电磁阻尼教案.docx

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电磁阻尼教案

电磁阻尼--教案

ChinaWestNormalUniversity

全国第七届“立思杯”大学生与研究生物理教学技能展评

暨自制教具与设计实验展评

参赛课题：

电磁阻尼

参赛学校：

西华师范大学

参赛选手：

红橙黄绿蓝靛紫

李佳珂

《电磁阻尼》

一、教学分析

①教材分析：

本节内容选自人教版高中物理选修3-2第四章第七节--《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》对于电磁阻尼现象，由于金属块内部涡流分布复杂，教材中只是很模糊地介绍了产生电磁阻尼现象的原因。

因此，本节内容在教材中属于选学部分。

但涡流、电磁阻尼和电磁驱动是电磁感应的特殊表现，在生产和生活中应用广泛。

因此，学生有必要了解本节内容的相关知识。

①学情分析：

高二阶段的学生能够运用楞次定律和左手定则判断感应电流的方向和安培力的方向，同时具备了学习涡流现象的相关知识。

但对楞次定律中所阐述的阻碍与物体运动中所受到阻碍作用容易混淆。

2、教学目标

（一）知识与技能 

理解电磁阻尼的含义；

了解电磁阻尼在生活中的运用；

能够制作简易的电磁阻尼器。

（二）过程与方法

通过演示实验：

“铝管的振动”和自制的“电磁阻尼器”，加深学生对对照实验的认识。

将铝管无限细分成同心细圆环，从细圆环截面分析其所受安培力的过程中培养了学生的抽象思维。

从将铝管等效成条形磁铁初步解释阻碍现象，再从安培力角度进一步解释阻碍现象的过程中，培养了学生科学的思维方法。

（三）情感态度与价值观

对照实验演示增强学生的感性认识并培养学生仔细观察、认真分析的科学态度；

利用电磁阻尼现象制作电磁阻尼器，从动手制作走向实际应用的过程让学生体会到科学与技术之间的紧密联系。

三、教学重难点

理解电磁阻尼含义，分析金属块中涡流的大致分布以及所受安培力方向。

四、教具

支架（2个）、铝管（2个）、永磁铁（2个）、轻质弹（2个）簧、自制电磁阻尼器、课件

五、教法与学法

教法：

讲授法，演示法

学法：

观察法、科学分析法

六、教学过程

教学过程

教学安排

学生活动

设计意图

知识回顾

1.感应电流产生条件：

穿过闭合回路磁通量发生变化。

2.楞次定律：

感应电流具有这样的方向，感应电流所产生的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化。

3.涡流：

金属块放入变化的磁场中，由于电磁感应，在金属块内部也要产生感应电流，就像水的漩涡，因此叫做涡流。

通常利用涡流的热效应来冶炼金属。

提出问题：

涡流除了热效应，还有哪些作用呢？

知识整理与总结。

回忆感应电流的产生条件，楞次定律的判定，涡流产生条件等知识点。

通过回顾与总结为后面的教学打下知识基础。

课前引入

【实验演示】

1.演示实验：

（要求学生观察两组铝管振动情况有何不同）

（1）把两个铝管拉离距平衡位置某一标记处。

同时松手后，观察两个铝管的振动情况有何不同。

实验现象：

左边铝管振幅迅速减小并最先停止振动，右边铝管自然振动。

（2）互换铝管，重复上述实验，再次观察两组铝管的振动情况。

实验现象：

依旧左边铝管振幅迅速减小并最先停止振动，右边铝管自然振动。

揭秘：

左边铝管下方的小木桩上放置了一小块磁铁。

2.提出问题：

根据所学内容尝试分析，为什么在左边的铝管振幅减小很快并很快就停止振动呢？

学生通过对实验的仔细观察，思考为什么条件相同，左侧铝管振幅迅速减小甚至很快停止振动。

