江蘇省連云港市海濱中學(xué) 潘海林

本教學(xué)案例的課題為：渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)。把中學(xué)物理課堂教學(xué)看作為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng),以生態(tài)學(xué)的視角審視中學(xué)物理課堂教學(xué),用系統(tǒng)整體的觀念來(lái)分析中學(xué)物理課堂教學(xué),揭示中學(xué)物理教學(xué)的生態(tài)本質(zhì)、特征等,從而明確了中學(xué)物理課堂教學(xué)的生態(tài)性。做到充分了解學(xué)情、認(rèn)知備課，設(shè)計(jì)學(xué)案。讓探究、談?wù)摰然顒?dòng)貫穿始終，學(xué)生全程參與。

【實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)】

知識(shí)與技能

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)。

過(guò)程與方法

培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力和客觀、全面地認(rèn)識(shí)事物的科學(xué)態(tài)度。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀

培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的思想，用辯證唯物主義的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)問(wèn)題的態(tài)度。

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

1.實(shí)驗(yàn)名稱：渦流，電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)

2.實(shí)驗(yàn)器材：自制教具：“電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)演示儀”；強(qiáng)磁鐵

【實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)思路】

1.教學(xué)重點(diǎn)：渦流的概念及應(yīng)用

2.教學(xué)難點(diǎn)：電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析

3.實(shí)驗(yàn)作用：直觀演示渦流、電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象，給學(xué)生提供感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，為突破教學(xué)難點(diǎn)提供事實(shí)依據(jù)。

4.教學(xué)策略：利用自制實(shí)驗(yàn)器材，引導(dǎo)學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)，自主探究活動(dòng)。

5.實(shí)驗(yàn)類型：演示實(shí)驗(yàn)。

【實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程】

導(dǎo)入新課

課前與學(xué)生共同設(shè)計(jì)新課引入方式：以表演小品的方式引入新課。

學(xué)生活動(dòng)：幾個(gè)學(xué)生扮演“恐怖分子”，其中一人攜帶管制刀具混入“車站”（教室）內(nèi)；另外幾個(gè)同學(xué)扮演警察，其中一人攜帶儀器——金屬探測(cè)器在人群中搜查管制刀具。當(dāng)金屬探測(cè)器靠近一個(gè)同學(xué)背部時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲，然后從該同學(xué)背后搜出一把菜刀。

學(xué)生哄堂大笑之余對(duì)金屬探測(cè)器的工作原理充滿了好奇。急于想知道金屬探測(cè)器的工作原理。

學(xué)生對(duì)渦流知識(shí)知道的不多，感性認(rèn)識(shí)也少。良好的開(kāi)端是成功的一半，所以新穎的新課引入方式是非常關(guān)鍵的，起到激發(fā)學(xué)生興趣，調(diào)動(dòng)積極性的作用。

進(jìn)行新課

引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)渦流知識(shí)點(diǎn)。

1.解釋金屬探測(cè)器的工作原理。2.什么是渦流？它的本質(zhì)？

3.說(shuō)出渦流知識(shí)在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用及防護(hù)的例子。

通過(guò)課本當(dāng)堂預(yù)習(xí)渦流知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)討論、交流然后解釋解釋探測(cè)器工作原理。滲透辯證觀點(diǎn)，事物都有兩面性。有利的方面加以利用；有害方面加以防護(hù)。

歸納總結(jié)本知識(shí)點(diǎn)：

一、渦流

1.定義：把塊狀金屬放在變化的磁場(chǎng)中，或讓他們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)，金屬塊中會(huì)產(chǎn)生環(huán)形感應(yīng)電流，像水中的漩渦，所以把它叫做渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。

2.渦流的利用

A、利用渦流的熱效應(yīng)：真空冶煉爐、電磁爐、高頻感應(yīng)爐

利用渦流冶煉金屬的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)過(guò)程能在真空中進(jìn)行，這樣就能防止空氣中的雜質(zhì)進(jìn)入金屬，可以冶煉高質(zhì)量的合金。

