.7一、教學(xué)目標(biāo)〔一〕學(xué)問與技能1．知道渦流是如何產(chǎn)生的。知道渦流對我們有不利和有利的兩方面，以及如何利用和防止。知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動。〔二〕過程與方法培育學(xué)生客觀、全面地生疏事物的科學(xué)態(tài)度。〔三〕情感、態(tài)度與價值觀培育學(xué)生用辯證唯物主義的觀點生疏問題。二、重點、難點教學(xué)重點：1．渦流的概念及其應(yīng)用。2．電磁阻尼和電磁驅(qū)動的實例分析。教學(xué)難點：電磁阻尼和電磁驅(qū)動的實例分析。三、教學(xué)手段與策略通過演示試驗，引導(dǎo)學(xué)生觀看現(xiàn)象、分析試驗四、課時安排：1五、教學(xué)過程〔一〕引入課教師：出示電動機(jī)、變壓器鐵芯，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀看其鐵芯有什么特點.學(xué)生：它們的鐵芯都不是整塊金屬，而是由很多薄片疊合而成的。教師：為什么要這樣做呢.用一個整塊的金屬做鐵心不是更省事兒.學(xué)習(xí)了渦流的學(xué)問，同學(xué)們就會知道其中的奇特。1.〔二〕進(jìn)展課1、渦流［演示1］渦流生熱試驗。2mm的鐵板，鐵板垂直于鐵芯里磁感線的方向。在原線圈接溝通電。幾分鐘后，讓學(xué)生摸摸鐵芯和鐵板，比較它們的溫度，報告給全班同學(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.流看起來很像水的旋渦，所以叫做渦流。師生共同活動：分析渦流的產(chǎn)生過程。分析：如以下圖，線圈接入反復(fù)變化的電流，*段時間，假設(shè)電流變大，則其磁場變強(qiáng)，依據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場激發(fā)出感生電場。導(dǎo)體可以看作是由很多閉合線圈組成的，在感生電場作用下，這些線圈中產(chǎn)生了感生電動勢，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)體中流淌時，就會產(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，增加學(xué)生的感性生疏。教師：為什么鐵板的溫度比鐵芯高.之，回路的電阻很大，渦流大為減弱，渦流產(chǎn)生的熱量也削減。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：為了削減渦流損失的電能，同時也保護(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頁上的“思考與爭論〞，分組爭論，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。1.師生共同活動，得出電磁阻尼的概念：的運動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。［演示2］電磁阻尼。依據(jù)教材“做一做〞中表達(dá)的容，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)生觀看現(xiàn)象并解釋現(xiàn)象。［演示3］如以下圖，彈簧下端懸掛一根磁鐵，將磁鐵托起到*高度后釋放，磁鐵能振動較長時間才停下來。假設(shè)在磁鐵下端放一固定線圈，磁鐵會很快停下來。上述現(xiàn)象說明白什么.學(xué)生：觀看現(xiàn)象并作出分析。當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電場力作為阻力，安培阻力較相對較大，因而磁鐵會很快停下來。3、電磁驅(qū)動教師：感應(yīng)電流不僅會對導(dǎo)體產(chǎn)生阻尼作用，有時還會產(chǎn)生驅(qū)動作用。［4］電磁驅(qū)動。演示教材31頁的演示試驗。引導(dǎo)學(xué)生觀看并解釋試驗現(xiàn)象。師生共同活動，得出電磁驅(qū)動的概念：磁場相對于導(dǎo)體運動時，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運動起來，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動。作過程。〔三〕課堂總結(jié)、點評總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)容。自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。1.點評：總結(jié)課堂容，培育學(xué)生概括總結(jié)力量。架。〔四〕實例探究渦流的應(yīng)用【例1】如以下圖是高頻焊接原理示意圖．線圈以高頻變化的電流時，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，將金屬溶化，把工件焊接在一起，而工件其他局部發(fā)熱很少，以下說確的是〔〕電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度上升的越快電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度上升的越快C．工件上只有焊縫處溫度升的很高是由于焊縫處的電阻小D．工件上只有焊縫處溫度升的很高是由于焊縫處的電阻大小與感應(yīng)電動勢有關(guān)，電流變化的頻率越高，電流變化的越快，感應(yīng)電動勢就越大A選項正確。工件上焊縫處的電阻大，電流產(chǎn)生的熱量就多，D答案：AD【例2】用絲線懸掛閉合金屬環(huán)，懸于O點，虛線左邊有勻強(qiáng)磁場，右都有向外的勻強(qiáng)磁場，會有這種現(xiàn)象嗎.化，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，于是阻礙相對運動，搖擺很快停下來，這就是電磁阻會阻礙相對運動。〔五〕穩(wěn)固練習(xí)如以下圖，一塊長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〔 〕A．鋁環(huán)的滾動速度將越來越小B．鋁環(huán)將保持勻速滾動C．鋁環(huán)的運動將漸漸偏向條形磁鐵的N極或S極1.D．鋁環(huán)的運動速率會轉(zhuǎn)變，但運動方向?qū)⒉粫l(fā)生轉(zhuǎn)變答案：B如以下圖，閉合金屬環(huán)從曲面上h為零，摩擦不計，曲面處在圖示磁場中，則〔 〕假設(shè)是勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度小于hB．假設(shè)是勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度等于hC．假設(shè)是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度等于hD．假設(shè)是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度小于h答案：BD如以下圖，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以肯定的初速度向磁鐵方向運動，假設(shè)覺察小球做減速運動，則小球的材料可能是〔〕鐵 B．木C．銅 D．鋁答案：CD如以下圖，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)運動，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 運動〔選“加速〞、“勻速〞或“減速〞〕答案：減速〔六〕作業(yè)1、認(rèn)真閱讀教材。2、思考并完成“問題與練習(xí)〞中的習(xí)題。3、收集“渦流的利用和防止〞方面的資料，在課下溝通。〔七〕教學(xué)反思學(xué)生力量的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水素養(yǎng)的培育就成了鏡中花，水中月。六、板書設(shè)計1.一、渦流來很像水的旋渦，所以叫做渦流。應(yīng)用：真空冶煉爐、探雷器、安檢門。二、電磁阻尼的運動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。三、電磁驅(qū)動磁場相對于導(dǎo)體運動時，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運動起來，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動。七、資料袋利用渦流加熱和熔煉金屬交變電流的磁場在金屬感應(yīng)的渦流能產(chǎn)生熱效應(yīng)優(yōu)點，除課本所述外還有：加熱效率高，到達(dá)50%~90%；加熱速度快；用不同頻率的電流越強(qiáng)，頻率越高這種現(xiàn)象越顯著，稱為“趨膚效應(yīng)〞。50Hz0.5~8kHz20~60Hz60~600kHz電動機(jī)帶動中頻發(fā)電機(jī)或用可控硅逆變器產(chǎn)生器產(chǎn)生。課本圖16—41畫的是無心式感應(yīng)熔爐，用途是熔煉鑄鐵、鋼、合金鋼和銅、鋁等有色金屬.所用交變電流的頻率要隨坩鍋能容納的金屬質(zhì)量多少來選擇，以取得最好的效果。例如：5kg20kHz，100kg2.5kHz，5t1kHz50kHz.感應(yīng)加熱法也廣泛用于鋼件的熱處理，如淬火、回火、外表滲碳等.例如齒輪、軸等只火劑快速冷卻就可以了.其他的熱處理工藝可依據(jù)需要的加熱深度選用中頻或工頻等。1.渦流與節(jié)能炊具電磁灶生感應(yīng)電流，這種電流在金屬塊自成閉合回路，很像水的旋渦，叫渦電流，簡稱渦流.由于金屬電阻小，所以渦流很強(qiáng)1所示〕當(dāng)溝通電通過導(dǎo)線時，鐵芯中就產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流，這種強(qiáng)電流使鐵芯發(fā)熱，鋪張電能.為了削減損失，電機(jī)、變壓器等通常用具有絕緣層的薄硅鋼片疊壓制成鐵芯，使回路電阻增大，削減渦流。溫度簡潔掌握，而且污染少，適應(yīng)冶煉特種合金和特種鋼。渦流也可以應(yīng)用于生活.本文將要介紹的電磁灶就是渦流在生活中的應(yīng)用。電磁灶首先把50Hz的溝通電通過橋式整流裝置改換成直流電，然后通過逆變器，轉(zhuǎn)換成15kHz~50kHz的高頻電流，此高頻電流通過扁平螺旋形加熱線圈〔螺旋中心有圓于電磁感應(yīng)產(chǎn)生電場，形成強(qiáng)大的渦流電流，發(fā)出大量的焦耳熱，到達(dá)對食物加熱的目的。圖1 圖22是電磁灶的部電路.圖中C1

