2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 教学设计（表格式）

教学设计
课题 《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》
设计者 高翔
课型 新授课□ 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本节课是本章知识的应用，与学生的生活联系十分密切。学生前面已经学习掌握感应电流、楞次定律、法拉第电磁感应定律等内容，具备基本的实验操作能力和探究能力，为本节的学习打下良好的基础。通过本节课，也能加深对前面知识的理解。 教材内容遵循“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念。教材的编写思路是：观察现象，认识原理，实际应用。教材内容包括两部分：涡流和涡流的应用。涡流的应用包括三个部分：涡流的热效应、电磁阻尼和电磁驱动。首先介绍了涡流产生的原理、涡流的热效应，它的利用和防止。其次，分析电表线圈骨架的作用，介绍电磁阻尼的原理，利用原理分析为什么运输微安表时应该用导线把两个接线柱连在一起。最后，演示铝框在磁铁扰动下的运动，介绍电磁驱动的原理，分析交流感应电动机的工作原理。
学情分析
1.认知层面 在电磁感应这一章，学生过去学习的都是理想的单匝线圈的问题，而在现实生活中存在的往往都是块状的金属导体，涡流现象是生活中更常见的现象，这是从理想到现实的飞跃，存在一定困难。 电磁学与动力学的结合。感应电流的机械效应——电磁阻尼和电磁驱动是电磁学与动力学相结合的问题，考虑的是感应电流受到的安培力产生的机械效果。这里涉及的物理原理较多，学生理解存在一定困难。 2.知识层面 学生已经完整地学习了电磁感应的知识，掌握了感应电流、楞次定律、法拉第电磁感应定律等知识，这为本节课的学习奠定了基础。 3.能力层面 学生通过之前的学习，已经能够通过协作完成简单的实验，具有初步的写协能力、独立思考能力，并且具有强烈的好奇心和求知欲，希望通过观察实验现象、经历思考来理解现象产生的原因，并且总结出其中规律。
学习目标
1.物理观念 (1) 知道什么是涡流，了解涡流的产生原理，知道涡流的特性是热效应。 (2)了解电磁阻尼和电磁驱动的工作原理 2.科学思维 (1)通过学习涡流在日常生产生活中的应用，如何利用与防止这些应用，帮助学生学会辩证地认识问题。 （2）培养学生的开拓创新精神，鼓励学生开动脑筋，将涡流的原理应用到实际生活中来。 (3)养成善于分析和比较的思维习惯，培养学生从生活中观察科学、主动探索的精神。 3.科学探究 (1)通过实验培养学生的动手操作能力以及科学探究能力。 (2)通过分析相关装置与器材的工作原理，培养学生的分析表述能力，提高理论与实际相结合的意识. (3)培养学生开拓创新的能力 4.科学态度与责任 (1)通过对涡流现象的研究，培养学生善于动手动脑，敢于猜想，喜欢探究的学习习惯. (2)通过学习涡流在生产生活中的应用，培养学生运用科学知识服务社会的意识。
学习重点难点
教学重点： 感应电流的产生条件 教学难点： 通过实验现象归纳出条件
教学辅助支持
可拆的变压器铁芯、涡流热效应演示仪、铜管、小磁铁、小铁块、灵敏电流表、导线、线圈、条形磁铁、组合斜面、小车、易拉罐。
教学活动设计
