受金属探测器的测试.如今任何工作都能用上高科技,废品回收也不例外.据报道,在湖南和江苏有捡拾废钢铁的青年,拿着金属探测器,在干涸的河床内和地面上探测金属,然后将挖出来的金属卖给废品站,收获颇丰.更有意思的是,由于实行新的月饼生产标准,有的月饼生产厂甚至将有探雷器之称的金属探测器也用到了月饼的生产中,用来防止细小的金属颗粒混入月饼馅中.据了解,这种金属探测器可以探测到最小0.5 cm的金属颗粒.近来,英国的科学家发明了一种金属探测器,也许可以给父母和医生们帮上不少忙.据路透社报道,这种探测器是把军事上的地雷探测技术转化到民用医疗设施上而制成的,它能帮助医生探测儿童吞食或扎到手脚中的金属物.金属探测器为什么能探测金属呢?解答提示:交变电流通过金属探测器的线圈时,会产生变化的磁场.如果探测器周围有金属,金属内便产生涡流,涡流本身又会产生磁场反过来影响原有的磁场,这样就会引发探测器发出鸣叫声.自学导引1.涡流:把整块金属放在变化的磁场中,或者让它在磁场中运动时,金属块内将产生___________,这种电流在金属块内自成的闭合回路,很像水的漩涡,因此叫做涡流.答案:感应电流2.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_________________________________,这种现象叫电磁阻尼.答案:阻碍导体的运动3.电磁驱动:如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到___________的作用,安培力使________________________,这种作用常常称为电磁驱动.答案:安培力导体运动起来疑难剖析1.涡流的应用与防止【例1】磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架,把线圈绕在铝框上,这样做的目的是()A.防止涡流而设计的B.利用涡流而设计的C.起电磁阻尼的作用D.起电磁驱动的作用思路分析:线圈通电后,在安培力作用下发生转动,铝框随之转动,并切割磁感线产生感应电流,就是涡流.涡流阻碍线圈的转动,使线圈偏转后尽快停下来.所以,这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用.正确选项是BC.答案:BC温馨提示:线圈通电后的转动不是电磁驱动,要弄清概念,电磁驱动是一种电磁感应现象.【例2】变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的,而不是采用一整块硅钢,这是因为()A.增大涡流,提高变压器的效率B.减小涡流,提高变压器的效率C.增大铁芯中的电阻,以产生更多的热量D.增大铁芯中的电阻,以减少发热量思路分析:不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片,这样做的目的是增大铁芯中的电阻,阻断涡流回路,来减少电能转化成铁芯的内能,提高效率,是防止涡流而采取的措施.本题正确选项是BD.答案:BD温馨提示:任何事物都具有两面性.对人类有益的一面要尽量去开发利用,对人类有害的一面要尽可能防止.2.电磁阻尼总是阻碍导体的运动【例3】弹簧上端固定,下端悬挂一根磁铁.将磁铁托到某一高度后放开,磁铁能振动较长一段时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈,使磁铁上下振动时穿过它(如图所示),磁铁就会很快停下来.解释这个现象,并说明此现象中的能量转化情况.思路分析:当磁铁穿过固定的闭合线圈时,在闭合线圈中会产生感应电流,感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开,也就是磁铁振动时除了空气阻力外,还有线圈的磁场力作为阻力,克服阻力需要做的功较多,弹簧振子的机械能损失较快,因而会很快停下来.3.正确理解电磁驱动及与电磁阻尼的区别:【例4】下列现象属电磁阻尼的是()属电磁驱动的是()A.磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做B.微安表的表头在运输时要把两接线框短接C.自制金属地雷探测器D.交流感应电动机E.当图中B变大时,a、b在固定光滑导轨上滑动思路分析:电磁阻尼是指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运动;而电磁驱动是磁场相对导体运动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力作用,安培力使导体运动而不是阻碍导体运动.答案:AB DE拓展迁移【拓展点1】如图所示,光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连,水平轨道上方有一足够长的金属杆,杆上挂有一光滑螺旋管A.在弧形轨道上高为h的地方,无初速释放一磁铁B(可视为质点),B下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管A的中心轴运动.