2.5涡流现象及其应用 教学设计

《涡流现象及其应用》教学设计
教学目标：
了解涡流现象和涡流现象产生的原因，促进对电磁感应现象和规律的理解，并深化对能量观的认识；
通过对涡流的热效应、机械效应、磁效应等知识的学习，深化对电磁规律的应用的理解，提高应用知识解决实际问题的能力；
通过探究实验深化对涡流知识的认识，培养学生的科学探究的意识和能力。
教学重点：
涡流的概念
涡流的三种效应
教学难点：
理解涡流的概念
理解涡流的三种效应
教学方法：
演示实验，讨论、讲授。
课时安排：1课时
情境引入：
电磁炉具有升温快、热效应高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。
电磁炉工作时，它的盘面并不发热，上面放置的铁锅会发热，这是为什么？
新课教学：
涡流现象
情境：设计如图所示电路中，线圈A与小灯泡串联，通电螺线管接交流电源，小灯泡发光。
【思考问题】
请分析灯泡发光的原因。
磁场变化使闭合电路中的导体产生感应电流，那么，使导体中自由电荷定向移动的作用力是什么力呢？
变化的磁场是怎样对电荷产生作用力的？
总结：①变化的磁场使电荷受到作用力做定向运动；
②变化的磁场在空间产生一个电场——感生电场；
③感生电场在线圈中产生感生电动势。
情境：将一个铁环垂直放在匀强磁场中，磁感应强度均匀减小。
【思考问题】
铁环中感应电流的方向是怎样的？
如果铁环不断增粗直到变成一圆盘，铁环中会产生感应电流吗？
如果将铁环换成铁块，铁块中会产生感应电流吗？
涡流：只要空间有变化的磁通量，其中的导体就会产生感应电流，在整个导体中，一圈圈的感应电流环绕导体轴线流动，如果用图表示这样的感应电流，
看起来就像水中的旋涡，我们把这种感应电流叫做涡流。
涡流的特点：（1）是整块导体发生的电磁感应现象，遵循法拉第电磁感应定律。
（2）磁场变化越快，导体的横截面积越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大。
涡流的热效应
【观察与思考】出示变压器铁芯，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？
演示实验：在可拆变压器的条形铁芯下插入一块厚约2 mm的铁板，原线圈接交流电，几分钟后，触摸铁芯和铁板，发现铁芯和铁板的温度都身高了，且铁板的温度比铁芯高。
情境：冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。
情境：电磁炉利用涡流加热。
涡流的机械效应
【思考问题】一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向。安培力对线圈的运动有什么影响？
电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，导体中产生的涡流使导体受到安培力，并且安培力总是阻碍导体的运动，这种现象叫作电磁阻尼。
演示实验：取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把微安表的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？
情境：如图所示，磁电式电表中，轻铝框上绕着线圈。
【思考问题】
假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感应电流沿什么方向？
铝框由于转动产生感应电流，铝框会受安培力，安培力是沿什么方向的？
安培力对铝框的转动产生什么影响？
电磁驱动：当磁场相对于导体运动时，导体中产生的涡流使导体受到安培力，安培力使导体运动起来的现象叫作电磁驱动。
涡流的磁效应
情境：金属探测器是利用涡流工作的，手持一个长柄线圈在地面上扫过，线圈中有变化的电流。如果地下埋着金属物品，金属中感应涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
练习：如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。分析这个现象的产生原因，并说明此现象中能量转化的情况。
课堂小结：
了解涡流现象
能结合能量分析涡流现象。
课后作业：
完成练习册