1

1

和D為半導(dǎo)體高速二極2管，L和C為高頻轉(zhuǎn)換電感和電容，C為調(diào)諧電容器，L為加熱線圈，DD和LC組2 2 2 3 1 2 2 2成逆變器，通過計算可知，加在D1

上的直流電流通過逆變器后在C2

上產(chǎn)生溝通電壓，其頻率為：2f=1/2π L2C2，假設(shè)轉(zhuǎn)變 L2和C2

的值可獲得不同頻率的交變電壓，一般 f在15kHz~50kHz從圖3可知，C兩端的電壓加到LC〔L有電阻R〕的串聯(lián)電路上，轉(zhuǎn)變C，使2 3 3 3 3 3RLC串聯(lián)電路振動頻率f與C的頻率f相等，這樣在L中的電流振幅最大，L

變電流33 3 2 3 3在鐵鍋底中的 的振幅也最大，產(chǎn)生的渦流最強(qiáng)，電磁灶的熱功率最大。下面談?wù)勲姶旁罱o鍋加熱的狀況，如圖4為放在加熱圖上的鍋底剖面圖，B是加熱圈中電流產(chǎn)生的磁場，這個磁場從圓心沿徑向分布。其磁感線分布外形如圖5所示的傘形。B的變化激起鍋底部產(chǎn)生渦流.依據(jù)右手定則可知，渦流方向如圖5所示，形成一些同心圓。圖3 圖4 圖516~20股直徑為0.5