人教版（新教材）高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE1第二章電磁感應第3節渦流、電磁阻尼和電磁驅動〖教材分析〗渦流、電磁阻尼和電磁驅動是一種特殊的電磁感應現象，在實際中有許多應用。渦流和自感現象以及許多現象一樣，都有利弊兩個方面。教學中應充分應用這些實例，培養學生全面認識和對待事物的科學態度。學生已經學習了電路的基本常識以及電磁感應的相關規律，學會判斷回路是否會產生感應電流以及感應電流的方向，而旦還掌握了感應電動勢的大小與什么因素有關。即已經學會對自感現象的分析，但頭腦中沒有渦流這個概念而已，也沒有意識到渦流現象，線圏本身也會產生電磁感應現象。學習中對渦流現象的解釋以及分析是學生遇到的最大挑戰?！冀虒W目標〗1．了解渦流的產生過程。2．了解渦流現象的利用和危害。3．通過對渦流實例的分析，了解渦流現象在生活和生產中的應用。4．了解電磁阻尼、電磁驅動?！冀虒W重難點〗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際分析教學難點：電磁阻尼和電磁驅動的實際分析〖教學過程〗1.情景導入在電磁的爐盤下有一個線圈。電磁爐工作時，它的盤面并不發熱，在爐盤上放置鐵鍋，鐵鍋就會發熱，你知道這是為什么嗎？2、新課學習一、電磁感應現象中的感生電場（一）、理論探究感生電動勢的產生電流是怎樣產生的？→自由電荷為什么會運動？→猜想：使電荷運動的力可能是洛倫茲力、靜電力、或者是其它力→使電荷運動的力難道是變化的磁場對其施加的力嗎？（二）〔英〕麥克斯韋認為：磁場變化時會在空間激發一種電場。這種電場與靜電場不同，它不是由電荷產生的，我們把它叫作感生電場（inducedelectricfield）。如果此刻空間存在閉合導體，導體中的自由電荷就會在感生電場的作用下做定向運動，產生感應電流，也就是說導體中產生了感應電動勢。應用實例電子感應加速器電子感應加速器是用感生電場來加速電子的一種設備。它的基本原理如圖示，上下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產生的感生電場使電子加速。上圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動。當電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時，電流的大小應該怎樣變化才能使電子加速？電子感應加速器是用感生電場來加速電子的一種設備。它的基本原理如圖示，上下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產生的感生電場使電子加速。上圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動。當電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時，電流的大小應該怎樣變化才能使電子加速？二、渦流1.定義由于電磁感應，在導體中產生的像水中旋渦樣的感應電流。如圖中的虛線所示2.特點若金屬電阻率很小，則渦流往往很強，產生的熱量很多。3.應用（1）渦流熱效應：真空冶煉爐，電磁爐。（2）真空冶煉爐原理：金屬塊中的渦流會產生熱量。用來冶煉合金鋼的真空冶煉爐（如圖），爐外有線圈，線圈中通入迅速變化的電流，爐內的金屬中產生渦流。渦流產生的熱量使金屬熔化。利用渦流冶煉金屬的優點是，整個過程可以在真空中進行，能防止空氣中的雜質進入金屬，可以冶煉高質量的合金。（3）.渦流的磁效應：渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報警。4、危害：線圈中流過變化的電流,在鐵芯中產生的渦流使鐵芯發熱,浪費了能量,還可能損壞電器。5、防止（減少渦流的途徑）：①增大鐵芯材料的電阻率,常用的材料是硅鋼。②用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。