思考磁铁的作用。

学生：

根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流磁通量的变化，所以铝环很快停止了振动。

对照实验让学生更明显地感受阻碍作用的存在；有助于提高学生的感性认识。

揭秘原因，为后续教学埋下伏笔。

引发学生思考，学会利用知识迁移解决问题。

新课教学

【原理分析】（就铝环向下运动过程而言）

①从楞次定律角度分析：

根据楞次定律判断出感应电流产生的磁场方向向下，将铝管等效成条形磁铁，由于同极相斥使得铝管振幅逐渐减小直至停止振动。

小结1：

大量实验表明，类似于铝管这样的导体与磁体发生相对运动时，两者之间会产生某种阻力，阻碍导体的运动。

这种力究竟是怎样产生的呢？

②从导体在磁场中运动受安培力角度进行分析：

截取铝管的一个横截面，沿直径切开，并确定电流流入和流出的方向。

如图所示：

受力分析：

根据左手定则，分析出细圆环左、右两位置所受安培力分别为F1、F2的方向如图所示。

它们的合力向上。

由细圆环推广到铝管：

当铝管向下运动时，安培力的合力向上，阻碍铝管向下的运动。

同理，当铝管向上运动时安培力的合力向下，阻碍铝管向上的运动。

小结2：

导体在磁场中运动时所受安培总是起阻碍作用。

总结：

由此可见，导体在磁场中运动时，某种阻碍导体运动的力就是安培力。

提出概念：

当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象叫做电磁阻尼。

上面的实验中，安培力对导体的运动是有阻碍作用的，也就是说安培力对导体做的是负功。

学生分析和采纳教师的总结，整理思路。

结合楞次定律，形成对阻碍的初步理解。

思考怎样从安培力角度对物体受力分析。

跟随老师伸出左手判断铝环所受安培力的方向。

领悟安培力对磁场中运动导体的阻碍作用，理解电磁阻尼的概念。

认识到安培力在此过程中做负功。

整理思路，带领学生对灵活运用已学过的知识。

模型抽象化，培养学生抽象思维；

简化模型，从学生熟悉的物理模型入手。

为电磁驱动的引出打下铺垫。

设计制作

1.演示自制电磁阻尼器

设想：

若金属圆盘以极高的转速旋转，比如汽车的制动系统，怎样才能高效率地让金属圆盘减速或是制动。

方案提示：

外加更强的磁场，增加磁场覆盖面，加厚金属盘增强涡流机械效应。

提出要求：

根据以上提示，动手设计一个阻碍效果更好，制动效率更高的电磁阻尼器。

观察对比金属圆盘两侧有无磁场时的转动情况，思考阻碍原因。

积极思考，查阅资料，设想可行方案并动手制作电磁阻尼器。

体会电磁阻尼现象的多种形式。

将知识结合实际生活，培养学生运用知识的能力。

从理论上升到设计，从设计走向生活。

实际应用

（1）磁电式电流表

（2）涡流缓速器

以物理实验中常用的磁电式电表进行讲解。

电表表芯实物图：

表芯演示图

如图所示的线圈是由多扎漆包铜线绕在方形的铝框上而成，线圈两端接承轴，承轴两头各有一组绕向相反的螺旋弹簧。

当电流从螺旋弹簧的一端流入经过线圈从另一螺旋弹簧流出，线圈通电后就会在磁场作用下受力偏转，进而带动指针和铝框偏转。

由于铝框的偏转会切割磁感线，铝框内产

生涡流，在电磁阻尼的作用下，阻碍了线圈的转动，减缓了线圈转动的速度，使指针能稳定指到读数位置上而不左右晃动。

结合自己的生活实际想想电磁阻尼还能运用在哪些地方。

观察实物图，配合老师讲解，了解电表表芯结构。

认真理解铝框的作用是阻碍线圈的转动，减缓线圈的转动速度，使得指针的偏转过程更加稳定。

结合实际情境，使学生认识到知识的实用性。

使学生理解电表中电磁阻尼的运用原理。

七、板书设计