物理人教版（2019）选择性必修第二册2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动（共32张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动（共32张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 46.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-14 12:21:43 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
第二章
人教版（2019）选择性必修二
CONTENTS
目录
电磁感应现象中的感生电场
01
涡流
02
电磁阻尼
03
电磁驱动
04
电磁炉是生活中常见的一种家用电器，电磁炉的主要结构是在炉盘下有一个线圈，电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热，从而达到加热食物的目的。那你知道电磁炉加热食物的原理是什么吗
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
一、电磁感应现象中的感生电场
英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，称为感生电场，也叫涡旋电场。
E感
B′
B
E感
问题：当打开电磁炉时，电磁炉台面下线圈被接通变化的电流，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场在电磁炉周围激发出电场，台面上的铁锅中自由电荷会发生定向移动，那么使铁锅中自由电荷移动作用力是什么力呢？这个力有什么特点？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
磁场
变化
激发
感生
电场
力
导体中
自由电荷
形成
感应
电流
静止电荷
激发
静电场
感生电动势
（非静电力）
产生
导体
闭合
感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的作用力。
E＝n
感生电动势
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
静电场 感生电场
产生 由静止的电荷产生 由变化的磁场在周围空间激发
电场线特点 由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合。 感应电场是一种涡旋电场，
电场线是闭合的。
电场方向判断 正电荷受力的方向 楞次定律+右手螺旋定则
静电场和感生电场的有什么区别
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
1.内容：变化的磁场在空间激发的电场（与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场）
2.感生电场的特点：变化的磁场在空间激发的电场
(1)感生电场的电场线是闭合的
(3)感生电场位于与磁场垂直的平面上
(2)E感与I感同向
(4)感生电场的存在与是否存在闭合电路无关
3.感生电场的方向判断：
感应电场方向与感应电流的方向相同，我们用判断感应电流的方向的方法判断感生电场——楞次定律+右手螺旋定则。
真空室
B
I感
E感
E感
E感
E感
E感
E感
B
增加
B感
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
3.感生电场的应用：电子感应加速器
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
真空室
i
i
电子枪
真空室
B
i感
F洛
F洛
F洛
F洛
v
v
v
v
F
F
F
F
E感
E感
E感
E感
v0=0
真空室
B
i感
E感
E感
E感
E感
E感
i
i
柱形电磁铁：产生变化的磁场；
环形真空管道：是电子运行的轨道
工作原理： 磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。
电子感应加速器原理
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
·
·
【课堂练习1】如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上且磁感应强度均匀减小的磁场，则（ ）
A.小球速度不变
B.小球速度先变小，后增大
C.小球速度变大
D.小球速度可能变小也可能变大
答案：B
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
观看实验，提问：镊子为什么会变红？
接通电源在闭合导体内会产生涡流，释放大量的热量。什么是涡流？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
1. 涡流的定义
线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，靠近它的导体内会产生漩涡状电流，叫做涡电流，简称涡流。
①涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。
②若金属的电阻率很小，则涡流往往很强，产生的热量很多。
二、涡流
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
2. 涡流的应用
（1）涡流的热效应
①真空冶炼炉原理
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。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
②电磁炉原理
电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
（2）涡流的磁效应
①金属探测器
②安检门
当有导体通过时，导体内涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
③探雷器
探雷器的长柄线圈中，通有变化的电流，在其周围就产生变化的磁场埋在地下的金属物品，由于电磁感应而形成涡流，涡流的磁场反过来又作用于线圈，使仪器报警。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
（3）涡流的危害与防止
①危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器。
②防止（减少涡流的途径）
变压器的铁芯不是一整块金属，而是由很多层金属片叠加在一起组成的，且金属片与线圈所在平面垂直
铁芯由叠加的铁片代替，且每层铁片之间涂有绝缘漆，实现了相互绝缘，这样阻断了涡流的回路，大范围的涡流消失
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
减少涡流的途径:
一、增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢
二、用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯
交变电流
交变电流
整块铁心
彼此绝缘的薄片
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
减少涡流的途径:
一、增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢
二、用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯
交变电流
交变电流
整块铁心
彼此绝缘的薄片
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【课堂练习2】下列关于涡流的说法正确的是（ ）
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.在硅钢片中不能产生涡流
答案：A
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
三、电磁阻尼
当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动。
问题：分析图中线圈中感应电流的方向和所受安培力的方向，并研究安培力对线圈的运动有何影响
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
1.电磁阻尼的定义：
当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动——电磁阻尼。
2.电磁阻尼的应用：
讨论：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？