设A、B的质量分别为M、m,求:(1)螺旋管A 获得的最大速度;(2)全过程中整个电路所消耗的电能.提示:(1)设小磁铁B 由h 高处下滑到水平轨道上时速度为v 0,由机械能守恒定律得:mgh=21mv 02 磁铁B 与螺线管A 速度相等时,螺线管A 的速度最大,即为v max ,由动量守恒定律得:mv 0=(M+m)v max所以有:v max =m M mv +0=mM gh m +2. (2)整个电路所消耗的电能 E=mgh-21 (M+m)v max2 =mM Mmgh +. 【拓展点2】 如图所示,在光滑的水平面上有一半径r=10 cm 、电阻R=1 Ω、质量m=1 kg 的金属环,以速度v=10 m/s 向一有界磁场滑去.匀强磁场方向垂直于纸面向里,B=0.5 T.从环刚进入磁场算起,到刚好有一半进入磁场时,圆环释放了3.2 J 的热量.求:(1)此时圆环中电流的瞬时功率;(2)此时圆环运动的加速度.提示:(1)由能量守恒mv 2/2=Q+mv ′2/2,而P=E 2/R=(B ·2r ·v ′)2/R ,二式联立可得P=0.36 W;(2)a=BIL/m=B 2(2r)2v ′/mR=6×10-4 m/s 2,向左.。
4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动自主学习一、涡流1.定义:当线圈中的电流随时间变化时,由于电磁感应,在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电流,所以把这种感应电流叫做涡流.2.决定因素:磁场变化越快(ΔB Δt越大),导体的横截面积S 越大,导体材料的电阻率越小,形成的涡流就越大.3.应用:真空冶炼、探测地雷、机场安检等.4.防止:电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量,损坏电器.可增大铁芯材料的电阻率、用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯.二、电磁阻尼和电磁驱动1.电磁阻尼(1)定义: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.(2)应用:电磁阻尼中需要克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能.所以磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止,便于读数.2.电磁驱动(1)定义:如果磁场相对于导体转动,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,这种作用常称为电磁驱动.注意:电磁驱动中导体的运动速度要小于磁场的运动速度.(2)应用:电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向相同,安培力做功,推动导体运动,电能转化为机械能.所以利用电磁驱动发明了交流感应电动机.3.电磁阻尼与电磁驱动的联系:电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为阻碍相对运动.自主检测1.下列应用与涡流有关的是( )A .高频感应冶炼炉B .探雷器和安检门C .收音机里的“磁性天线”D .闭合线圈在匀强磁场中转动,切割磁感线产生的电流2.关于涡流的应用与危害,下列说法正确的是( )A.利用涡流的热效应制成了真空冶炼炉B.利用涡流的磁效应制成了地雷探测器和机场的安检门C.在各种电机中,涡流是非常有害的,它会使铁芯的温度升高,从而危害到线圈绝缘材料的寿命,严重时会使绝缘材料报废,又涡流是因发生电磁感应现象而产生的感应电流,因此不会消耗额外的能量,不会降低电机的效率D.由于涡流具有热效应,会使铁芯的温度快速升高,因此电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成,而是用薄薄的硅钢片叠合而成的,其主要目的是增大散热的速度3.如图所示,使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动,且假设摩擦等阻力不计,转动是匀速的。
4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动[目标]1、了解涡流是怎样产生的。
2、了解涡流现象的利用与危害。
3、了解电磁阻尼和电磁驱动。
[重、难点]重点:涡流的概念及应用难点:电磁阻尼和电磁驱动的实例分析[教学流程]一、引入新课1、感生电场及感生电流是如何产生的?学生:变化的磁场能在其周围产生电场,这就是感生电场。
在感生电场中放入闭合电路,就能产生感生电流。
