2022年2021-高中物理1.8渦流現(xiàn)象及其應用教案粵教版選修3-2

1、2019-2020 年高中物理 1.8渦流現(xiàn)象及其應用教案粵教版選修3-2課 題新授課課時教學目標（一）知識與技能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動。（二）過程與方法培養(yǎng)學生客觀、全面地認識事物的科學態(tài)度。（三）情感、態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學生用辯證唯物主義的觀點認識問題。教學重點、難點教學重點1渦流的概念及其應用。2電磁阻尼和電磁驅動的實例分析。 教學難點電磁阻尼和電磁驅動的實例分析。教學方法通過演示實驗，引導學生觀察現(xiàn)象、分析實驗教學手段電機、 變壓器鐵芯、 演示渦流生熱裝置（可拆變壓器） 、電磁阻尼演示裝置（示教電流表、微

2、安表、彈簧、條形磁鐵），電磁驅動演示裝置（u 形磁鐵、能繞軸轉動的鋁框）。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -教學活動（一）引入新課出示電動機、變壓器鐵芯，引導學生仔細觀察其鐵芯有什么特點？它們的鐵芯都不是整塊金屬，而是由許多薄片疊合而成的。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？學習了渦流的知識，同學們就會知道其中的奧秘。

3、（二）進行新課1、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2 mm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，讓學生摸摸鐵芯和鐵板，比較它們的溫度，報告給全班同學。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。安排學生閱讀教材，了解什么叫渦流？當線圈中的電流發(fā)生變化時，這個線圈附近的導體中就會產(chǎn)生感應電流。這種電流看起來很像水的旋渦，所以叫做渦流。分析：如圖所示，線圈接入反復變化的電流，某段時間內(nèi)，若電流變大，則其磁場變強，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場激發(fā)出感生電場。導體可以看作是由許多閉合線圈組成的，在感生電場作用下，這些線圈中產(chǎn)生了感生電

4、動勢，從而產(chǎn)生渦旋狀的感應電流。由于導體存在電阻，當電流在導體中流動時，就會產(chǎn)生電熱，這就是渦流的熱效應。課件演示，渦流的產(chǎn)生過程，增強學生的感性認識。因為鐵板中的渦流很強，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。2、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。導體在磁場中運動時， 感應電流使導體受到安培力的作用，安培力的方向總是阻礙導體的運動，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

5、鐵，將磁鐵托起學 生活 動精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -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？當磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產(chǎn)生感應電流，感應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

6、對較大，因而磁鐵會很快停下來。3、電磁驅動演示 4電磁驅動。演示教材31 頁的演示實驗。引導學生觀察并解釋實驗現(xiàn)象。磁場相對于導體運動時，感應電流使導體受到安培力的作用，安培力使導體運動起來，這種現(xiàn)象稱為電磁驅動 。交流感應電動機就是應用電磁驅動的原理工作的。簡要介紹交流感應電動機的工作過程。（四）實例探究渦流的應用【例 1】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)生感應電流，感應電流通過焊縫產(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

7、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答案： ad 鞏固練習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)的運動將逐漸偏向條形磁鐵的n極或 s極d鋁環(huán)的運動速率會改變，但運動方向將不會發(fā)生改變精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d

8、f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -答案： b 2如圖所示， 閉合金屬環(huán)從曲面上h高處滾下， 又沿曲面的另一側上升，設環(huán)的初速為零，摩擦不計，曲面處在圖示磁場中，則（）a若是勻強磁場，環(huán)滾上的高度小于h b若是勻強磁場，環(huán)滾上的高度等于hc若是非勻強磁場，環(huán)滾上的高度等于hd若是非勻強磁場，環(huán)滾上的高度小于h答案： bd 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動，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運動，則小球的材料可能是（）a鐵 b木c銅 d鋁答案： cd 4如圖所示，圓形金屬環(huán)豎直固定穿

9、套在光滑水平導軌上，條形磁鐵沿導軌以初速度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 （選填 “加速”、 “勻速”或“減速”）答案：減速5如圖所示，在o點正下方有一個具有理想邊界的磁場，銅環(huán)在a點由靜止釋放向右擺至最高點b不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是（）aa、b兩點在同一水平線ba點高于b點ca點低于b點d銅環(huán)將做等幅擺動答案： b 作業(yè)1、認真閱讀教材。2、思考并完成“問題與練習”中的習題。3、收集“渦流的利用和防止”方面的資料，課后交流。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 10 頁

