2021年高中物理 1.7 涡流教案 教科版选修3

学案9 涡流(选学)[学习目标定位] 1.了解涡流是怎样产生的，了解涡流现象在日常生活和生产中的应用和危害.2.了解高频感应炉与电磁灶的工作原理.3.了解什么是电磁阻尼，了解电磁阻尼在日常生活和生产中的应用．1．楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要____________2．根据楞次定律的扩展含义，感应电流所受安培力总是阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动．概括为“来拒去留”．一、涡流1．由于电磁感应，在_________中会形成感应电流，电流在金属块内组成___________，很像水的旋涡，因此叫做涡电流，简称涡流．2．为了降低涡流的损耗，变压器和电动机中的铁芯都是用许多相互________的薄硅钢片叠合而成的．二、高频感应炉与电磁灶1．高频感应炉：如图1所示，让__________交流电通过线圈，就可在被冶炼的金属内部产生很强的__________，从而产生大量的热使金属熔化．图1图22．电磁灶：如图2所示，当灶内的励磁线圈通有交变电流时，形成________磁场，使__________制成的锅底产生__________发热．三、电磁阻尼当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到________，安培力总是_______导体的运动，这种现象叫做电磁阻尼.一、涡流[问题设计]在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上面放一口小铁锅(图3)，锅内放少许水，给线圈通入交变电流一段时间．再用玻璃杯代替小铁锅，通电时间相同．图3请回答下列问题：(1)铁锅和玻璃杯中的水温有什么不同？(2)试着解释这种现象．[要点提炼]1．产生：由于_______，在_________中会形成感应电流，电流在金属块内组成__________2．利用：高频感应炉，__________等利用了涡流的热效应；____________、扫雷器等利用了涡流的磁效应．3．防止：为了减少涡流对电动机、变压器的损害，常用______________较大的硅钢做铁芯材料，而且用______________________________-铁芯来代替整块硅钢材料．二、高频感应炉与电磁灶[问题设计]请阅读教材“高频感应炉与电磁灶”的内容，回答下列问题：(1)高频感应炉冶炼金属的原理是什么？有什么优点？(2)电磁灶中的涡流是怎样产生的？产生涡流的部分和引起涡流的部分是否接触？电磁灶的表面在电磁灶工作时的热量是怎么产生的？[问题设计]1．拨动灵敏电流计指针，拨动停止后观察现象．在两个接线柱上接上一根导线(短路线)，再次拨动指针，拨动停止后再次观察现象，比较两次观察的现象有何不同？2．两次观察到不同的现象，是什么原因造成的？[要点提炼]1．电磁阻尼：当__________运动时，导体中产生的感应电流会使导体受到__________，安培力总是___________导体的运动，这种现象称为电磁阻尼．2．应用：磁电式仪表中利用____________使指针迅速停下来，便于读数．一、对涡流的理解例1下列关于涡流的说法中正确的是()A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的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C．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢中不能产生涡流二、涡流热效应的应用例2电磁炉采用感应电流(涡流)的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变的电流，它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点，下列关于电磁炉的说法正确的是()A．电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部B．电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热C．可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率D．电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品三、对电磁阻尼的理解例3在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图4所示．现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去．各滑块在向磁铁运动的过程中()图4A．都做匀速运动B．甲、乙做加速运动C．甲、乙做减速运动D．乙、丙做匀速运动针对训练位于光滑水平面上的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过，如图5所示，在此过程中()图5A．磁铁做匀速直线运动B．磁铁做减速运动C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速1．(涡流的理解)下列做法中可能产生涡流的是()A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中2．(对涡流热效应的应用)熔化金属的一种方法是用“高频炉”，它的主要部件是一个铜制线圈，线圈中有一坩埚，埚内放待熔的金属块，当线圈中通以高频交流电时，埚中金属就可以熔化，这是因为() A．