二、涡流1、如果在感生电场中放入的不是一个闭合电路,而是一块金属板会怎么样呢?(1)涡流概念:(2)涡流产生原因:(3)涡流的利用(1)热效应的利用,如:(2)磁效应的利用,如:(4)涡流的防止:电动机和变压器中为减小涡流常采用哪两种途径?三、电磁阻尼与电磁驱动1、猜想转动蹄形磁铁后的现象并分析原因。
完成下列问题。
1.电磁阻尼概念:2.电磁阻尼的应用:3.电磁驱动概念:4电磁阻尼电磁驱动不同点成因由于______在_________中运动而产生感应电流由于______运动引起磁通量的变化而产生感应电流效果安培力的方向与导体运动方向_______,______(此空填“推动”或“阻碍”)物体的运动。
导体受安培力的方向与运动方向________,______(此空填“推动”或“阻碍”)物体的运动。
能量转化导体克服安培力做功,______转化为______________,最终转化为_________________。
由于电磁感应,_____能转化_________能,通过安培力做功,___ __能转化为导体的______,而对外做功。
相同点两者都是_______________现象[1、用丝线悬挂闭合金属环,悬于O点,虚线左边有匀强磁场,右边没有磁场。
金属环的摆动会很快停下来。
试解释这一现象。
若整个空间都有向外的匀强磁场,会有这种现象吗?2、如图所示是电表中的指针和电磁阻器,下列说法中正确的是()A.2是磁铁,在1中产生涡流B.1是磁铁,在2中产生涡流C.该装置的作用是使指针能够转动D.该装置的作用是使指针能很快地稳定3、如图所示,挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内上下振动,如果空气阻力不计,则:()A.磁铁的振幅不变B.磁铁做阻尼振动C.线圈中产生方向不变的电流D.线圈中产生方向变化的电流4、如图所示,一块长方形光滑铝板放在水平桌面上,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5、如图所示,在光滑绝缘水平面上,有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场,则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径),小球()A.整个过程匀速B.进入磁场过程中球做减速,穿出过程球做加速C.整个过程都做匀减速运动D.穿出时的速度一定小于初速度6、如图所示,在一蹄形磁铁下面放一个铜盘,铜盘和磁铁均可以自由绕OO′轴转动,两磁极靠近铜盘,但不接触.当磁铁绕轴转动时,铜盘将()A.以相同的转速与磁铁同向转动B.以较小的转速与磁铁同向转动C.以相同的转速与磁铁反向转动D.静止不动[答案]1、在闭合金属环进入和离开磁场区域的过程中发生电磁感应现象,依据楞次定律“阻碍”作用,线圈会很快停下来。
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第四章电磁感应第七节涡流电磁阻尼和电磁驱动【学习目标】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。
【重点、难点】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。
难点:电磁阻尼和电磁驱动的实例分析【预习案】【自主学习】1.涡流概念:2.涡流的防止和利用(1)用来冶炼合金钢的真空___________,炉外有___________,线圈中通入___________电流,炉内的金属中产生___________。
涡流产生的___________使金属熔化并达到很高的温度。
(2)利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在___________中进行,这样就能防止___________进入金属,可以冶炼高质量的___________.(3)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从地面扫过,线圈中________的电流.如果地下埋着___________,金属中会感应出___________,涡流的___________又会反过来影响线圈中的___________,使仪器报警.3.电磁阻尼: .4.电磁驱动:。
【学始于疑】【探究案】【合作探究一】1、仔细观察电动机、变压器铁芯有什么特点?2、为什么要这样做呢?用一个整块的金属做铁心不是更省事儿?【合作探究二】1.涡流[实验1]演示涡流生热实验。
《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》—教学设计●教材分析本节选自人教版高中物理选修3-2第四章第七节。
(1)教材特点:本节课的内容是前面所学楞次定律和法拉第电磁感应定律等知识的延生,和前面所学的内容构成完整的电磁感应知识体系。
物理新课标要求教学中通过实验,让学生掌握涡流的概念,了解其在生产生活中的运用。
(2)教材处理:教材中没有推导过程,而是直接给出了涡流的定义,但是学生对于涡流概念的理解是很抽象的,所以通过简化模型法将涡流概念的引入具体化、直观化,从而帮助学生更好的理解涡流的概念,进而学习涡流在生产、生活和科技方面的应用。
