江蘇省東臺市高中物理 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 班級 姓名 , 1課時 使用時間 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。 重點(diǎn): 1.渦流的概念及其應(yīng)用。 2.電磁阻尼和電磁驅(qū)動的實例分析。 難點(diǎn):電磁阻尼和電磁驅(qū)動的實例分析。 二、自學(xué)檢測 1.如圖所示,磁場方向垂直穿過金屬圓板,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時,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,磁場方向豎直向下;導(dǎo)體棒ab以一定的初速度滑動,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運(yùn)動起來,這種現(xiàn)象叫做 。 三、合作探究 任務(wù)一、渦流 [演示1]渦流生熱實驗。 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,報告給全班同學(xué)。 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? 當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時,這個線圈附近的導(dǎo)體中就會產(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。 因為鐵板中的渦流很強(qiáng),會產(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)體在磁場中運(yùn)動時,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,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,磁鐵能振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一固定線圈,磁鐵會很快停下來。上述現(xiàn)象說明了什么? 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)電流的磁場會阻礙磁鐵和線圈靠近或離開,也就是磁鐵振動時除了空氣阻力外,還有線圈的磁場力作為阻力,安培阻力較相對較大,因而磁鐵會很快停下來。 任務(wù)三、電磁驅(qū)動 [演示4]電磁驅(qū)動。 演示教材31頁的演示實驗。引導(dǎo)學(xué)生觀察并解釋實驗現(xiàn)象。 磁場相對于導(dǎo)體運(yùn)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(yùn)動起來,這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動。 交流感應(yīng)電動機(jī)就是應(yīng)用電磁驅(qū)動的原理工作的。簡要介紹交流感應(yīng)電動機(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,當(dāng)變化的磁場通過含鐵質(zhì)鍋的底部時, 即會產(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, 不會泄漏,對人體健康無危害。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在食物中產(chǎn)生渦流對食物加熱的 (B) 電磁爐是利用變化的磁場產(chǎn)生渦流,使含鐵質(zhì)鍋底迅速升溫,進(jìn)而對鍋內(nèi)食物加熱的 (C) 電磁爐是利用變化的磁場使食物中的極性水分子振動和旋轉(zhuǎn)來對食物加熱的 (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,磁鐵的振動幅度不變。若在振動過程中把線圈靠近磁鐵,如圖4所示,觀察磁鐵的振幅將會發(fā)現(xiàn): (A)S閉合時振幅逐漸減小,S斷開時振幅不變 (B)S閉合時振幅逐漸增大,S斷開時振幅不變 (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,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為焊縫處的電阻小 D.工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻大 【當(dāng)堂訓(xùn)練】 1.如圖所示,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,則( ) 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(yùn)動將逐漸偏向條形磁鐵的N極或S極 D.鋁環(huán)的運(yùn)動速率會改變,但運(yùn)動方向?qū)⒉粫l(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,曲面處在圖示磁場中,則( ) A.若是勻強(qiáng)磁場,環(huán)滾上的高度小于h B.若是勻強(qiáng)磁場,環(huán)滾上的高度等于h C.若是非勻強(qiáng)磁場,環(huán)滾上的高度等于h D.若是非勻強(qiáng)磁場,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,如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運(yùn)動,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,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.(選填“加速”、“勻速”或“減速”) 5.如圖所示,在O點(diǎn)正下方有一個具有理想邊界的磁場,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 四.檢測清盤 1.在水平放置的光滑導(dǎo)軌上,沿導(dǎo)軌固定一個條形磁鐵,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)動的過程中 :( ) (A)都做勻速運(yùn)動 (B)甲、乙做加速運(yùn)動 (C)甲、乙做減速運(yùn)動 (D)乙、丙做勻速運(yùn)動 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為:( ) (A)塑料材料的堅硬程度達(dá)不到要求 (B)塑料是絕緣的,對線圈的絕緣產(chǎn)生不良影響 (C)鋁框是導(dǎo)體,在鋁框和指針一塊擺動過程中會產(chǎn)生渦流,使指針很快停止擺動 (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)將會在軌道上永遠(yuǎn)滑動下去 4.變壓器、電動機(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,在鐵芯中會產(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,線圈中通過交變電流,從而產(chǎn)生交變的磁場,變化的磁場通過鐵芯;就在鐵芯中產(chǎn)生 ,使鐵芯的溫度升高。所以,電風(fēng)扇、日光燈工作一段時間后,調(diào)速器、鎮(zhèn)流器會發(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,這種探雷器有一個線圈,線圈中通過變化的電流會產(chǎn)生變化的磁場,使埋在地下的金屬殼地雷或金屬零件產(chǎn)生 。 8.電動機(jī)的線圈中通有電流時,磁場對線圈有安培力的作用,線圈就會轉(zhuǎn)動起來,即電動機(jī)就會轉(zhuǎn)動,這種作用叫做 。 五、學(xué)有所得- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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