①磁式电流表用铝框做线圈骨架
常用铝框做骨架，当线圈在磁场转动时，导致铝矿的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动。
②灵敏电流表的运输
灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起，构成一个闭合回路。如果它的指针摆动，就会在线圈中产生感应电流，出现电磁阻尼的现象，使指针很快的停止运动就不容易折断
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
③电磁阻尼摆
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
四、电磁驱动
1.电磁驱动的定义：磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
2.电磁驱动的应用：
磁悬浮列车
交流感应电动机
电表
速度计
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
电磁阻尼 电磁驱动
不 同 点 成因 由导体在磁场中运动形成 由磁场运动形成
效果 安培力的方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力的方向与导体运动方向相同，为动力
能量 转化 导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能 磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能
相同点 两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场的相对运动 电磁阻尼和电磁驱动的区别
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
涡流
电磁感应现象中的感生电场
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
电磁阻尼
电磁驱动
布置作业
课堂小结
新课导入
知识讲解
随堂练习
【学以致用1】(涡流的应用与防止)(多选)下列器具的工作原理与涡流有关的是( )
A.家用电磁炉
B.家用微波炉
C.变压器的铁芯用多块硅钢片粘在一起
D.风扇转动时扇叶与空气摩擦发热
答案:AC
解析:电磁炉是利用高频磁场产生涡流来加热食物的,故选项A正确。变压器的铁芯不用一块硅钢,是为了防止涡流损耗电能并烧毁变压器,多块硅钢片彼此绝缘,有效地减小了涡流,选项C正确。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用2】(涡流的防止)(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的,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.增大铁芯的电阻,以产生更多的热量
D.增大铁芯的电阻,以减小发热量
答案:BD
解析:涡流能使导体发热。变压器的铁芯用相互绝缘的薄片叠加而成,是为了增大铁芯的电阻,以减小涡流,从而减少能量损耗,提高变压器的效率。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用3】(对电磁阻尼的理解)(多选)电表中的指针和电磁阻尼器如图所示,下列说法正确的是( )
A.2是磁铁,在1中产生涡流
B.1是磁铁,在2中产生涡流
C.该装置的作用是使指针能够转动
D.该装置的作用是使指针能很快地稳定
答案:AD
解析:1在2中转动产生感应电流,感应电流受到安培力的作用阻碍1的转动, A、D正确。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用4】(对电磁驱动的理解)(多选)如图所示,一闭合铝环套在一根光滑平杆上,当条形磁铁靠近它时,下列结论正确的是( )
A.N极靠近铝环时,铝环将向左运动
B.S极靠近铝环时,铝环将向左运动
C.N极靠近铝环时,铝环将向右运动
D.S极靠近铝环时,铝环将向右运动
答案:AB
解析:条形磁铁靠近闭合铝环,无论哪个磁极靠近,都会在铝环中产生感应电流,以阻碍它们的相对运动,故A、B正确。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
随堂练习
布置作业
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
第二章
人教版（2019）选择性必修二
CONTENTS
目录
电磁感应现象中的感生电场
01
涡流
02
电磁阻尼
03
电磁驱动
04
电磁炉是生活中常见的一种家用电器，电磁炉的主要结构是在炉盘下有一个线圈，电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热，从而达到加热食物的目的。那你知道电磁炉加热食物的原理是什么吗
新课导入
知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
一、电磁感应现象中的感生电场
英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，称为感生电场，也叫涡旋电场。
E感
B′
B
E感
问题：当打开电磁炉时，电磁炉台面下线圈被接通变化的电流，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场在电磁炉周围激发出电场，台面上的铁锅中自由电荷会发生定向移动，那么使铁锅中自由电荷移动作用力是什么力呢？这个力有什么特点？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
磁场
变化
激发
感生
电场
力
导体中
自由电荷
形成
感应
电流
静止电荷
激发
静电场
感生电动势
（非静电力）
产生
导体
闭合
感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的作用力。
E＝n
感生电动势
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
静电场 感生电场
产生 由静止的电荷产生 由变化的磁场在周围空间激发
电场线特点 由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合。 感应电场是一种涡旋电场，
电场线是闭合的。
电场方向判断 正电荷受力的方向 楞次定律+右手螺旋定则
静电场和感生电场的有什么区别
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
1.内容：变化的磁场在空间激发的电场（与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场）
2.感生电场的特点：变化的磁场在空间激发的电场
(1)感生电场的电场线是闭合的
(3)感生电场位于与磁场垂直的平面上
(2)E感与I感同向
(4)感生电场的存在与是否存在闭合电路无关
3.感生电场的方向判断：
感应电场方向与感应电流的方向相同，我们用判断感应电流的方向的方法判断感生电场——楞次定律+右手螺旋定则。
真空室
B
I感
E感
E感
E感
E感
E感
E感
B
增加
B感
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
3.感生电场的应用：电子感应加速器
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
真空室
i
i
电子枪
真空室
B
i感
F洛
F洛
F洛
F洛
v
v
v
v
F
F
F
F
E感
E感
E感
E感
v0=0
真空室
B
i感
E感
E感
E感
E感
E感
i
i
柱形电磁铁：产生变化的磁场；
环形真空管道：是电子运行的轨道
工作原理： 磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。
电子感应加速器原理
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
·
·
【课堂练习1】如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上且磁感应强度均匀减小的磁场，则（ ）
A.小球速度不变
B.小球速度先变小，后增大
C.小球速度变大
D.小球速度可能变小也可能变大
答案：B
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
观看实验，提问：镊子为什么会变红？
接通电源在闭合导体内会产生涡流，释放大量的热量。什么是涡流？
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
1. 涡流的定义
