高中物理3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动优秀学案

这是一份高中物理3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动优秀学案，文件包含人教版2019高中物理选择性必修第二册23《涡流电磁阻尼和电磁驱动》导学案教师版docx、人教版2019高中物理选择性必修第二册23《涡流电磁阻尼和电磁驱动》导学案学生版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共20页， 欢迎下载使用。

【学习目标】
1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。
2.通过实验了解涡流现象，知道涡流是怎样产生的，了解涡流现象的利用和危害。
3.通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生产生活中的应用。
4.了解电磁阻尼和电磁驱动。
【学习重难点】
1、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际分析。
2、教学难点：电磁阻尼和电磁驱动的实际分析。
【知识回顾】
一、楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要___________引起感应电流的磁通量的变化。
二、右手定则
1．内容
伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从___________进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时___________所指的方向就是感应电流的方向，如图所示。
2．适用范围
适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。
【自主预习】
一、电磁感应现象中的感生电场
1．感生电场
麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种___________，它与静电场不同，不是由___________产生的，我们把它叫作感生电场。
2．感生电动势
由感生电场产生的感应电动势。
3．感生电动势中的非静电力
就是___________对___________的作用。
4．感生电场的方向判断
由磁场的方向和强弱变化，根据楞次定律判断。
二、涡流
1．定义
由于___________，在导体中产生的像水中旋涡样的___________电流，把它叫作___________，简称涡流。
2．涡流的特点及产生
(1)特点：金属块中的涡流会产生热量。
(2)产生：用来冶炼合金钢的真空冶炼炉(如图)，炉外有线圈，线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金属中产生___________。涡流产生的___________使金属熔化。
(3)利用涡流冶炼金属的优点是，整个过程可以在真空中进行，能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金。
3．应用
(1)涡流热效应：如___________、电磁炉。
(2)涡流磁效应：如___________、___________。
4．防止
电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。
(1)途径一：增大铁芯材料的___________。
(2)途径二：用相互绝缘的___________叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。
三、电磁阻尼 电磁驱动
1．电磁阻尼
(1)概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到___________，___________总是阻碍导体运动的现象。
(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到某位置，便于读数。
2．电磁驱动
(1)概念：磁场相对导体转动时，导体中产生___________，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的现象。
(2)应用：交流感应电动机。
【课堂探究】
【新课导入】
在电磁炉的炉盘下有一个线圈。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。你知道这是为什么吗?
【新课教学】
任务一、电磁感应现象中的感生电场
（一）电磁感应现象中的感生电场
1.在电磁感应中，使导体中自由电荷定向移动的作用力是什么力呢？这个力有什么特点？
2.如自由移动的电荷是正电荷，结合感应电流的方向，想一想感应电场的方向往哪？
结论：
3.静电场和感生电场的有什么区别？
4.观察右图电子感应加速器，当电磁铁线圈电流的方向与如图所示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？
电子感应加速器加速原理：
任务二、涡流
【自我测评】观察与思考
播放视频，并提问学生：
水为什么会沸腾？
镊子为什么会变红？
涡流
定义：
如果环不断增粗直到变成一圆盘，又会发生什么现象？
变成方盘呢？
如果导体用整块铁代替，如图所示，电流变化时，铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状如何？
你知道涡流应用在那些方面，哪些方面我们又应该防止涡流的影响
涡流的热效应
涡流的危害与防止
危害：
（2）防止：
怎样减少涡流损耗？
任务三、电磁阻尼
观察与思考
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?
电磁阻尼
电磁阻尼
2.电磁阻尼的应用
问题1：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？
（1）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？
问题2：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？
（2）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？
（3）安培力对铝框的转动产生什么影响？
（4）使用铝框做线圈骨架有什么好处？
任务四、电磁驱动
（一）观察与思考
播放视频，提问以下视频中铝线框为什么会运动？
（二）电磁驱动
1.电磁驱动：
通过刚才的学习，你觉得电磁驱动和电磁阻尼有什么区别和联系？
2.电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
(1)联系：

(2)区别：

你知道电磁驱动应用在哪些方面吗？
【自我测评】
1．如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增强时，小球将( )
A．沿顺时针方向运动
B．沿逆时针方向运动
C．在原位置附近往复运动
D．仍然保持静止状态
2．[多选]关于涡流，下列说法正确的是( )
A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B．家用电磁炉是利用涡流使锅体发热的
C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流
3．如图所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈。开关S断开，条形磁铁至落地用时t1，落地时速度为v1；S闭合，条形磁铁至落地用时t2，落地时速度为v2。t1与t2、v1与v2大小关系正确的是( )
A．t1>t2，v1>v2 B．t1＝t2，v1＝v2
C．t1v2
4．如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦)，现让铜盘转动。下面对观察到的现象描述及解释正确的是( )
A．铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
B．铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去
C．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下
D．铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快
5．安检门原理图如图所示，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在(由左向右看)顺时针方向均匀减小的电流，则( )
A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针
B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大
C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针
D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化
【学后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？