线圈中的高频交流电通过线圈电阻，产生焦耳热B．线圈中的高频交流电产生高频微波辐射，深入到金属内部，产生焦耳热C．线圈中的高频交流电在坩埚中产生感应电流，通过坩埚电阻产生焦耳热D．线圈中的高频交流电在金属块中产生感应电流，通过金属块电阻产生焦耳热3．(电磁阻尼的理解与应用)如图6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，条形磁铁落地用时t1，落地时速度为v1；开关S闭合时，条形磁铁落地用时t2，落地时速度为v2.则它们的大小关系正确的是()图6A．t1＞t2，v1＞v2 B．t1＝t2，v1＝v2C．t1＜t2，v1＜v2 D．t1＜t2，v1＞v24．(对涡流的防止)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，这是为了() 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，以减小发热量学案7 电能的输送[学习目标定位] 1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题．1．电阻定律：在温度不变时，同种材料的导体，其电阻R 与它的长度l 成 ，与它的横截面积S 成 ，导体电阻与构成它的材料有关，即R ＝ρlS .2．电功率P ＝ ，热功率P ＝ . 3．理想变压器原、副线圈的三个关系： P 原＝ ，U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1.一、电能输送中的电压损失和电能损耗1．如图1所示，U 损＝ ，P 损＝ .图12．无论是为减小电压损失还是减小能量损耗，都要求使用 送电．二、远距离输电系统远距离输电的基本原理：在发电站内用 变压器 ，然后进行远距离输电，在用电区域通过 变压器降到所需的电压．三、直流输电当交流输电功率很大时， 、 引起的电压及 损失很大，所以现在有些大功率输电线路已经开始采用直流输电．现代的直流输电，只是在 这个环节中使用直流．一、电能输送中的电压损失和电能损耗 [问题设计]如图2所示，假定输电线路中的电流是I ，两条导线的总电阻是r ，在图中把导线电阻集中画为r ，输送功率为P ，发电厂输出的电压为U.那么：图2(1)远距离大功率输电面临的困难是什么？(2)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么？ (3)为什么远距离输电必须用高压呢？[要点提炼]输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为R ，电流为I) 1．电压损失输电线始端电压U 与输电线末端电压U′的差值．ΔU ＝U －U′＝IR. 2．功率损失(1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率ΔP ＝I2R. (2)若输电线上损失的电压为ΔU ，则功率损失还可以表示为ΔP ＝ΔU2R ，ΔP ＝ .3．减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻由R ＝ρlS可知，距离l 一定时，使用电阻率小的材料， 导体横截面积可减小电阻．(2)减小输电电流I由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流． 二、远距离输电电路中的各种关系 [问题设计]某发电站向远处送电的示意图如图3所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路．图3(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计)．(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？[要点提炼]远距离输电问题的分析1．解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，参考图3，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．2．分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源．3．综合运用下面三方面的知识求解 (1)能量守恒：P ＝U1I1＝U2I2＝P 用户＋ ΔP ＝I 22RP 用户＝U3I3＝U4I4.(2)电路知识：U2＝ ＋U3 ΔU ＝I2R(3)变压器知识：U1U2＝I2I1＝n1n2U3U4＝I4I3＝n3n4. 其中ΔP ＝I2R ，ΔU ＝I2R 往往是解题的切入点．一、输电线上功率损失的计算例1 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦． (1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的比例是多少？(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的比例是多少？二、远距离输电问题例2发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户，则：(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接将电送到用户，求用户得到的电压和功率．1．(输电线上功率损失的计算)中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。