10、 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -板書設計教學后記精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -2019-2020 年高中物理 1.8 電容器的電容同步練習新人教版選修 3-1 1.關于已充上電的某個

11、平行板電容器, 下列說法錯誤的是() a.兩極板上一定帶異號電荷b.兩極板所帶的電荷量一定相等c.充上的電荷量越多, 其電容就越大d.充上的電荷量越多, 兩極板間的電勢差就越大解析 : 給電容器充電后, 電容器兩極分別帶上等量異號電荷, 選項 a、b 正確 ;電容器的電容大小取決于它的結構 , 與所帶電荷量的多少無關, 選項 c 錯誤 ;根據(jù)u=可知 , 電容器的電荷量越大, 兩極板間的電勢差越大 , 選項 d正確。答案 : c 2.對于給定的電容器,描述其電容c、電荷量q、電壓u之間相應關系的是() 解析 : 電容c與電容器所帶的電荷量q及兩極板間的電壓u都無關 , 所以c不隨q、u變化 ,

12、 選項 b正確。答案 : b 3.一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對面積、間距和電荷量不變, 在兩極板間插入一電介質,其電容c和兩極板間的電勢差u的變化情況是() a.c和u均增大b.c增大 ,u減小c.c減小 ,u增大d.c和u均減小解析 : 當電容器兩極板間插入一電介質時, 根據(jù)c=可知電容器電容c變大 , 由于電容器電荷量不變,根據(jù)c=可知電容器兩端電壓減小, 選項 b正確。答案 : b 4.有兩個平行板電容器, 它們的電容之比為54, 它們的電荷量之比為51, 兩極板間距離之比為43, 則兩極板間電壓之比和電場強度之比分別為() a.4113 b.1431 c.4131 d.414

13、3 解析 : 由u=, 又由e=, 所以選項c正確。答案 : c 5.如圖所示 , 平行板電容器與直流電源( 內(nèi)阻不計 ) 連接 , 下極板接地。一帶電油滴位于電容器中的p點且恰好處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離, 則() a.帶電油滴將沿豎直方向向上運動b.p點的電勢將降低c.帶電油滴的電勢能將減小d.若電容器的電容減小, 則極板電荷量將增大精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - -

14、 - - 第 6 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -解析 : 保持電源與電容器相連, 則兩板間電壓u不變 , 而板間距離d增大 , 則e=將減小 , 原來qe=mg, 則上極板稍上移后,qemg, 油滴將沿豎直方向向下運動, 選項 a 錯誤 ; 設接地點為0, 則p=up0=edp0,e減小 , 則p點電勢p減小 , 選項 b正確 ; 油滴向下運動 , 靜電力做負功, 其電勢能將增大, 選項 c錯誤 ;由q=cu知 ,u一定 ,c減小 , 則q減小 , 選項 d錯誤。答案 : b 6.(多選 ) 一個空氣平行板電容器, 極板間距離為d, 正對面積為s, 充上電荷量q后, 兩極

15、板間電壓為u, 為使電容器的電容加倍, 可采用的辦法是() a.將電壓變?yōu)閎.將電荷量變?yōu)?qc.將極板正對面積變?yōu)?sd.將兩極間充滿相對介電常數(shù)為2 的電介質解析 : 電容器的電容與電容器極板上的電荷量、電壓無關, 所以選項a、b 不正確 ; 根據(jù)公式c=, 可以知道選項c、d正確。答案 : cd 7.(多選 ) 平行板電容器充電后, 兩極板與電源斷開, 當用有絕緣層的手柄, 設法把電容器兩極板間距離拉大些時 , 下列結論正確的是() a.電容器兩極板間的電場能增加b.電容器兩極板間的電場強度增加c.電容器兩極板間的電勢差增加d.電容器的電容增加解析 : 充電后的電容器與電源斷開后, 將保

16、持電荷量q不變 , 在增大兩極板間的距離d時, 電容器的電容c減小 ,由c=可知 , 兩極板間的電勢差u將增大 , 而電場強度e=, 與d無關 , 由于兩極板帶等量異種電荷 , 它們間為庫侖引力, 因此在增大兩極板間距離時, 必須反抗兩極板間的庫侖引力做功, 從而使電容器內(nèi)的電場能增加。答案 : ac 8.(多選 ) 如圖所示是一種通過測量電容器電容的變化來檢測液面高低的儀器原理圖。電容器的兩個電極分別用導線接到指示器上, 指示器可顯示出電容的大小。下列關于該儀器的說法中正確的是() a.該儀器中電容器的電極分別是金屬芯柱和導電液體b.金屬芯柱外套的絕緣層越厚, 該電容器的電容越大c.如果指示

