江蘇省東臺(tái)市高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 4.7 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)導(dǎo)學(xué)案新人教版選修3-2.doc

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4.7 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 班級(jí) 姓名 ， 1課時(shí) 使用時(shí)間 一． 學(xué)習(xí)目標(biāo) 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)。 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。 難點(diǎn)：電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。 二、自學(xué)檢測(cè) 1．如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直穿過金屬圓板，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，產(chǎn)生圖示的感應(yīng)電流，看起來就像水中旋渦，叫做 。 2．如圖所示,U型金屬導(dǎo)軌水平放置，磁場(chǎng)方向豎直向下；導(dǎo)體棒ab以一定的初速度滑動(dòng)，導(dǎo)體棒的速度越來越小，最后將靜止；這種現(xiàn)象叫做 。 3．如圖所示，平行的水平金屬導(dǎo)軌一端與電源相連接，另一端放一導(dǎo)體棒，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面，開關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒在安培力作用下會(huì)運(yùn)動(dòng)起來，這種現(xiàn)象叫做 。 三、合作探究 任務(wù)一、渦流 ［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2mm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，報(bào)告給全班同學(xué)。 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？ 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。 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)。 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。 二、電磁阻尼 閱讀教材30頁(yè)上的“思考與討論”，分組討論，然后發(fā)表自己的見解。 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。 ［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。 ［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？ 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。 任務(wù)三、電磁驅(qū)動(dòng) ［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。 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)。 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。 例1 電磁爐（或電磁灶）是采用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生渦流加熱的， 它利用變化的電流通過線圈產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，當(dāng)變化的磁場(chǎng)通過含鐵質(zhì)鍋的底部時(shí)， 即會(huì)產(chǎn)生無數(shù)之小渦流，使鍋體本身自行高速升溫，然后再加熱鍋內(nèi)食物。 電磁爐工作時(shí)產(chǎn)生的電磁波，完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋所吸收， 不會(huì)泄漏，對(duì)人體健康無危害。關(guān)于電磁爐，以下說法中正確的是： (A) 電磁爐是利用變化的磁場(chǎng)在食物中產(chǎn)生渦流對(duì)食物加熱的 (B) 電磁爐是利用變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生渦流，使含鐵質(zhì)鍋底迅速升溫，進(jìn)而對(duì)鍋內(nèi)食物加熱的 (C) 電磁爐是利用變化的磁場(chǎng)使食物中的極性水分子振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)來對(duì)食物加熱的 (D) 電磁爐跟電爐一樣是讓電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量來對(duì)食物加熱的 例2 彈簧上端固定，下端掛一只條形磁鐵，使磁鐵上下振動(dòng)，磁鐵的振動(dòng)幅度不變。若在振動(dòng)過程中把線圈靠近磁鐵，如圖4所示，觀察磁鐵的振幅將會(huì)發(fā)現(xiàn)： （A）S閉合時(shí)振幅逐漸減小，S斷開時(shí)振幅不變 (B)S閉合時(shí)振幅逐漸增大，S斷開時(shí)振幅不變 (C)S閉合或斷開，振幅變化相同 (D)S閉合或斷開，振幅都不發(fā)生變化 例3、如圖所示是高頻焊接原理示意圖．線圈中通以高頻變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是（ ） A．電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快 B．電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快 C．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小 D．