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视频标签：涡流现象,电磁灶
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视频课题：沪科版高中物理选修3-2第三章3.2涡流现象和电磁灶-黑龙江 - 齐齐哈尔
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涡流现象和电磁灶教学设计
教材分析
本节课是上海科技教育出版社高中物理选修3-2教材《涡流现象和电磁灶》。学生已经学习了电磁感应的相关规律，通过电磁感应的案例分析，学会了对电磁感应现象分析的方法。学生在学习了电磁感应内容之后，已经建立了在闭合回路中磁通量变化就会感应电流，在整块金属内的涡流理解有一点难度。涡流概念是抽象的概念，理解难度大。
学情分析
学生们刚刚学会如何判断感应电流的产生的条件，能够分析电磁感应一些现象，然而这节课学习复杂的涡流现象以及如何利用或避免涡流现象，学生的逻辑思维能力尚有限，学起来可能较为困难。[来源:Z
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教学设计思路
涡流现象是常见的电磁感应现象，但是由于概念比较抽象，所以本节设计力激发学习兴趣，培养学生思维能力。电磁灶已经是生活中常见的厨房用具，在设计本节课时，注重电磁灶的工作原理，利用电磁灶点亮灯泡，激发学生探究电磁灶工作原理的兴趣。在理解电磁灶工作原理之后，在利用魔法小鱼不怕热的例子引导学生思考电磁炉加热容器的特点，结合感应电流的概念，给出涡电流的概念。通过生活中的常见物品引入无源之电，之后通过电磁感应现象建立涡流概念，再讨论涡流形状，然后拓展到社会生产运用，使学生在理解涡流形状的基础上理涡流的热效应的利用防止，以及电磁阻尼和电磁驱动的现象及原理。
核心素养培养目标
1、通过实验观察了解涡流现象，形成涡流概念。
2、能举例说明涡流现象（包括热效应和机械效应）在生产生活中的应用。 3、了解电磁灶的结构和原理。
教学重点
1．涡流的概念，涡流的利用及防止。 2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
教学难点
涡流概念的建立及对涡流的利用及防止。
实验器材
电磁灶、小灯泡、灯泡座、金鱼、钕磁铁若干、金属盆、二极管、铝管、铝箔纸、铝板、导线若干、手持式安检仪
教学过程
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引入新课
探究活动 探究电磁炉的加热原理
探究活动1 电磁炉点亮小灯泡 老师对两条普通的小鱼施加了魔法，现在小鱼是不怕热的。我们将小鱼放在电磁灶上。等着水开的同时，我向大家展示我的另一项魔法技能，就是可以在没有连接电源的电路中产生电流，点亮灯泡，现在是展示我的魔法的时刻了？（电磁炉点亮灯泡，电动机转动）
讨论：为什么灯会亮？请大家根据电磁炉的内部图，从材料和已知电磁学理论两方面思考？ 探究活动2电磁炉加热小鱼、烧水
我养了几条有特异功能的小鱼。先把小鱼放在电磁炉上，另一边我们看看烧水？看看会发生什么事情。（水开了，小鱼还是活着的）看看是什么原因（小鱼的容器是塑料的，烧水的是金属）金属在电磁炉上变热了。
问：为什么金属可以被电磁炉加热，而塑料制品不可以？ 新课内容 一、涡流
整块的金属可以看成是一个个金属环组成的，变化的磁场会产生感生电磁，金属中的自由电子会在感生电场力的作用下发生定向移动，电荷的定向移动会产生电流，电流有热效应，所以电磁灶会加热金属容器。非金属容器内部没有可以自由移动的电荷，不能产生感应电流，所以不能被加热。
金属块内部形成旋涡状感应电流，叫做涡电流，简称涡流。涡流是电流，通过导体能够产生热效应和机械效应。电磁灶就是利用涡流现象制成的无火之灶。
二、涡流的热效应 （一）应用 1．工频电磁灶
(1)结构：由烹调锅、灶面板及工频励磁器构成．工频励磁器由_励磁线圈___和_励磁铁心__构成．
(2)工作原理：在两组线圈中分别通过50 Hz的电流iA和iB，从而在锅体中产生涡流，___涡流的电能___在锅体中转化为热能以加热食品．
2．高频电磁灶(1)结构：由___加热线圈_______、_灶面板__、_保护控制电路___三部分组成． (2)工作原理：50 Hz的交流电经过整流和滤波变为__直流______，然后通过电子开关的迅速导
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通和截止，使加热线圈中产生20 kHz～50 kHz的___高频振荡电路_，从而产生高频磁场使锅内产生涡流，加热食品． 3．电磁灶的优点
与一般灶具相比，电磁灶具有热效率高、环保性好、节能等优点。
涡流的利用在我们生产生活中的很多地方都有应用，在工业生产中，涡流加热也可用于真空冶炼和高频焊接。机场，超市等地的安检门和手持式安检仪也是利用了涡流现象。 （二）涡流的危害
观察变压器，发现变压器的铁心不是整块金属，根据今天所学的涡流内容，说一说为什么不能用整块的金属？
1、由于整块金属的电阻很小，所以涡电流常常很大．涡电流会引起铁心发热，这不仅损耗了大量的电能，而且还可能烧坏设备．
2、变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用整块铁制成，其原因是为了减小涡电流。
二、涡流的机械效应
探究活动3 自由落体的物体下落一米的距离大约时间是0.45s。一米长的铝管竖直放置，让小磁柱、电池和发光二极管构成的回路通过铝管，铝管中的磁铁为什么下落时间明显大于自由落体时间？
学生分析：铝管，磁铁下落慢应该是受到阻力作用了，当磁铁下落时，由于电磁感应金属内会产生感应电流，感应电流在磁场中会受到安培力的作用，根据牛顿第三定律，力的作用是相互的，所以磁铁会受到安培力的阻碍作用，根据牛顿第二定律，磁铁下落加速度会比重力加速度小，所以运动时间比自由落体运动时间要长，表面看起来就像是时间变慢一样。 1、电磁阻尼
当导体在磁场运动时，感应电流使导体受到安培力，安培力的方向总是要阻碍导体的相对运动的现象。
应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等.
探究活动4 利用电磁灶和铝箔纸表演磁悬浮。 问：为什么能悬浮？
学生分析：当电磁灶启动时，通入了交变电流，交变电流产生了变化的磁场，变化磁场使
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铝箔中的自由电荷形成了涡电流，感应电流受到安培力的作用，安培力使铝箔悬浮起来！
探究活动5 利用钕磁铁和铝盘表演隔空移物魔术，为什么不触碰金属盘，就能是金属盘运动起来？
学生分析：可以把金属盘看成由一个个金属环组成的，当磁铁相对于金属盘运动时时，由于电磁感应金属内会产生感应电流，感应电流在磁场中会受到安培力的作用，安培力使金属盘跟着磁铁运动起来
2、电磁驱动
当磁场相对于导体运动时，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用而运动起来的现象。
应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。
课堂小结
本节从神奇的电磁灶点灯引入，对比金属容器能被电磁灶加热，塑料容器不能
被加热，得出电磁炉的原理是在金属内部产生旋涡状的电流——涡流。介绍两种常见电磁灶的结构和原理。在介绍涡流的热效应后又通过神奇铝管和隔空移物引出涡流的机械效应。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
