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視頻標簽：渦流現象,電磁灶
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：滬科版高中物理選修3-2第三章3.2渦流現象和電磁灶-黑龍江 - 齊齊哈爾
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渦流現象和電磁灶教學設計
教材分析
本節課是上海科技教育出版社高中物理選修3-2教材《渦流現象和電磁灶》。學生已經學習了電磁感應的相關規律，通過電磁感應的案例分析，學會了對電磁感應現象分析的方法。學生在學習了電磁感應內容之后，已經建立了在閉合回路中磁通量變化就會感應電流，在整塊金屬內的渦流理解有一點難度。渦流概念是抽象的概念，理解難度大。
學情分析
學生們剛剛學會如何判斷感應電流的產生的條件，能夠分析電磁感應一些現象，然而這節課學習復雜的渦流現象以及如何利用或避免渦流現象，學生的邏輯思維能力尚有限，學起來可能較為困難。[來源:Z
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教學設計思路
渦流現象是常見的電磁感應現象，但是由于概念比較抽象，所以本節設計力激發學習興趣，培養學生思維能力。電磁灶已經是生活中常見的廚房用具，在設計本節課時，注重電磁灶的工作原理，利用電磁灶點亮燈泡，激發學生探究電磁灶工作原理的興趣。在理解電磁灶工作原理之后，在利用魔法小魚不怕熱的例子引導學生思考電磁爐加熱容器的特點，結合感應電流的概念，給出渦電流的概念。通過生活中的常見物品引入無源之電，之后通過電磁感應現象建立渦流概念，再討論渦流形狀，然后拓展到社會生產運用，使學生在理解渦流形狀的基礎上理渦流的熱效應的利用防止，以及電磁阻尼和電磁驅動的現象及原理。
核心素養培養目標
1、通過實驗觀察了解渦流現象，形成渦流概念。
2、能舉例說明渦流現象（包括熱效應和機械效應）在生產生活中的應用。 3、了解電磁灶的結構和原理。
教學重點
1．渦流的概念，渦流的利用及防止。 2．電磁阻尼和電磁驅動的實例分析。
教學難點
渦流概念的建立及對渦流的利用及防止。
實驗器材
電磁灶、小燈泡、燈泡座、金魚、釹磁鐵若干、金屬盆、二極管、鋁管、鋁箔紙、鋁板、導線若干、手持式安檢儀
教學過程
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引入新課
探究活動 探究電磁爐的加熱原理
探究活動1 電磁爐點亮小燈泡 老師對兩條普通的小魚施加了魔法，現在小魚是不怕熱的。我們將小魚放在電磁灶上。等著水開的同時，我向大家展示我的另一項魔法技能，就是可以在沒有連接電源的電路中產生電流，點亮燈泡，現在是展示我的魔法的時刻了？（電磁爐點亮燈泡，電動機轉動）
討論：為什么燈會亮？請大家根據電磁爐的內部圖，從材料和已知電磁學理論兩方面思考？ 探究活動2電磁爐加熱小魚、燒水
我養了幾條有特異功能的小魚。先把小魚放在電磁爐上，另一邊我們看看燒水？看看會發生什么事情。（水開了，小魚還是活著的）看看是什么原因（小魚的容器是塑料的，燒水的是金屬）金屬在電磁爐上變熱了。
問：為什么金屬可以被電磁爐加熱，而塑料制品不可以？ 新課內容 一、渦流
整塊的金屬可以看成是一個個金屬環組成的，變化的磁場會產生感生電磁，金屬中的自由電子會在感生電場力的作用下發生定向移動，電荷的定向移動會產生電流，電流有熱效應，所以電磁灶會加熱金屬容器。非金屬容器內部沒有可以自由移動的電荷，不能產生感應電流，所以不能被加熱。
金屬塊內部形成旋渦狀感應電流，叫做渦電流，簡稱渦流。渦流是電流，通過導體能夠產生熱效應和機械效應。電磁灶就是利用渦流現象制成的無火之灶。