涡流教案学生活动教学活动（一）引入新课出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。

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？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。

（二）进行新课1、涡流［演示1］涡流生热实验。

在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2 mm的铁板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。

在原线圈接交流电。

几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。

为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。

安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？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。

分析：如图所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场激发出感生电场。

导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流。

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。

课件演示，涡流的产生过程，增强学生的感性认识。

因为铁板中的涡流很强，会产生大量的热。

而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，涡流产生的热量也减少。

2、电磁阻尼阅读教材30页上的“思考与讨论”，分组讨论，然后发表自己的见解。

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。

［演示2］电磁阻尼。

按照教材“做一做”中叙述的内容，演示电表指针在偏转过程中受到的电磁阻尼现象。

［演示3］如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。

如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。

上述现象说明了什么？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，安培阻力较相对较大，因而磁铁会很快停下来。

关于涡流的物理教案一、教学目标1.了解涡流的概念、产生条件及其应用。

2.掌握涡流对金属物体的影响及其在生活中的应用。

3.培养学生实验操作能力，提高观察、分析和解决问题的能力。

二、教学重点与难点1.教学重点：涡流的概念、产生条件、应用。

2.教学难点：涡流的产生原理及对金属物体的影响。

三、教学准备1.教具：电磁感应实验装置、金属板、条形磁铁、投影仪等。

2.学具：笔记本电脑、计算器、实验报告等。

四、教学过程第一环节：导入1.利用投影仪展示电磁感应实验装置，引导学生回顾电磁感应现象。

2.提问：电磁感应现象中，磁通量变化是如何引起感应电动势的？第二环节：新课讲解1.讲解涡流的概念：当磁通量变化时，在金属导体中产生的闭合电流称为涡流。

2.讲解涡流的产生条件：金属导体处于变化的磁场中，且磁通量发生变化。

3.讲解涡流的特点：涡流的大小与磁通量变化率成正比，方向与磁场变化方向相反。

4.讲解涡流对金属物体的影响：涡流会在金属导体中产生焦耳热，使金属物体发热。

第三环节：案例分析1.分析案例：金属板在磁场中运动，产生涡流。

2.引导学生观察实验现象，分析涡流的产生原因及对金属物体的影响。

3.组织学生讨论：如何利用涡流为人类服务？第四环节：应用拓展1.介绍涡流的应用：电磁炉、电焊机、电机等。

2.分析涡流在实际应用中的作用：加热、焊接、制动等。

3.鼓励学生思考：如何将涡流应用于其他领域？第五环节：实验探究1.分组进行实验：利用电磁感应实验装置观察涡流的产生及对金属物体的影响。

2.指导学生记录实验数据，分析实验结果。

第六环节：课堂小结2.强调涡流在实际生活中的重要作用，提高学生对物理现象的关注度。

五、课后作业1.复习涡流的概念、产生条件、应用及影响。

六、教学反思1.本节课通过讲解、实验、案例分析等多种教学手段，使学生掌握了涡流的概念、产生条件、应用及影响。

2.学生在实验探究环节积极参与，提高了观察、分析和解决问题的能力。

