2019-2020年高中物理 1.8渦流現(xiàn)象及其應用教案 粵教版選修3-2.doc
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2019-2020年高中物理 1.8渦流現(xiàn)象及其應用教案 粵教版選修3-2 課 題 新授課 課時 教 學 目 標 (一)知識與技能 1.知道渦流是如何產生的。 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動。 (二)過程與方法 培養(yǎng)學生客觀、全面地認識事物的科學態(tài)度。 (三)情感、態(tài)度與價值觀 培養(yǎng)學生用辯證唯物主義的觀點認識問題。 教學重點、難點 教學重點 1.渦流的概念及其應用。 2.電磁阻尼和電磁驅動的實例分析。 ★教學難點 電磁阻尼和電磁驅動的實例分析。 教學方法 通過演示實驗,引導學生觀察現(xiàn)象、分析實驗 教學手段 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),電磁驅動演示裝置(U形磁鐵、能繞軸轉動的鋁框)。 教學活動 (一)引入新課 出示電動機、變壓器鐵芯,引導學生仔細觀察其鐵芯有什么特點? 它們的鐵芯都不是整塊金屬,而是由許多薄片疊合而成的。 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?學習了渦流的知識,同學們就會知道其中的奧秘。 (二)進行新課 1、渦流 [演示1]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,讓學生摸摸鐵芯和鐵板,比較它們的溫度,報告給全班同學。 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生。安排學生閱讀教材,了解什么叫渦流? 當線圈中的電流發(fā)生變化時,這個線圈附近的導體中就會產生感應電流。這種電流看起來很像水的旋渦,所以叫做渦流。 分析:如圖所示,線圈接入反復變化的電流,某段時間內,若電流變大,則其磁場變強,根據麥克斯韋理論,變化的磁場激發(fā)出感生電場。導體可以看作是由許多閉合線圈組成的,在感生電場作用下,這些線圈中產生了感生電動勢,從而產生渦旋狀的感應電流。由于導體存在電阻,當電流在導體中流動時,就會產生電熱,這就是渦流的熱效應。 課件演示,渦流的產生過程,增強學生的感性認識。 因為鐵板中的渦流很強,會產生大量的熱。而鐵芯中的渦流被限制在狹窄的薄片之內,回路的電阻很大,渦流大為減弱,渦流產生的熱量也減少。 2、電磁阻尼 閱讀教材30頁上的“思考與討論”,分組討論,然后發(fā)表自己的見解。 導體在磁場中運動時,感應電流使導體受到安培力的作用,安培力的方向總是阻礙導體的運動,這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。 [演示2]電磁阻尼。 按照教材“做一做”中敘述的內容,演示電表指針在偏轉過程中受到的電磁阻尼現(xiàn)象。 [演示3]如圖所示,彈簧下端懸掛一根磁鐵,將磁鐵托起到某高度后釋放,磁鐵能振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一固定線圈,磁鐵會很快停下來。上述現(xiàn)象說明了什么? 當磁鐵穿過固定的閉合線圈時,在閉合線圈中會產生感應電流,感應電流的磁場會阻礙磁鐵和線圈靠近或離開,也就是磁鐵振動時除了空氣阻力外,還有線圈的磁場力作為阻力,安培阻力較相對較大,因而磁鐵會很快停下來。 3、電磁驅動 [演示4]電磁驅動。 演示教材31頁的演示實驗。引導學生觀察并解釋實驗現(xiàn)象。 磁場相對于導體運動時,感應電流使導體受到安培力的作用,安培力使導體運動起來,這種現(xiàn)象稱為電磁驅動。 交流感應電動機就是應用電磁驅動的原理工作的。簡要介紹交流感應電動機的工作過程。 (四)實例探究 渦流的應用 【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生感應電流,感應電流通過焊縫產生大量熱量,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 答案:AD 鞏固練習 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,但運動方向將不會發(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,又沿曲面的另一側上升,設環(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軌上,條形磁鐵沿導軌以初速度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 學 生 活 動 作 業(yè) 1、認真閱讀教材。 2、思考并完成“問題與練習”中的習題。 3、收集“渦流的利用和防止”方面的資料,課后交流。 板 書 設 計 教 學 后 記- 配套講稿:
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