二、渦流的熱效應 （一）應用 1．工頻電磁灶
(1)結構：由烹調鍋、灶面板及工頻勵磁器構成．工頻勵磁器由_勵磁線圈___和_勵磁鐵心__構成．
(2)工作原理：在兩組線圈中分別通過50 Hz的電流iA和iB，從而在鍋體中產生渦流，___渦流的電能___在鍋體中轉化為熱能以加熱食品．
2．高頻電磁灶(1)結構：由___加熱線圈_______、_灶面板__、_保護控制電路___三部分組成． (2)工作原理：50 Hz的交流電經過整流和濾波變為__直流______，然后通過電子開關的迅速導
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通和截止，使加熱線圈中產生20 kHz～50 kHz的___高頻振蕩電路_，從而產生高頻磁場使鍋內產生渦流，加熱食品． 3．電磁灶的優點
與一般灶具相比，電磁灶具有熱效率高、環保性好、節能等優點。
渦流的利用在我們生產生活中的很多地方都有應用，在工業生產中，渦流加熱也可用于真空冶煉和高頻焊接。機場，超市等地的安檢門和手持式安檢儀也是利用了渦流現象。 （二）渦流的危害
觀察變壓器，發現變壓器的鐵心不是整塊金屬，根據今天所學的渦流內容，說一說為什么不能用整塊的金屬？
1、由于整塊金屬的電阻很小，所以渦電流常常很大．渦電流會引起鐵心發熱，這不僅損耗了大量的電能，而且還可能燒壞設備．
2、變壓器和鎮流器的鐵心通常用涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓制成，而不是用整塊鐵制成，其原因是為了減小渦電流。
二、渦流的機械效應
探究活動3 自由落體的物體下落一米的距離大約時間是0.45s。一米長的鋁管豎直放置，讓小磁柱、電池和發光二極管構成的回路通過鋁管，鋁管中的磁鐵為什么下落時間明顯大于自由落體時間？
學生分析：鋁管，磁鐵下落慢應該是受到阻力作用了，當磁鐵下落時，由于電磁感應金屬內會產生感應電流，感應電流在磁場中會受到安培力的作用，根據牛頓第三定律，力的作用是相互的，所以磁鐵會受到安培力的阻礙作用，根據牛頓第二定律，磁鐵下落加速度會比重力加速度小，所以運動時間比自由落體運動時間要長，表面看起來就像是時間變慢一樣。 1、電磁阻尼
當導體在磁場運動時，感應電流使導體受到安培力，安培力的方向總是要阻礙導體的相對運動的現象。
應用:磁電式儀表、電氣機車的電磁制動、阻尼擺等.
探究活動4 利用電磁灶和鋁箔紙表演磁懸浮。 問：為什么能懸浮？
學生分析：當電磁灶啟動時，通入了交變電流，交變電流產生了變化的磁場，變化磁場使
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鋁箔中的自由電荷形成了渦電流，感應電流受到安培力的作用，安培力使鋁箔懸浮起來！
探究活動5 利用釹磁鐵和鋁盤表演隔空移物魔術，為什么不觸碰金屬盤，就能是金屬盤運動起來？
學生分析：可以把金屬盤看成由一個個金屬環組成的，當磁鐵相對于金屬盤運動時時，由于電磁感應金屬內會產生感應電流，感應電流在磁場中會受到安培力的作用，安培力使金屬盤跟著磁鐵運動起來
2、電磁驅動
當磁場相對于導體運動時，在導體中會產生感應電流，感應電流使導體受到安培力的作用而運動起來的現象。
應用：感應電動機、電能表、汽車上用的電磁式速度表等。
課堂小結
本節從神奇的電磁灶點燈引入，對比金屬容器能被電磁灶加熱，塑料容器不能
被加熱，得出電磁爐的原理是在金屬內部產生旋渦狀的電流——渦流。介紹兩種常見電磁灶的結構和原理。在介紹渦流的熱效應后又通過神奇鋁管和隔空移物引出渦流的機械效應。
視頻來源：優質課網 www.www.fsyixinda.com
