涡流现象.doc
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1、(完整版)涡流现象涡流现象及其应用教学设计广州市花都区实验中学 物理科 陈丽华新课标要求(一)知识与技能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。(二)过程与方法培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。(三)情感、态度与价值观培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。教学重点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。教学难点电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。教学方法6通过演示实验,引导学生观察现象、分析实验教学用具:电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置(可拆变压器)、电磁阻尼演示装置(示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁),电磁
2、驱动演示装置(U形磁铁、能绕轴转动的铝框)。教学过程(一)引入新课教师: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?学生:它们的铁芯都不是整块金属,而是由许多薄片叠合而成的。教师: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、涡流教师: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。学生:铁板的温度比铁芯高。教师: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
3、读教材,了解什么叫涡流?学生: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。师生共同活动:分析涡流的产生过程。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。教师:课件演示,涡流的产生过程,增强学生的感性认识。教师:为什么铁板的温度比铁芯高?学生:因为铁板中的涡流很强,会产生大量的热
4、.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.教师:同学们明白了为什么铁芯用薄片叠合而成了吗?学生:为了减少涡流损失的电能,同时也保护铁芯不被烧坏。教师:下面大家阅读教材,了解一下涡流在生产、生活、科技等方面的应用。2、电磁阻尼教师:下面我们看教材30页上的“思考与讨论,分组讨论,然后发表自己的见解.学生:阅读教材后,发表自己的看法。师生共同活动,得出电磁阻尼的概念: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。教师: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
5、受到的电磁阻尼现象。学生观察现象并解释现象。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?学生:观察现象并作出分析。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,安培阻力较相对较大,因而磁铁会很快停下来。3、电磁驱动教师:感应电流不仅会对导体产生阻尼作用,有时还会产生驱动作用。演示4电磁驱动。演示教材31页的演示实验.引导学生观察并解释实验现象。师生共同活动,得出电磁驱动的概
6、念: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。教师: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。(三)课堂总结、点评教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容.学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。(四)实例探究涡流的应用【例1】如图
7、所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流通过焊缝产生大量热量,将金属融化,把工件焊接在一起,而工件其他部分发热很少,以下说法正确的是( )A电流变化的频率越高,焊缝处的温度升高的越快B电流变化的频率越低,焊缝处的温度升高的越快C工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大解析:线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流的大小与感应电动势有关,电流变化的频率越高,电流变化的越快,感应电动势就越大。A选项正确。工件上焊缝处的电阻大,电流产生的热量就多,D选项也正确
8、。答案:AD巩固练习1如图所示,一块长方形光滑铝板水平放在桌面上,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答案:B2如图所示,闭合金属环从曲面上 h高处滚下,又沿曲面的另一侧上升,设环的初速为零,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 hB若是匀强磁场,环滚上的高度等于hC若是非匀强磁场,环滚上的高度等于hD若是非匀强磁场,环滚上的高度小于h答案:BD3如图所
9、示,在光滑水平面上固定一条形磁铁,有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动,如果发现小球做减速运动,则小球的材料可能是( )A铁 B木C铜 D铝答案:CD4如图所示,圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上,条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动,其轴线在圆环圆心,与环面垂直,则磁铁在穿过环过程中,做_运动(选填“加速”、“匀速”或“减速”)答案:减速5如图所示,在O点正下方有一个具有理想边界的磁场,铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B不考虑空气阻力,则下列说法正确的是( )AA、B两点在同一水平线BA点高于B点CA点低于B点D铜环将做等幅摆动答案:B课余作业1、认真阅读教材。2、思考并完成“问题与练
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