线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，靠近它的导体内会产生漩涡状电流，叫做涡电流，简称涡流。
①涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。
②若金属的电阻率很小，则涡流往往很强，产生的热量很多。
二、涡流
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
2. 涡流的应用
（1）涡流的热效应
①真空冶炼炉原理
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。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
②电磁炉原理
电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
（2）涡流的磁效应
①金属探测器
②安检门
当有导体通过时，导体内涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
③探雷器
探雷器的长柄线圈中，通有变化的电流，在其周围就产生变化的磁场埋在地下的金属物品，由于电磁感应而形成涡流，涡流的磁场反过来又作用于线圈，使仪器报警。
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
（3）涡流的危害与防止
①危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器。
②防止（减少涡流的途径）
变压器的铁芯不是一整块金属，而是由很多层金属片叠加在一起组成的，且金属片与线圈所在平面垂直
铁芯由叠加的铁片代替，且每层铁片之间涂有绝缘漆，实现了相互绝缘，这样阻断了涡流的回路，大范围的涡流消失
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
减少涡流的途径:
一、增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢
二、用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯
交变电流
交变电流
整块铁心
彼此绝缘的薄片
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
减少涡流的途径:
一、增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢
二、用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯
交变电流
交变电流
整块铁心
彼此绝缘的薄片
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【课堂练习2】下列关于涡流的说法正确的是（ ）
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.在硅钢片中不能产生涡流
答案：A
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
三、电磁阻尼
当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动。
问题：分析图中线圈中感应电流的方向和所受安培力的方向，并研究安培力对线圈的运动有何影响
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随堂练习
课堂小结
布置作业
1.电磁阻尼的定义：
当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动——电磁阻尼。
2.电磁阻尼的应用：
讨论：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？
①磁式电流表用铝框做线圈骨架
常用铝框做骨架，当线圈在磁场转动时，导致铝矿的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动。
②灵敏电流表的运输
灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起，构成一个闭合回路。如果它的指针摆动，就会在线圈中产生感应电流，出现电磁阻尼的现象，使指针很快的停止运动就不容易折断
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课堂小结
布置作业
③电磁阻尼摆
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随堂练习
课堂小结
布置作业
四、电磁驱动
1.电磁驱动的定义：磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。
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随堂练习
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布置作业
2.电磁驱动的应用：
磁悬浮列车
交流感应电动机
电表
速度计
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课堂小结
布置作业
电磁阻尼 电磁驱动
不 同 点 成因 由导体在磁场中运动形成 由磁场运动形成
效果 安培力的方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力的方向与导体运动方向相同，为动力
能量 转化 导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能 磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能
相同点 两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场的相对运动 电磁阻尼和电磁驱动的区别
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涡流
电磁感应现象中的感生电场
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
电磁阻尼
电磁驱动
布置作业
课堂小结
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随堂练习
【学以致用1】(涡流的应用与防止)(多选)下列器具的工作原理与涡流有关的是( )
A.家用电磁炉
B.家用微波炉
C.变压器的铁芯用多块硅钢片粘在一起
D.风扇转动时扇叶与空气摩擦发热
答案:AC
解析:电磁炉是利用高频磁场产生涡流来加热食物的,故选项A正确。变压器的铁芯不用一块硅钢,是为了防止涡流损耗电能并烧毁变压器,多块硅钢片彼此绝缘,有效地减小了涡流,选项C正确。
随堂练习
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课堂小结
布置作业
【学以致用2】(涡流的防止)(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的,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.增大铁芯的电阻,以产生更多的热量
D.增大铁芯的电阻,以减小发热量
答案:BD
解析:涡流能使导体发热。变压器的铁芯用相互绝缘的薄片叠加而成,是为了增大铁芯的电阻,以减小涡流,从而减少能量损耗,提高变压器的效率。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用3】(对电磁阻尼的理解)(多选)电表中的指针和电磁阻尼器如图所示,下列说法正确的是( )
A.2是磁铁,在1中产生涡流
B.1是磁铁,在2中产生涡流
C.该装置的作用是使指针能够转动
D.该装置的作用是使指针能很快地稳定
答案:AD
解析:1在2中转动产生感应电流,感应电流受到安培力的作用阻碍1的转动, A、D正确。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
【学以致用4】(对电磁驱动的理解)(多选)如图所示,一闭合铝环套在一根光滑平杆上,当条形磁铁靠近它时,下列结论正确的是( )
A.N极靠近铝环时,铝环将向左运动
B.S极靠近铝环时,铝环将向左运动
C.N极靠近铝环时,铝环将向右运动
D.S极靠近铝环时,铝环将向右运动
答案:AB
解析:条形磁铁靠近闭合铝环,无论哪个磁极靠近,都会在铝环中产生感应电流,以阻碍它们的相对运动,故A、B正确。
随堂练习
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业
随堂练习
布置作业
新课导入
知识讲解
课堂小结
布置作业