●学情分析优势:已经学习了楞次定律和法拉第电磁感应定律等基本知识;具有强烈的好奇心、求知欲;具备一定的理论分析能力。
劣势:感性思维强于理性思维,能感受到涡流引起的各种现象,但是却难以想到现象背后隐藏的物理原理;往往只注意到表面现象,而欠缺解决问题的能力。
●重难点分析重点:涡流的概念及其运用。
难点:电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
●教学目标1、知识与技能a、知道涡流是如何产生的b、知道涡流的利与弊,以及如何利用和防止涡流C、知道电磁阻尼和电磁驱动。
2、过程与方法a、让学生经历知识被发现的过程,培养学生观察·比较·分析·归纳等科学探究方法。
3、情感、态度与价值观a、增强物理学习的兴趣。
b、学会辩证的看待事物,利用其有利的的一面来为人类服务。
●教学理念教师在教学中起主导作用,是学生学习实践活动的组织者、引导者和合作者。
学生是学习的主体,是学习的主动参与者和知识的构建者。
教师引导学生经历观察、猜想、分析归纳等活动,培养学生尊重科学、尊重事实、严谨细致的科学态度,发展学生的动手操作、自主探究、合作交流和分析归纳的能力。
同时运用现代化的教学手段,创建更为丰富深动的情景,激发学生的求知欲和探索新知识的热情。
●教学方法1、提问法:通过提问引导同学们思考,让同学们在思考中学习知识,并且提高其分析问题的能力。
《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》教学设计湖北省十堰市郧阳中学魏东一、核心素养通过《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》的探究学习过程,培养学生观察、比较、分析、归纳、总结的能力。
让学生树立物理来源于生活、应用于生活的意识,认识物理学对经济、社会发展的推动作用。
二、教学目标1、了解什么是涡流,涡流是怎样形成的。
2、认识电磁阻尼、电磁驱动。
3、知道涡流、电磁阻尼、电磁驱动在日常生活中有哪些应用。
三、学情分析学生已经学习过法拉第电磁感应定律、安培力、楞次定律等知识,所以可以在教学中充分利用学生已有的知识经验,使学生积极主动的参与教学过程。
同时,高二的学生对物理有着较强的操作兴趣、因果认识兴趣。
他们希望通过观察实验现象,经历思考来解决现象产生的原因,并总结其中的规律,所以可以在教学中充分发挥演示实验的作用,通过教师的引导,激发学生的认知兴趣,充分调动学生学习的积极性和自主性。
但是一种物理现象涉及的物理原理越多,学生就越难理解,电磁阻尼、电磁驱动是电磁学与动力学相结合的问题,考虑的更多的是感应电流受到安培力产生的机械效果,这里涉及的内容较多,存在一定困难。
四、教学重点、难点1、涡流的概念及其应用。
2、电磁阻尼、电磁驱动的实例分析。
五、知识准备1、什么是电磁感应现象?感应电流产生的条件。
2、楞次定律的内容。
3、法拉第电磁感应定律。
六、教学过程课前:登陆平台,发送预习任务。
根据平台上学生反馈的预习情况,发现薄弱点,针对性教学。
(提示:请登陆平台,发送本节预习任务)课堂引入:套环小游戏规则:将圆环以一定高度自由释放,套中下方物体即为胜利!(一)涡流活动1:小魔术—神奇的小鱼合作探究:“沸腾”水中的小鱼为什么会安然无恙?(提示:从小金鱼盒的结构、材质、特性以及电磁炉的内部结构进行研究)(提示:请打开素材“动画演示:感应炉”)问题1:为什么同在电磁炉上“加热”的水,温度不同?问题2:电磁炉内部有什么?电磁炉接的是交流电还是直流电?问题3:电磁炉加热物体是靠线圈进行传热吗?原理流程图:交变电流的磁场→导体中产生电流→电流的热效应涡流的概念:由于线圈中电流随时间变化,在附近导体中产生的像水中的旋涡状的感应电流。
绝密★启用前人教版选修3-2 第7课时 涡流、电磁阻尼和电磁驱动第Ⅰ部分 选择题一、选择题:本题共8小题。
将正确答案填写在题干后面的括号里。
1.下列应用与涡流有关的是( ) A .高频感应冶炼炉 B .汽车的电磁式速度表 C .家用转盘式电度表D .闭合线圈在匀强磁场中转动,切割磁感线产生的电流2.如图所示,在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦),现给一个初速度让铜盘转动,下面对观察到的现象描述及解释正确的是()A .铜盘中没有感应电动势、没有感应电流,铜盘将一直转动下去B .铜盘中有感应电动势、没有感应电流,铜盘将一直转动下去C .铜盘中既有感应电动势又有感应电流,铜盘将很快停下D .铜盘中既有感应电动势又有感应电流,铜盘将越转越快3.如图所示,abcd 是一小金属块,用一根绝缘细杆挂在固定点O ,使金属块绕竖直线OO ′来回摆动,穿过水平方向的匀强磁场区域,磁感线方向跟纸面垂直,若摩擦和空气阻力均不计,则()A .金属块进入或离开磁场区域时,都会产生感应电流B .金属块完全进入磁场区域后,金属块中无感应电流C .金属块开始摆动后,摆角会越来越小,摆角小到某一值后将不再减小D .金属块摆动过程中,机械能会完全转化为金属块中产生的电能4.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图所示,抛物线的方程为y =x 2。
