一、教材分析
本节是选学内容,它是又一种特殊的电磁感应现象,在实际中有许多应用。可根据各校的实际情况或选讲,或指导学生阅读。涡流和自感现象以及许多现象一样,都有利弊两个方面。教学中应充分应用这些实例,培养学生全面认识和对待事物的科学态度。
二、学情分析
学生已经学习了电路的基本常识以及电磁感应的相关规律,学会判断回路是否会产生感应电流以及感应电流的方向,而且还掌握了感应电动势的大小与什么因素有关。即已经学会对自感现象的分析,但头脑中没有涡流这个概念而已,也没有意识到涡流现象,线圈本身也会产生电磁感应现象。学习中对涡流现象的解释以及分析是学生遇到的最大挑战。
三、教学目标
(一)知识与技能
1.知道涡流是如何产生的。
2.知道涡流对我们有不利和有利的两方面,以及如何利用和防止。
3.知道电磁阻尼和电磁驱动。
(二)过程与方法
培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。
(三)情感、态度与价值观
培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。
四、重点、难点
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例分析。
教学难点:
电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
五、教学手段与策略
通过演示实验,引导学生观察现象、分析实验
六、教学用具:
电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置(可拆变压器)、电磁阻尼演示装置(示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁),电磁驱动演示装置(U形磁铁、能绕轴转动的铝框)。
七、课时安排 : 1课时
八、教学过程
(一)引入新课
教师:出示电动机、变压器铁芯,引导学生仔细观察其铁芯有什么特点?
学生:它们的铁芯都不是整块金属,而是由许多薄片叠合而成的。
教师:为什么要这样做呢?用一个整块的金属做铁心不是更省事儿?学习了涡流的知识,同学们就会知道其中的奥秘。
(二)进行新课
1、涡流
教师:[演示1]涡流生热实验。
在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2 mm的铁板,铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后,让学生摸摸铁芯和铁板,比较它们的温度,给全班同学。
学生:铁板的温度比铁芯高。
教师:为什么铁芯和铁板会发热呢?原来在铁芯和铁板中有涡流产生。安排学生阅读教材,了解什么叫涡流?
学生:当线圈中的电流发生变化时,这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡,所以叫做涡流。
师生共同活动:分析涡流的产生过程。
分析:如图所示,线圈接入反复变化的电流,某段时间内,若电流变大,则其磁场变强,根据麦克斯韦理论,变化的磁场激发出感生电场。导体可以看作是由许多闭合线圈组成的,在感生电场作用下,这些线圈中产生了感生电动势,从而产生涡旋状的感应电流。由于导体存在电阻,当电流在导体中流动时,就会产生电热,这就是涡流的热效应。
教师:课件演示,涡流的产生过程,增强学生的感性认识。
教师:为什么铁板的温度比铁芯高?
学生:因为铁板中的涡流很强,会产生大量的热。而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内,回路的电阻很大,涡流大为减弱,涡流产生的热量也减少。
教师:同学们明白了为什么铁芯用薄片叠合而成了吗?
学生:为了减少涡流损失的电能,同时也保护铁芯不被烧坏。
教师:下面大家阅读教材,了解一下涡流在生产、生活、科技等方面的应用。
2、电磁阻尼
教师:下面我们看教材30页上的“思考与讨论”,分组讨论,然后发表自己的见解。
学生:阅读教材后,发表自己的看法。
师生共同活动,得出电磁阻尼的概念:
导体在磁场中运动时,感应电流使导体受到安培力的作用,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。
教师:[演示2]电磁阻尼。
按照教材“做一做”中叙述的内容,演示电表指针在偏转过程中受到的电磁阻尼现象。
学生观察现象并解释现象。
[演示3]如图所示,弹簧下端悬挂一根磁铁,将磁铁托起到某高度后释放,磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈,磁铁会很快停下来。上述现象说明了什么?
学生:观察现象并作出分析。
当磁铁穿过固定的闭合线圈时,在闭合线圈中会产生感应电流,感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开,也就是磁铁振动时除了空气阻力外,还有线圈的磁场力作为阻力,安培阻力较相对较大,因而磁铁会很快停下来。
3、电磁驱动
教师:感应电流不仅会对导体产生阻尼作用,有时还会产生驱动作用。
[演示4]电磁驱动。
演示教材31页的演示实验。引导学生观察并解释实验现象。
师生共同活动,得出电磁驱动的概念:
磁场相对于导体运动时,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,这种现象称为电磁驱动。
教师:交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。简要介绍交流感应电动机的工作过程。
(三)课堂、点评
教师活动:让学生概括本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
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