教学环节教学活动设计意图评估要点 引起注意 展示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点。 【启发提问】为什么要这样 用一整块金属做铁芯不是更省事儿？ 【观察回答】它们的铁芯都不是整块铁，而是有许多薄片叠合而成。 让学生亲身观察，激发学生的好奇心。 学生是否将注意力集中到课堂，思考今天所学的内容。 提供情境 指导学习 引出表现涡流 1.涡流热效应演示 2.涡流的原理 问题1：当线圈中电流随时间变化时，附近的线圈会怎样？ 实际上，这个线圈周围附近的任何导体都会产生感应电流。 问题2：这样一圈圈的感应电流看起来像什么？ 【情境】介绍涡流热效应的利用——真空冶炼炉 问题3：涡流冶炼和普通的冶炼炉相比，优点是什么？ 问题4：同学们还能想到生活中有哪些涡流的应用吗？ 涡流冶炼的优点是整个过程在真空中进行，这样就能防止空气中的杂质，可以冶炼高质量的合金。 【情境】介绍自制金属探测器 线圈扫过地面，线圈中有变化的电流，如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 问题5：现在同学们能够解释，为什么变压器不用一整块的铁芯了吗？: 问题6：引导学生回答上述问题：变压器铁芯为什么要用若干相互绝缘的薄硅钢片叠加而成？ 变压器的线圈绕在铁芯上，涡流的热效应会使铁芯发热，损坏变压器。用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯，并且制成如图所示的形状，可以有效的防止涡流。 引导学生在解释、演示、实验的同时，总结出物流的原理，并发现物流具有热效应，进而得出涡流的定义。 通过变压器铁芯用硅钢片叠加而成原理的解释，呼应课题引入时的小实验 涡流在日常生活中有利也有弊，有利如何利用，有弊如何防止。既让学生体会物理知识可服务于社会，也引导学生辩证地认识涡流，体现到事物的一分为二性。 提供情境 指导学习 引出表现 指导学习 引出表现 提供情境 引出表现 指导学习 电磁阻尼 观察电磁阻尼现象 磁体从铜管上方自由下落，磁铁下落时间变长。 [小实验]时间隧道 问题1：如果一个小物体从铜管上方自由下落，估算通过的时间。 [实验操作] (1)在铜管上方由静止释放小物体，如粉笔。 (2)在铜管上方有静止释放小磁铁 用自由落体的模型估算，物体自由下落一米左右，时间不会超过0.5秒。 [观察现象] 物体不到0.5秒就通过了，确实跟估算的一样。 磁铁经过十几秒才通过铜管 2.体会电磁阻尼现象 将器材发给学生，让他们实验发现时间隧道的本质是导体与磁场的相对运动下发铜管、磁铁、铁块及其他小物体，让同学们自己做实验。 [提问]现象本质是什么？ [总结]当导体与磁场相对运动时，会受到一个力阻碍这种相对运动，这就是电磁阻尼现象 [实验探究] 在铜管中，只有磁铁下落才会变慢。 [思考回答]铜管是导体。这一现象的本质是：导体与磁铁相对运动时，会受到某种阻碍。 3.探究电磁阻尼原理 猜想假设 安培力阻碍了导体和磁铁的相对运动 设计实验 进行实验 得出结论 有感应电流，存在安培力 [引导提问] 是什么力阻碍了导体和磁铁之间的相对运动？ 安培力由什么产生？ [总结]只要判断有无感应电流，就能知道是否存在安培力。 设计一个电路：线圈与灵敏电流表串联。 [实验操作] 将条形磁铁插入线圈 [猜想] (1)安培力 (2)感应电流 [观察] 灵敏电流表的指针发生偏转，说明确实产生了感应电流，存在安培力。 [分析穿入穿出过程] 线圈运动方向穿入磁铁磁通量变化电流方向由上至下 方向现象指针 偏转安培力方向
穿入过程 线圈运动方向穿出磁铁磁通量变化电流方向由上至下 方向现象指针 偏转安培力方向
穿出过程 请同学们分析过程，完成表格。 [分析] (1)穿入过程：磁通量增大，电流沿顺时针方向，指针向右偏转。据左手定则吗安培力向上，与线圈运动方向相反。 (2)穿出过程：安培力向上，与线圈运动方向相反。 [结论]安培力方向始终与导体运动方向相反。 用楞次定律和左手定则的知识进行分析，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。 4.电磁阻尼的定义 引导学生回顾实验，总结出电磁阻尼的定义 [引导总结] 通过实验，我们发现，无论是穿入还是穿出，安培力始终阻碍线圈的运动，这个现象叫电磁阻尼。 [提问]同学们能给电磁阻尼下个定义吗？ [学生定义] 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，这种现象称为电磁阻尼。 5.电磁阻尼的应用 (1)制动 [实验演示] 绑着磁铁的小车从木板上由静止释放，快速下滑，到达铝板使运动停止。 [讨论交流] 绑着磁铁的小车在铝板上运动时，发生电磁阻尼现象，使小车停止运动。 (2)减震 [问题] 减震：灵敏电流计在运输过程中，指针一直晃动。为减少指针晃动，保护电表，可用导线把电流表的两个接线柱项链。你能解释吗？ [回答] 短路后，指针的摆动产生感应电流，产生电磁阻尼现象，阻碍指针的摆动。 三、电磁驱动 1.演示电磁驱动现象 易拉罐在磁铁扰动下运动 [问题] 电磁阻尼可以使下落速度变慢，有没有办法使速度变快呢？ [演示] 磁铁驱动易拉罐 2.电磁驱动的定义 让学生通过信息并结合电磁阻尼的探究过程，分析得出电磁驱动的定义 请一位同学解释“磁驱动易拉罐”的实验现象？ [电磁驱动] 如果一个磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力作用，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动。 [回答] 因为易拉罐产生了感应电流，涡流使导体受安培力作用，从而转动起来。 3.电磁驱动的应用 交流感应电动机实物与线圈模型 [提问] 展示交流感应电动机，观察其结构，同时展示线圈工作原理模型图，请同学们分析交流感应电动机的工作原理。 [分析] 三个线圈连接到三相电源上，就能在线圈中产生特殊的磁场。利用电磁驱动的原理，磁场中的导线框会随着转动。 激发学生的学习兴趣，引起学生的注意力和好奇心 明确物理实验的步骤，培养学生的实验探究能力 引导学生归纳电磁阻尼的具体表述，培养学生语言和文字表达能力。 激发学生学习兴趣，引起学生注意力和好奇心。 帮助学生学会构建物理模型 培养学生的分析表述和解决问题的能力 让学生运用所学知识分析实际现象，体会物理技术与社会的联系。培养学生的开拓创新能力。 让学生运用所学知识分析实际现象，体会物理技术与社会的联系 反馈评价 古语有云：知之而不用之，虽敦必困。因此在课堂基础知识讲解基本完毕后，我将为学生演示神奇铝箔实验，为学生留下课后思考问题：为什么金属铝箔会跳动起来？让学生课后利用本节课涡流知识解释实验现象，在家中也可以利用电磁炉、铝箔纸自己动手操作实验，与家长一起探讨生活中奇妙的涡流现象，从而内化本节课的物理知识。 实验现象：打开电磁炉，用纸巾筒起固定铝箔的作用，发现铝箔纸在外力的操作下，自动随着老师的口令跳动起来。检验学生的学习效果，让学生利用本节课涡流知识解释实验现象，内化本节课物理知识。 提供及时、灵活的正确性反馈。 小结
板书设计
作业与拓展学习设计
人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同。因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流。查找资料，了解这一现象产生的原因和能量转化情况，以及对卫星的运行可能会产生怎样的影响。
特色学习资源分析、技术手段应用说明
PPT课件、电磁炉、学生用变压器等
教学反思与改进
本节课是电磁感应知识的应用问题，让学生体会到物理技术与社会的联系，认识到“物理来源于生活，物理服务于社会，物理应用于实际”，让学生运用电磁感应中的感应电流和安培力的知识来解决生产和生活中的实际问题，培养学生解决实际问题的能力。具体来说，就是由感应电流的知识得出涡流的概念，再学习涡流再日常生产和生活中的三大类应用，即涡流热效应的应用与防止、电磁阻尼和电磁驱动。 本节课的教学设计，还从身边的小器件出发，鼓励学生观察思考，培养科学精神，以学生为本，通过交流和实验探究的方式，使学生在做中学，玩中思，激发学生的创造力，将物理知识应用到实际生活中来。