一、教材分析

本節(jié)是選學(xué)內(nèi)容,它是又一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,在實(shí)際中有許多應(yīng)用。可根據(jù)各校的實(shí)際情況或選講,或指導(dǎo)學(xué)生閱讀。渦流和自感現(xiàn)象以及許多現(xiàn)象一樣,都有利弊兩個(gè)方面。教學(xué)中應(yīng)充分應(yīng)用這些實(shí)例,培養(yǎng)學(xué)生全面認(rèn)識(shí)和對(duì)待事物的科學(xué)態(tài)度。
二、學(xué)情分析
學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電路的基本常識(shí)以及電磁感應(yīng)的相關(guān)規(guī)律,學(xué)會(huì)判斷回路是否會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流以及感應(yīng)電流的方向,而且還掌握了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與什么因素有關(guān)。即已經(jīng)學(xué)會(huì)對(duì)自感現(xiàn)象的分析,但頭腦中沒有渦流這個(gè)概念而已,也沒有意識(shí)到渦流現(xiàn)象,線圈本身也會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。學(xué)習(xí)中對(duì)渦流現(xiàn)象的解釋以及分析是學(xué)生遇到的最大挑戰(zhàn)。
三、教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.知道渦流是如何產(chǎn)生的。
2.知道渦流對(duì)我們有不利和有利的兩方面,以及如何利用和防止。
3.知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)。
(二)過程與方法
培養(yǎng)學(xué)生客觀、全面地認(rèn)識(shí)事物的科學(xué)態(tài)度。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)問題。
四、重點(diǎn)、難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):
1.渦流的概念及其應(yīng)用。
2.電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。
教學(xué)難點(diǎn):
電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。
五、教學(xué)手段與策略
通過演示實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)
六、教學(xué)用具:
電機(jī)、變壓器鐵芯、演示渦流生熱裝置(可拆變壓器)、電磁阻尼演示裝置(示教電流表、微安表、彈簧、條形磁鐵),電磁驅(qū)動(dòng)演示裝置(U形磁鐵、能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框)。
七、課時(shí)安排 : 1課時(shí)
八、教學(xué)過程
(一)引入新課
教師:出示電動(dòng)機(jī)、變壓器鐵芯,引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察其鐵芯有什么特點(diǎn)?
學(xué)生:它們的鐵芯都不是整塊金屬,而是由許多薄片疊合而成的。
教師:為什么要這樣做呢?用一個(gè)整塊的金屬做鐵心不是更省事兒?學(xué)習(xí)了渦流的知識(shí),同學(xué)們就會(huì)知道其中的奧秘。
(二)進(jìn)行新課
1、渦流
教師:[演示1]渦流生熱實(shí)驗(yàn)。
在可拆變壓器的一字鐵下面加一塊厚約2 mm的鐵板,鐵板垂直于鐵芯里磁感線的方向。在原線圈接交流電。幾分鐘后,讓學(xué)生摸摸鐵芯和鐵板,比較它們的溫度,給全班同學(xué)。
學(xué)生:鐵板的溫度比鐵芯高。
教師:為什么鐵芯和鐵板會(huì)發(fā)熱呢?原來在鐵芯和鐵板中有渦流產(chǎn)生。安排學(xué)生閱讀教材,了解什么叫渦流?
學(xué)生:當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí),這個(gè)線圈附近的導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流看起來很像水的旋渦,所以叫做渦流。
師生共同活動(dòng):分析渦流的產(chǎn)生過程。
分析:如圖所示,線圈接入反復(fù)變化的電流,某段時(shí)間內(nèi),若電流變大,則其磁場(chǎng)變強(qiáng),根據(jù)麥克斯韋理論,變化的磁場(chǎng)激發(fā)出感生電場(chǎng)。導(dǎo)體可以看作是由許多閉合線圈組成的,在感生電場(chǎng)作用下,這些線圈中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì),從而產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)電流。由于導(dǎo)體存在電阻,當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生電熱,這就是渦流的熱效應(yīng)。
教師:課件演示,渦流的產(chǎn)生過程,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。
教師:為什么鐵板的溫度比鐵芯高?
學(xué)生:因?yàn)殍F板中的渦流很強(qiáng),會(huì)產(chǎn)生大量的熱。而鐵芯中的渦流被限制在狹窄的薄片之內(nèi),回路的電阻很大,渦流大為減弱,渦流產(chǎn)生的熱量也減少。
教師:同學(xué)們明白了為什么鐵芯用薄片疊合而成了嗎?
學(xué)生:為了減少渦流損失的電能,同時(shí)也保護(hù)鐵芯不被燒壞。
教師:下面大家閱讀教材,了解一下渦流在生產(chǎn)、生活、科技等方面的應(yīng)用。
2、電磁阻尼
教師:下面我們看教材30頁(yè)上的“思考與討論”,分組討論,然后發(fā)表自己的見解。
學(xué)生:閱讀教材后,發(fā)表自己的看法。
師生共同活動(dòng),得出電磁阻尼的概念:
導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用,安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng),這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。
教師:[演示2]電磁阻尼。
按照教材“做一做”中敘述的內(nèi)容,演示電表指針在偏轉(zhuǎn)過程中受到的電磁阻尼現(xiàn)象。
學(xué)生觀察現(xiàn)象并解釋現(xiàn)象。
[演示3]如圖所示,彈簧下端懸掛一根磁鐵,將磁鐵托起到某高度后釋放,磁鐵能振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來。如果在磁鐵下端放一固定線圈,磁鐵會(huì)很快停下來。上述現(xiàn)象說明了什么?
學(xué)生:觀察現(xiàn)象并作出分析。
當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時(shí),在閉合線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)會(huì)阻礙磁鐵和線圈靠近或離開,也就是磁鐵振動(dòng)時(shí)除了空氣阻力外,還有線圈的磁場(chǎng)力作為阻力,安培阻力較相對(duì)較大,因而磁鐵會(huì)很快停下來。
3、電磁驅(qū)動(dòng)
教師:感應(yīng)電流不僅會(huì)對(duì)導(dǎo)體產(chǎn)生阻尼作用,有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)作用。
[演示4]電磁驅(qū)動(dòng)。
演示教材31頁(yè)的演示實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生觀察并解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
師生共同活動(dòng),得出電磁驅(qū)動(dòng)的概念:
磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用,安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來,這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng)。
教師:交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)的原理工作的。簡(jiǎn)要介紹交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作過程。
(三)課堂、點(diǎn)評(píng)
教師活動(dòng):讓學(xué)生概括本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié),其他同學(xué)在筆記本上總結(jié),然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。
學(xué)生活動(dòng):認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié),看誰(shuí)的更好,好在什么地方。
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