3.课后作业有助于巩固所学知识，提高学生的实际应用能力。

7. 涡流（选学）-教科版选修3-2教案一、教学目标•了解涡流的基本概念和性质；•理解涡流的物理特性；•掌握涡流的产生方式和应用。

二、教学重点和难点教学重点•涡流的物理特性；•涡流产生方式和应用。

教学难点•涡流的物理机理和特性。

三、教学内容1. 涡流的概念和性质•定义：涡流是沿边界运动的液体、气体的旋转流动。

•特性：涡流主要表现为对物质运动的干扰，使物质的运动发生剧烈扰动，同时增强其动量和能量交换。

2. 涡流的物理特性•旋涡衰减：涡流随着时间推移，因粘性耗散而逐渐消散，旋涡也伴随减弱。

•涡量守恒：在没有外界物体或而流体扰动的情况下，涡量守恒（即涡量的大小和方向在运动过程中不发生改变）。

•库伦涡：涡流在两个不同的介质中流动，发生背反转而形成的涡，称为库伦涡。

3. 涡流的产生方式•非平稳系统产生涡流：非平稳系统如风、水等，流雷诺数超过一定范围，就会出现湍流和涡流。

•平稳系统产生涡流：在平稳系统中引入外源矢量势场、旋量势场等可以得到稳定的涡流。

4. 涡流的应用•涡流检测：以涡流为基础的检测方法，可以检测无缺陷的金属、合金等物质特性；同时还可测量流体流量。

•涡流加热：通过对流体引入高频涡流，可以快速加热流体，被广泛应用于工业领域中。

•涡轮加速器：将涡流通过涡轮加速器转化为动能，可以直接驱动发电机，用于发电。

四、教学方法和教学手段教学方法•理论授课法；•实验演示法；•课堂讨论法。

教学手段•涡流演示装置；•实验现象展示视频；•课堂练习题。

五、教学时间安排本课程拟安排2个课时，每个课时45分钟，其中第一课时为理论授课和实验演示，第二课时为课堂讨论和练习题答疑。

六、教学评估教师将按照课堂演示和练习题完成情况，对学生进行教学评估。

同时，允许学生自行组织讨论小组，互相交流和学习，最终进行小组汇报和评估。

教科版选修3《涡流》说课稿一、教材摘要本节课是教科版选修3课本中的《涡流》一课，涡流作为流体力学的重要概念之一，通过学习这一课可以帮助学生更好地理解涡流的形成和特性，并掌握相关的计算方法。

本节课的学习重点包括涡流的形成原理、涡度的概念与计算、涡流的流速梯度以及涡流的应用等内容。

二、教学目标在本节课的学习过程中，通过课堂讲解、示范演示和课后练习等方式，我们的教学目标主要包括：1.了解涡流的形成原理和特性；2.掌握涡流的概念和计算方法；3.理解涡流的流速梯度对涡流行为的影响；4.掌握涡流在实际应用中的具体应用场景。

三、教学内容1. 涡流的形成原理涡流的形成是由于流体运动的不规则性和旋转性造成的。

在介绍涡流形成原理时，可以通过实例进行解释，如水龙头放水时的流态变化等。

同时，还可以通过展示实验装置，让学生亲身观察涡流形成的过程。

2. 涡度的概念与计算涡度是衡量涡流强度的物理量，通过学习涡度的概念与计算方法，可以让学生更好地理解并掌握涡度的意义。

在教学过程中，可以通过数学公式的推导和实例计算来进行讲解。

3. 涡流的流速梯度涡流的流速梯度是涡流内部流速的变化率，对涡流的行为有着重要影响。

在教学中，可以通过示意图和数学公式的配合，讲解涡流的流速梯度与涡流的关系，并通过实例进行具体说明。

4. 涡流的应用涡流在实际生活和工程中有着广泛的应用，如非接触式测量、涡流制动器、涡流混合等。

通过学习涡流的应用，可以让学生进一步认识到涡流在工程领域中的重要性，同时也可以培养学生的应用能力。

四、教学重点和难点本节课的教学重点和难点主要包括：1.涡流形成原理的理解和实例展示；2.涡度的概念和计算方法的掌握；3.涡流的流速梯度与涡流行为之间的关系的理解；4.涡流在实际应用中的具体应用场景的学习。

五、教学过程本节课的教学过程分为以下几个阶段：1.导入阶段：通过展示实例或提出问题，引发学生对涡流的兴趣，激活学生的前期知识，为接下来的学习做好铺垫。

第一章第7节涡流
一、教材分析
本节教材是选学内容，目的是让学生了解电磁感应在工农业生产生活中的运用，内容阅读性强，计算量小。

宜采用学生自学为主的教学方法。

二、教学目标
知识目标
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.
能力目标
培养学生客观、全面地认识事物的科学态度.
德育目标
培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题.
三、教学重点
涡流的概念.
教学难点
如何避免涡流的有害作用及利用涡流获得大量的热量的应用.
四、新课导入设计
导入设计一：由生活经验引入，电磁炉在家庭中的广泛使用，电磁炉的工作原理如何？
导入设计二：实验引入，直接将电磁炉带进教室，现场进行演示，同时指出工厂里的冶炼坩埚等等都是用的电磁感应中的涡流现象制成的。