其下半部分处在一个水平方向的匀强磁场中,磁场的上边界是y =a 的直线(图中的虚线所示)。
一个小金属块从抛物线上y =b (b >a )处以速度v 沿抛物线下滑,假设抛物线足够长,则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是 ()A .mgbB .12mv 2+mgb C .mg (b -a ) D .mg (b -a )+12mv 25.如图所示,条形磁铁从高h 处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈,开关S 断开时,至落地用时t 1,落地时速度为v 1;S 闭合时,至落地用时t 2,落地时速度为v 2,则它们的大小关系正确的是()A .t 1>t 2,v 1>v 2B .t 1=t 2,v 1=v 2C .t 1<t 2,v 1<v 2D .t 1<t 2,v 1>v 26.如图所示是著名物理学家费曼设计的一个实验,在一块绝缘板中部安装一个线圈,并接有电源,板的四周有许多带负电的小球,将整个装置悬挂起来,当接通开关瞬间,整个圆盘将()A .顺时针转动一下B .逆时针转动一下C .顺时针不断转动D .逆时针不断转动7.如图所示,A 、B 为大小、形状均相同且内壁光滑但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度,两个相同的磁性小球同时从A 、B 管上端管口无初速释放,穿过A 管的小球比穿过B 管的小球先落到地面,下列对于两管的描述中可能正确的是()A .A 管是用塑料制成的,B 管是用铜制成的 B .A 管是用铝制成的,B 管是用胶木制成的C .A 管是用胶木制成的,B 管是用塑料制成的D .A 管是用胶木制成的,B 管是用铝制成的8.如图所示,ab 是一个可以绕垂直于纸面的轴O 转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R 的滑片P 自左向右滑动的过程中,线圈ab 将()A .静止不动B .顺时针转动C .逆时针转动D .发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动方向第Ⅱ部分 非选择题二、非选择题:本题4个小题。
课堂教学设计课题:涡流电磁阻尼和电磁驱动教材版本:课程标准人教版物理3-2 第四章第7节第7节涡流电磁阻尼和电磁驱动【教材分析】在这节课之前学生学的都是闭合的线性电路中的电磁感应现象,这一节将学习在导体中的电磁感应现象———涡流,及其应用。
涡流是一种在金属导体里的电磁感应现象,在生产、生活以及实验教学等方面有许多应用。
教学内容主要学习涡流及其成因、特点,涡流热效应、机械效应等。
教学的重点是涡流的概念、特点及其应用。
难点是电磁阻尼和电磁驱动的分析。
【学情分析】虽然学生对涡流不熟悉,但前面6节课已经学习了电磁感应现象及其规律,本班学生属于中等层次学生,在平时教学中注重锻炼学生的语言表达能力及分析问题的能力,所以本班学生有一定的分析、理解问题的能力,善于动脑,对生活中的物理问题比较感兴趣,所以这节课从大家最熟悉的电磁炉入手,通过对电磁炉加热原理的讨论引入设置学生也比较感兴趣的问题,为这节课的讨论垫下基础。
【设计思路】本节课内容是电磁感应现象的应用,前面学生已经学习了电磁感应现象及其规律。
本节课的主要思路是通过图片展示生活中学生比较熟悉的三种不同对锅加热方式,并提出问题:三种方式的加热原理是什么?(热传递)再用图片展示电磁炉的加热原理是热传递吗?引发学生对电磁炉加热原理的思考与讨论,再通过学生活动亲自体验得出结论:电磁炉的加热原理不是热传递,再次提出问题:那电磁炉的加热原理是什么?引发学生思考,以及探究的欲望,之后通过实验引导、以及前面所学电磁感应知识分析得知加热原理是感应电流,从而引出课题。
通过设置问题,讨论问题,实验验证,视频图片带来的视觉冲击引起学生的兴趣。
思考讨论(导体内产生感应电流加热)导体内感应电流是如何产生的?定义,实质交代清楚。
再由问题讨论,实验,分析得出涡流的特点。
通过视频感受整块导体内涡流有多大!通过图片资源,金属探测器与学生之间的互动介绍涡流的应用再让大家看变压器铁芯特点,为什么做成这样引出有害涡流的防止。
涡流、电磁阻尼和电磁驱动教学目标1. 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.2. 过程与方法培养学生客观全面地认识事物的科学态度.3. 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.教学过程设计给线圈通入直流,一段时间后,用手触摸一下,铁锅中水给线圈通入交变电流,一段时间后,铁锅中的水温升高,磁电式仪表的线圈常常用铝框作骨架,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.板书设计7 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。