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大 【當(dāng)堂訓(xùn)練】 1．如圖所示，一塊長(zhǎng)方形光滑鋁板水平放在桌面上，鋁板右端拼接一根與鋁板等厚的條形磁鐵，一質(zhì)量分布均勻的閉合鋁環(huán)以初速度v從板的左端沿中線向右端滾動(dòng)，則（ ） A．鋁環(huán)的滾動(dòng)速度將越來越小 B．鋁環(huán)將保持勻速滾動(dòng) C．鋁環(huán)的運(yùn)動(dòng)將逐漸偏向條形磁鐵的N極或S極 D．鋁環(huán)的運(yùn)動(dòng)速率會(huì)改變，但運(yùn)動(dòng)方向?qū)⒉粫?huì)發(fā)生改變 2．如圖所示，閉合金屬環(huán)從曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)環(huán)的初速為零，摩擦不計(jì)，曲面處在圖示磁場(chǎng)中，則（ ） A．若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度小于h B．若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度等于h C．若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度等于h D．若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)滾上的高度小于h 3．如圖所示，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運(yùn)動(dòng)，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運(yùn)動(dòng)，則小球的材料可能是（ ） A．鐵 B．木 C．銅 D．鋁 4．如圖所示，圓形金屬環(huán)豎直固定穿套在光滑水平導(dǎo)軌上，條形磁鐵沿導(dǎo)軌以初速度v0向圓環(huán)運(yùn)動(dòng)，其軸線在圓環(huán)圓心，與環(huán)面垂直，則磁鐵在穿過環(huán)過程中，做___ ___運(yùn)動(dòng)．（選填“加速”、“勻速”或“減速”） 5．如圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場(chǎng)，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放向右擺至最高點(diǎn)B．不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是（ ） A．A、B兩點(diǎn)在同一水平線 B．A點(diǎn)高于B點(diǎn) C．A點(diǎn)低于B點(diǎn) D．銅環(huán)將做等幅擺動(dòng) 四．檢測(cè)清盤 1.在水平放置的光滑導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)軌固定一個(gè)條形磁鐵，如圖所示?，F(xiàn)有銅、鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們從導(dǎo)軌上的A點(diǎn)以某一初速向磁鐵滑去。各物塊在向磁鐵運(yùn)動(dòng)的過程中 ：（ ） (A)都做勻速運(yùn)動(dòng) (B)甲、乙做加速運(yùn)動(dòng) (C)甲、乙做減速運(yùn)動(dòng) (D)乙、丙做勻速運(yùn)動(dòng) 2．磁電式儀表的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上；而不用塑料做骨架是因?yàn)椋海? ） (A)塑料材料的堅(jiān)硬程度達(dá)不到要求 （B）塑料是絕緣的，對(duì)線圈的絕緣產(chǎn)生不良影響 (C)鋁框是導(dǎo)體，在鋁框和指針一塊擺動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生渦流，使指針很快停止擺動(dòng) (D)鋁框的質(zhì)量比塑料框的質(zhì)量大 3． 如圖所示，在水平通電直導(dǎo)線的正下方，有一半圓形光滑弧形軌道，一導(dǎo)體圓環(huán)自軌道右側(cè)的P點(diǎn)無初速度滑下，下列判斷正確的是：（ ） (A) 圓環(huán)中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生 (B) 圓環(huán)能滑到軌道左側(cè)與P點(diǎn)等高處 (C) 圓環(huán)最終停到軌道最低點(diǎn) (D) 圓環(huán)將會(huì)在軌道上永遠(yuǎn)滑動(dòng)下去 4．變壓器、電動(dòng)機(jī)的線圈都是繞在鐵芯上的，當(dāng)線圈中通過變化的電流時(shí)，在鐵芯中會(huì)產(chǎn)生 使鐵芯發(fā)熱，造成能量的浪費(fèi)。 5．一些電風(fēng)扇的調(diào)速器、日光燈的鎮(zhèn)流器是把線圈繞在鐵芯上制成的，當(dāng)電風(fēng)扇、日光燈工作時(shí)，線圈中通過交變電流，從而產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)通過鐵芯；就在鐵芯中產(chǎn)生 ，使鐵芯的溫度升高。所以，電風(fēng)扇、日光燈工作一段時(shí)間后，調(diào)速器、鎮(zhèn)流器會(huì)發(fā)熱。 6．用來冶煉合金鋼的真空冶煉爐，爐外繞有線圈，線圈中通有高頻電流，產(chǎn)生的變化磁場(chǎng)使?fàn)t內(nèi)的金屬中產(chǎn)生 ；從而使金屬的溫度升高來冶煉高質(zhì)量的合金。 7．對(duì)于金屬殼地雷或有較大金屬零件的地雷，可以使用一種探雷器來探測(cè)，這種探雷器有一個(gè)線圈，線圈中通過變化的電流會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，使埋在地下的金屬殼地雷或金屬零件產(chǎn)生 。 8．電動(dòng)機(jī)的線圈中通有電流時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)線圈有安培力的作用，線圈就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，即電動(dòng)機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種作用叫做 。 五、學(xué)有所得