物理高中涡流问题教案一、教学目标1. 了解涡流的产生原理和影响因素。

2. 掌握计算涡流的速度和涡旋的方向的方法。

3. 掌握如何利用涡流进行物理实验和应用。

二、教学重点1. 涡流的产生原理。

2. 涡流速度和涡旋方向的计算方法。

3. 涡流实验和应用的方法。

三、教学难点1. 理解涡流的漩涡运动形态。

2. 进行涡流实验的设计和操作。

四、教学内容1. 涡流的概念和产生原理。

2. 涡流的速度和涡旋的计算方法。

3. 涡流的实验和应用案例。

五、教学过程1. 教师介绍涡流的概念和产生原理，引导学生理解涡流是由电磁感应产生的涡旋状电流。

2. 教师示范计算涡流速度和涡旋方向的方法，让学生进行练习。

3. 教师展示涡流实验装置，说明实验步骤和注意事项。

4. 学生进行涡流实验，观察涡流在导体中的运动状况，并记录实验数据。

5. 学生根据实验数据分析涡流的影响因素和应用场景，进行讨论。

6. 教师总结本节课的内容，强调涡流的重要性和应用价值。

六、教学反馈1. 学生进行涡流实验的成果展示和讨论。

2. 学生回答涡流相关问题的评价及提问。

七、拓展延伸1. 学生可以深入研究涡流在电力传输、工业生产、医疗领域等的应用。

2. 学生可以设计自己的涡流实验装置或项目，进行独立研究和创新。

通过本教案的设计，学生可以充分了解涡流的基本概念和原理，掌握涡流速度和涡旋方向的计算方法，以及涡流在实验和应用中的具体操作。

同时，通过涡流实验和讨论，学生可以培养创新思维和实践能力，提高物理学习的兴趣和水平。

涡流【教学目标】1、知识目标（1）、知道涡流是怎么产生的；（2）、了解涡流现象的利用和危害；（3）、通过对涡流的实例分析，了解涡流现象的生产和生活中的应用；（4）、了解电磁阻尼，能分析实例。

2、过程与方法（1）、用实验的方法引入新课，激发学生的求知欲；（2）、用旧知识分析新问题，分析涡流产生的原因；（3）、利用理论联系实际的方法，加深理解涡流和电磁阻尼。

3、情感态度价值观（1）、通过演示实验和对实验的分析，培养学生的观察和推理能力；（2）、通过实践活动培养学生的团队精神，体验物理世界的神奇；（3）、从观察现象分析原因并加以运用，让学生体验成功的喜悦，树立学好物理的信心。

【教学重点】知道涡流产生原理及其应用。

【教学难点】分析电磁阻尼现象。

【教学用具】电磁炉、白纸（贴有锡箔纸的白纸和等大的普通白纸）、双线摆（摆锤为高强磁）、铜块、金属探测器（提前拆开）、自制金属探测器（高强磁5个、线圈、微电流传感器）、自制电磁炮（线圈、整体铁芯和组合铁芯、铝环、固定支架、外壳）、小型变压器的铁芯（拆开）、学生电磁阻尼分组实验装置一（铜管、相同大小的铝块和磁铁块）、学生电磁阻尼分组实验装置二（铝盘、固定支架、高强磁）、自制电磁阻尼演示装置（轨道支架、铝罐、磁铁）。

【教学过程】（一）实验演示——引入新课教师演示实验一：让高强磁做成的双线摆分别摆动两次，对比观察在正下方摆上铜块前后的变化。

教师演示实验二：把贴有锡箔纸的白纸和等大的普通白纸同时放在电磁炉上，打开电磁炉开关，对比两张纸的变化情况。

用实验冲击学生的认识，用视觉冲突激发学生的好奇心。

让学生带着问题来学习今天的内容。

（二）创设情景——讲授新课拆开电磁炉，引导学生观察其内部结构，他的核心结构就是加热线圈，根据我们现有的物理知识和生活常识，是因为加热线圈中通入变化的电流而使得周围空间激发出变化的磁场，变化的磁场又使得“线圈”中的磁通量发生改变，从而发生电磁感应。

这里的“线圈”就是锡箔纸自己分割成的许多环形回路，并且他们可以是圆形的、方形的等形状。