三、電磁阻尼1.電磁阻尼：當導體在磁場中運動時,感應電流會使導體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導體的運動——電磁阻尼。2.應用:磁電式儀表、電氣機車的電磁制動、阻尼擺等.(1)為什么用鋁框做線圈骨架？(2)、微安表的表頭在運輸時為何應該把兩個接線柱連在一起？(3)、金屬管演示渦流的電磁阻尼現象（播放視頻，讓學生思考，分組討論）(4)、彈簧振子演示電磁阻尼現象（播放視頻，讓學生思考，分組討論）四、電磁驅動1、電磁驅動：當磁場相對于導體轉動時，在導體中會產生感應電流，感應電流使導體受到安培力的作用而運動起來的現象。線圈轉動與磁鐵同向，但轉速小于磁鐵，即同向異步。2、應用：感應電動機、電能表、汽車上用的電磁式速度表等。交流感應電動機就是利用電磁驅動的原理工作的。配置的三個線圈連接到三相電源上，就能產生類似上面演示實驗中的旋轉磁場，磁場中的導線框也就隨著轉動（圖2.3-11）。就這樣，電動機（圖2.3-12）把電能轉化成機械能3、電磁阻尼與電磁驅動的區別和聯系區別：①電磁阻尼是導體相對于磁場運動;②電磁驅動是磁場相對于導體運動。聯系：安培力的作用都是阻礙它們間的相對運動。訓練提升1．下列關于渦流的說法正確的是（）A．渦流跟平時常見的感應電流一樣，都是因為穿過導體的磁通量變化而產生的B．渦流不是感應電流，而是一種有別于感應電流的特殊電流C．渦流有熱效應，但沒有磁效應D．在硅鋼中不能產生渦流〖答案〗A〖解析〗渦流本質上是感應電流，是導體自身構成回路，在穿過導體的磁通量變化時產生的，選項A正確，選項B錯誤；渦流不僅有熱效應，同其他電流一樣也有磁效應，選項C錯誤；硅鋼電阻率大，產生的渦流較小，但仍能產生渦流，選項D錯誤。2．關于電磁驅動，下列說法正確的是（）A．磁場相對于導體轉動時，導體中會產生感應電流，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，這種作用稱為電磁驅動B．在電磁驅動的過程中，通過安培力做功使電能轉化為導體的機械能C．在電磁驅動中，主動部分與被動部分的運動(或轉動)方向相反D．電磁驅動是由于磁場運動引起磁通量變化而產生感應電流，從而使導體受到安培力的作用而運動〖答案〗ABD〖解析〗根據電磁驅動的定義可知，選項A、B、D正確；在電磁驅動中，主動部分與被動部分的運動(或轉動)方向相同，且被動部分的速度(或角速度)較小，選項C錯誤。3．關于電磁阻尼，下列說法正確的是（）A．當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導體運動的現象稱為電磁阻尼B．磁電式儀表正是利用電磁阻尼的原理使指針迅速停下來，從而便于讀數C．電磁阻尼是導體因感應電流受到的安培力對導體做負功，阻礙導體運動D．電磁阻尼現象實質上不是電磁感應現象，但分析時同樣遵循楞次定律〖答案〗ABC〖解析〗根據電磁阻尼的定義知，選項A、B、C正確；電磁阻尼現象實質上是電磁感應現象，分析時不僅遵循楞次定律，同樣也遵循法拉第電磁感應定律，選項D錯誤。4．甲、乙兩個完全相同的銅環可繞固定軸OO′旋轉，當給以相同的初始角速度開始轉動后，由于阻力，經相同的時間后便停止；若將環置于磁感應強度為B且大小相同的勻強磁場中，甲環的轉軸與磁場方向平行，乙環的轉軸與磁場方向垂直，如圖所示，當甲、乙兩環同時以相同的角速度開始轉動后，則下列判斷正確的是（）A．甲環先停 B．乙環先停C．兩環同時停下 D．無法判斷兩環停止的先后順序〖答案〗B〖解析〗乙環產生感應電流，機械能不斷轉化為內能，而甲環不產生感應電流，故乙環先停下來，選項B正確?！冀虒W反思〗渦流、電磁阻尼和電磁驅動雖然是本章的重點，但并不是難點，如果依照教材順序按部就班地由教師演示、歸納、概括，盡管學生也能接受，但他們就有可能處于被動學習的局面，達不到應有的教學效果。本節課應試圖改變這種弊端，在教學過程的總體設計上以學生為探素者，教師做引路人，按照“教師為主導，學生為主體，實驗作手段，問