2019-2020年高中物理 《渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用》教案 滬科版選修3-2.doc
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2019-2020年高中物理 《渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用》教案 滬科版選修3-2 一、教材分析 教材先從學(xué)生身邊熟悉的電磁灶入手,一開始就能引起學(xué)生的興趣,然后描述渦流產(chǎn)生的原因及其物理本質(zhì),再引導(dǎo)學(xué)生觀察家用電磁灶,分析電磁灶的工作原理及優(yōu)點,同時對感應(yīng)加熱作了展開,描述了感應(yīng)加熱的其它應(yīng)用及優(yōu)點。然后描述了渦流制動及渦流探測,最后指出,渦流有利有弊,要防止渦流的危害。 二、教學(xué)目標(biāo): (一)知識與技能 1.知道渦流是如何產(chǎn)生的。 2.知道渦流對我們有不利和有利的兩方面,以及如何利用和防止。 3.知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動。 (二)過程與方法 培養(yǎng)學(xué)生客觀、全面地認識事物的科學(xué)態(tài)度。 (三)情感、態(tài)度與價值觀 培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的觀點認識問題。 三、教學(xué)重點 1.渦流的概念及其應(yīng)用。 2.電磁阻尼和電磁驅(qū)動的實例分析。 四、教學(xué)難點 電磁阻尼和電磁驅(qū)動的實例分析。 五、教學(xué)方法 通過演示實驗,引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析實驗 六、教學(xué)用具: 電機、變壓器鐵芯、演示渦流生熱裝置(可拆變壓器)、電磁阻尼演示裝置(示教電流表、微安表、彈簧、條形磁鐵),電磁驅(qū)動演示裝置(U形磁鐵、能繞軸轉(zhuǎn)動的鋁框)。 七、教學(xué)過程 (一)引入新課 教師:出示電動機、變壓器鐵芯,引導(dǎo)學(xué)生仔細觀察其鐵芯有什么特點? 學(xué)生:它們的鐵芯都不是整塊金屬,而是由許多薄片疊合而成的。 教師:為什么要這樣做呢?用一個整塊的金屬做鐵心不是更省事兒?學(xué)習(xí)了渦流的知識,同學(xué)們就會知道其中的奧秘。 (二)進行新課 1. 渦流 教師:[演示]渦流生熱實驗。 在可拆變壓器的一字鐵下面加一塊厚約2 mm的鐵板,鐵板垂直于鐵芯里磁感線的方向。在原線圈接交流電。幾分鐘后,讓學(xué)生摸摸鐵芯和鐵板,比較它們的溫度,報告給全班同學(xué)。 學(xué)生:鐵板的溫度比鐵芯高。 教師:為什么鐵芯和鐵板會發(fā)熱呢?原來在鐵芯和鐵板中有渦流產(chǎn)生。安排學(xué)生閱讀教材,了解什么叫渦流? 學(xué)生:當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時,這個線圈附近的導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流看起來很像水的旋渦,所以叫做渦流。 師生共同活動:分析渦流的產(chǎn)生過程。 分析:如圖所示,線圈接入反復(fù)變化的電流,某段時間內(nèi),若電流變大,則其磁場變強,根據(jù)麥克斯韋理論,變化的磁場激發(fā)出感生電場。導(dǎo)體可以看作是由許多閉合線圈組成的,在感生電場作用下,這些線圈中產(chǎn)生了感生電動勢,從而產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)電流。由于導(dǎo)體存在電阻,當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動時,就會產(chǎn)生電熱,這就是渦流的熱效應(yīng)。 教師:課件演示,渦流的產(chǎn)生過程,增強學(xué)生的感性認識。 教師:為什么鐵板的溫度比鐵芯高? 學(xué)生:因為鐵板中的渦流很強,會產(chǎn)生大量的熱。而鐵芯中的渦流被限制在狹窄的薄片之內(nèi),回路的電阻很大,渦流大為減弱,渦流產(chǎn)生的熱量也減少。 教師:同學(xué)們明白了為什么鐵芯用薄片疊合而成了嗎? 學(xué)生:為了減少渦流損失的電能,同時也保護鐵芯不被燒壞。 教師:下面大家閱讀教材,了解一下渦流在生產(chǎn)、生活、科技等方面的應(yīng)用。 2.渦流的作用效果: (1)應(yīng)用 ①熱效應(yīng): 電磁爐(爐盤下的線圈中通入交流電,使?fàn)t盤上 的金屬中產(chǎn)生渦流,從而生熱。) 感應(yīng)加熱:高頻感應(yīng)爐 ②機械效應(yīng) 渦流制動:導(dǎo)體在磁場中運動時,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力而總是要阻礙導(dǎo)體的相對運動的現(xiàn)象。 應(yīng)用:磁電式儀表、電氣機車的電磁制動、阻尼擺等 電磁驅(qū)動:當(dāng)磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動時,在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用而運動起來的現(xiàn)象。 應(yīng)用:感應(yīng)電動機、電能表、汽車上用的電磁式速度表等。 線圈轉(zhuǎn)動與磁鐵同向,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵,即同向異步。 電磁阻尼是導(dǎo)體相對于磁場運動,而電磁驅(qū)動是磁場相對于導(dǎo)體運動。安培力的作用都是阻礙它們間的相對運動。 ③渦流探測:金屬探測器(探雷器、機場安檢門等) 。 3.危害:發(fā)熱浪費能量。 變壓器、電機的鐵芯都不是整塊金屬,而是由許多相互絕緣的電阻率很大的薄硅鋼片疊合而成的,以減少渦流和電能的損耗,同時避免破壞絕緣層。 減少渦流的方法:增大回路的電阻。 渦流與前面講過的在線形閉合電路中的感應(yīng)電流不同,它是在整塊金屬內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流。 用硅鋼片做變壓器的鐵芯 (三)課堂總結(jié)、點評 教師活動:讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié),其他同學(xué)在筆記本上總結(jié),然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。 學(xué)生活動:認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié),看誰的更好,好在什么地方。 點評:總結(jié)課堂內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 教師要放開,讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容,允許內(nèi)容的順序不同,從而構(gòu)建他們自己的知識框架。 (四)實例探究 ☆渦流的應(yīng)用 【例1】如圖所示是高頻焊接原理示意圖.線圈中通以高頻變化的電流時,待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量,將金屬融化,把工件焊接在一起,而工件其他部分發(fā)熱很少,以下說法正確的是( ) A.電流變化的頻率越高,焊縫處的溫度升高的越快 B.電流變化的頻率越低,焊縫處的溫度升高的越快 C.工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻小 D.工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻大 解析:線圈中通以高頻變化的電流時,待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的大小與感應(yīng)電動勢有關(guān),電流變化的頻率越高,電流變化的越快,感應(yīng)電動勢就越大。A選項正確。工件上焊縫處的電阻大,電流產(chǎn)生的熱量就多,D選項也正確。 答案:AD 【例2】如圖所示,用一小塊磁鐵卡在旋轉(zhuǎn)的鋁盤上,構(gòu)成了電能表中磁阻尼裝置,試分析它的原理? 解析:鋁盤中產(chǎn)生渦流,如圖,渦流在磁場中受一與轉(zhuǎn)動方向相反的安培力,對鋁盤產(chǎn)生電磁阻尼作用。 限時訓(xùn)練: 1.如圖所示,一塊長方形光滑鋁板水平放在桌面上,鋁板右端拼接一根與鋁板等厚的條形磁鐵,一質(zhì)量分布均勻的閉合鋁環(huán)以初速度v從板的左端沿中線向右端滾動,則( ) A.鋁環(huán)的滾動速度將越來越小 B.鋁環(huán)將保持勻速滾動 C.鋁環(huán)的運動將逐漸偏向條形磁鐵的N極或S極 D.鋁環(huán)的運動速率會改變,但運動方向?qū)⒉粫l(fā)生改變 答案:B 2.如圖所示,閉合金屬環(huán)從曲面上 h高處滾下,又沿曲面的另一側(cè)上升,設(shè)環(huán)的初速為零,摩擦不計,曲面處在圖示磁場中,則( ) A.若是勻強磁場,環(huán)滾上的高度小于 h B.若是勻強磁場,環(huán)滾上的高度等于h C.若是非勻強磁場,環(huán)滾上的高度等于h D.若是非勻強磁場,環(huán)滾上的高度小于h 答案:BD 3.如圖所示,在光滑水平面上固定一條形磁鐵,有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運動,如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運動,則小球的材料可能是( ) A.鐵 B.木 C.銅 D.鋁 答案:CD 4.如圖所示,圓形金屬環(huán)豎直固定穿套在光滑水平導(dǎo)軌上,條形磁鐵沿導(dǎo)軌以初速度v0向圓環(huán)運動,其軸線在圓環(huán)圓心,與環(huán)面垂直,則磁鐵在穿過環(huán)過程中,做______運動.(選填“加速”、“勻速”或“減速”) 答案:減速 5.如圖所示,在O點正下方有一個具有理想邊界的磁場,銅環(huán)在A點由靜止釋放向右擺至最高點B.不考慮空氣阻力,則下列說法正確的是( ) A.A、B兩點在同一水平線 B.A點高于B點 C.A點低于B點 D.銅環(huán)將做等幅擺動 答案:B 教學(xué)反思: 這節(jié)課在高考的考綱中屬于識記內(nèi)容,重點了解渦流的產(chǎn)生、利用和防止,知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動。在本節(jié)課中使用了諸多教學(xué)用具,有電機、變壓器鐵芯、演示渦流生熱裝置(可拆變壓器)、電磁阻尼演示裝置、電磁驅(qū)動演示裝置等等,同時輔以多媒體視頻演示實驗現(xiàn)象。通過演示實驗,引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析實驗。培養(yǎng)學(xué)生客觀、全面地認識事物的科學(xué)態(tài)度。培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的觀點認識問題。學(xué)生們對渦流的利用和防止的興趣極大。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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