第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动1.涡流定义由于电磁感应,在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。
2.特点若金属的电阻率小,涡流往往很强,产生的热量很多。
3.应用(1)涡流热效应:如真空冶炼炉。
(2)涡流磁效应:如探雷器、安检门。
4.防止电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量,损坏电器。
(1)途径一:增大铁芯材料的电阻率。
(2)途径二:用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。
[辨是非](对的划“√”,错的划“×”)1.涡流也是一种感应电流。
()2.导体中有涡流时,导体本身会产热。
()3.利用涡流制成的探雷器无法探出“石雷”。
()答案:1.√ 2.√ 3.√[释疑难·对点练]1.涡流的产生涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象。
当导体处在变化的磁场中,或者导体在非匀强磁场中运动时,导体内部可以等效成许许多多的闭合电路。
当穿过这些闭合电路的磁通量变化时,在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流,即导体内部产生了涡流。
2.涡流的特点当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时,由于整块金属的电阻很小,涡流往往很强,根据公式P=I2R知,热功率的大小与电流的平方成正比,故金属块的发热功率很大。
3.涡流的防止电动机、变压器的线圈中有变化的电流,因而在铁芯中产生了涡流,不仅浪费了能量,还可能损坏电器,因此,要想办法减小涡流。
为了达到减小涡流的目的,采用了电阻率大的硅钢做铁芯的材料,并把硅钢做成彼此绝缘的薄片,这样,就大大减小了涡流。
4.涡流的利用用来冶炼合金钢的真空冶炼炉,炉外有线圈,线圈中通入反复变化的电流,炉内的金属中就产生涡流。
涡流产生的热量使金属达到很高的温度并熔化。
利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在真空中进行,这样就能防止空气中的杂质进入金属,可以冶炼高质量的合金。
[试身手]1.下列应用与涡流无关的是()A.高频感应冶炼炉B.汽车的电磁式速度表C.家用电度表D.闭合线圈在匀强磁场中转动,切割磁感线产生的电流解析:选D高频感应冶炼炉,炉外线圈通入交变电流,炉内的金属中产生涡流;汽车的电磁式速度表即磁电式电流表,指针摆动时,铝框骨架中产生涡流;家用电度表(转盘式)的转盘中有涡流产生;闭合线圈在磁场中转动产生感应电流,不同于涡流,应选D。
4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
教学目标
知识与技能
1.知道涡流是如何产生的;
2.知道涡流的利与弊,以及如何利用和防止涡流;
3.知道电磁阻尼和电磁驱动。
过程与方法
1.通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因;
2.用实验的方法引入新课激发学生的求知欲;
3.利用理论联系实际的方法加深理解涡流。
情感、态度与价值观
1.培养学生学会辩证的看问题,事物有利弊两面性,要合理的利用和防止;
2.体验实验的乐趣,引发学生去分析问题,解决问题,提高其学习掌握知识的能力;
3.通过理论与实际相结合,提高学习兴趣,引导学生课后继续探究,培养学生自主学习的能力和用理论知识解决实际问题的能力;
4.通过我国电磁弹射装置的成功攻克,培养学生的爱国主义精神。
教学重点
1.涡流的产生原因及其应用;
2.电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
教学难点涡流的产生原因。
教学过程
(一)引入新课:
师:现在,天气很热,同学们要注意补充水分,我这有个电磁炉,给大家烧点水喝(用两个玻璃烧杯,其中一个杯子底有铁片)。
我们先来上课,首先复习回顾:
1.“互感”和“自感”产生的感应电动势是动生电动势,还是感生电动势?
2.如何确定感应电流的方向?
(学生回答)
师:感生电动势的电场线是什么形状?
生:而感生电场是一种涡旋电场,电场线是闭合的。
师:互感和自感是两种特殊的电磁感应现象,现在学习另一种特殊的电磁感应现象。
(板书:§4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动)
(二)新课教学。