B、利用渦流的磁效應(yīng)：探雷器（隱蔽的金屬物改變通過(guò)探測(cè)線圈電流的大小和相位，從而探知金屬物）、安檢門(mén)、電磁制動(dòng)裝置（利用渦流與磁場(chǎng)的相互作用制造出了電磁制動(dòng)裝置，應(yīng)用于電表的阻尼振動(dòng)，高速機(jī)車制動(dòng)的渦流閘

3.渦流的防止：渦流使鐵芯發(fā)熱，浪費(fèi)了能量，還可能損壞儀器

途徑一：增大鐵芯材料的電阻率

途徑二：用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯

二、電磁阻尼

演示：向?qū)W生展示一塊機(jī)械式電能表。介紹自制的教具的制作方法。邊介紹邊拆除多余的零件，只保留鋁盤(pán)及支架。用手撥動(dòng)鋁盤(pán)邊緣，讓鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)

學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)識(shí)電能表內(nèi)部結(jié)構(gòu)

學(xué)生對(duì)機(jī)械式電能表很陌生，可以在課堂上展示一款機(jī)械式電能表，認(rèn)識(shí)其中鋁盤(pán)、支架部分。

敘述現(xiàn)象：讓學(xué)生通過(guò)觀察知道鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦很小，要轉(zhuǎn)動(dòng)很長(zhǎng)時(shí)間才會(huì)停下來(lái)。

選一名學(xué)生將一塊強(qiáng)磁鐵靠近鋁盤(pán)邊緣，觀察鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)情況。讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)。調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，激發(fā)興趣。

引導(dǎo)學(xué)生解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在學(xué)習(xí)了渦流知識(shí)的基礎(chǔ)上，部分學(xué)生能夠解釋這是電磁阻尼現(xiàn)象。啟發(fā)學(xué)生：強(qiáng)磁鐵靠近鋁盤(pán)時(shí)，鋁盤(pán)會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生渦流。據(jù)楞次定律解釋實(shí)驗(yàn)。

歸納總結(jié)知識(shí)點(diǎn)：

電磁驅(qū)動(dòng)：

概念：磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力。安培力的作用，使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)的現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng)。

特點(diǎn)：線圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速，即同向異步。

實(shí)質(zhì)：電磁驅(qū)動(dòng)屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，安培力的作用是阻礙導(dǎo)體與磁體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

應(yīng)用：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

設(shè)問(wèn)：

1.還是利用剛才的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在鋁盤(pán)靜止時(shí)將磁鐵從鋁盤(pán)邊緣上方沿鋁盤(pán)邊緣快速通過(guò)，會(huì)有什么現(xiàn)象？

2.如何解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？

3.電磁驅(qū)動(dòng)有哪些應(yīng)用？舉例？

學(xué)以致用：學(xué)習(xí)課本內(nèi)容后回答問(wèn)題，進(jìn)行物理社會(huì)生活方面的教育。

【反思與分析】

雖然渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)是一節(jié)知識(shí)延伸課，但是它卻是電磁感應(yīng)現(xiàn)象和楞次定律的深化和細(xì)化。學(xué)生學(xué)好它，對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象和楞次定律的理解意義非常重大。由于學(xué)生的認(rèn)知水平存在差異性，在教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的表現(xiàn)參差不齊。我在上課時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行正面評(píng)價(jià)，以鼓勵(lì)為主。讓學(xué)生樹(shù)立信心，勇于表現(xiàn)自己。在充分了解學(xué)情、認(rèn)知基礎(chǔ)上備課，設(shè)計(jì)學(xué)案。讓探究、談?wù)摰然顒?dòng)貫穿始終，學(xué)生全程參與，努力創(chuàng)設(shè)一節(jié)生活·生動(dòng)·生態(tài)的物理課。