17、器顯示出電容增大, 則說明容器中液面升高d.如果指示器顯示出電容減小, 則說明容器中液面升高解析 : 由電容器的定義可知, 該儀器中的金屬芯柱和導電液體相當于電容器的兩個極板, 故選項a 正確; 設金屬芯柱的半徑為r, 芯柱外套的絕緣層厚度為d, 則該裝置的電容值為c= h, 選項 c正確。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -答案 : a

18、c 9.如圖所示實驗裝置可用來探究影響平行板電容器電容的因素, 其中電容器左側極板和靜電計外殼接地 , 電容器右側極板與靜電計金屬球相連。(1) 使電容器帶電后與電源斷開上移左極板 , 可觀察到靜電計指針偏轉角( 選填“變大”“變小”或“不變”); 將極板間距離減小時, 可觀察到靜電計指針偏轉角( 選填“變大”“變小”或“不變” ); 兩板間插入一塊玻璃, 可觀察到靜電計指針偏轉角( 選填“變大”“變小”或“不變” ) 。(2) 下列關于實驗中使用靜電計的說法中正確的有() a.使用靜電計的目的是觀察電容器電壓的變化情況b.使用靜電計的目的是測量電容器電荷量的變化情況c.靜電計可以用電壓表替代

19、d.靜電計可以用電流表替代解析 : (1) 根據(jù)電容的定義式c=和電容的決定式c=,當上移左極板時,s減小 , 則u增大 , 靜電計指針偏轉角變大 ;減小板間距離d時, 則u減小 , 靜電計指針偏轉角變小;插入玻璃板后, 相對介電常數(shù)r增大, 則u減小 , 靜電計指針偏轉角變小。(2) 靜電計是用來觀察電容器兩端電壓變化情況的, 不可以用電壓表代替, 也不可以用電流表代替, 因為電流表和電壓表在構成電流通路時才有示數(shù)。答案 : (1)變大變小變小(2)a b組1.下列關于電容器和電容的說法中, 錯誤的是 () a.電容器a的體積比b大, 說明a的電容一定比b的大b.對于確定的電容器, 其帶的電

20、荷量與兩板間的電壓( 小于擊穿電壓且不為零) 成正比c.無論電容器的電壓如何變化( 小于擊穿電壓且不為零), 它所帶的電荷量與電壓的比值恒定不變d.電容器的電容是表示電容器容納電荷本領大小的物理量, 其大小與加在兩板上的電壓無關解析 : 電容器的電容與電容器的體積、電容器所帶的電荷量、電容器兩極板間的電壓均無關,其大小只由其自身決定。答案 : a 2.一平行板電容器充電后, 把電源斷開 , 再用絕緣工具將兩板距離拉開一些, 則() a.電容器帶的電荷量增加b.電容增大c.電容器電壓增加精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 10

21、頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -d.兩板間電場強度增大解析 : 充電后斷開電源, 電荷量不變 , 故選項 a 錯誤 ; 由c=可知d變大 ,c變小 , 故選項 b錯誤 ; 又由c=得u變大 ,故選項 c正確 ; 由e=知,e不變 , 故選項 d錯誤。答案 : c 3.兩塊平行金屬板帶等量異種電荷, 要使兩極板間的電壓加倍, 兩板間的電場強度減半, 采用的辦法有() a.兩極板的電荷量加倍, 而距離變?yōu)樵瓉淼? 倍b.兩極板的電荷量加倍, 而距

22、離變?yōu)樵瓉淼? 倍c.兩極板的電荷量減半, 而距離變?yōu)樵瓉淼? 倍d.兩極板的電荷量減半, 而距離變?yōu)樵瓉淼? 倍解析 : 由c=,c=和e=得兩板間的電壓u=, 兩板間的電場強度e=, 可知選項c正確。答案 : c 4.(多選 ) 如圖所示是一個由電池、電阻r與平行板電容器組成的串聯(lián)電路, 在減小電容器兩極板間距離的過程中 () a.電容器a板始終帶正電荷b.電容器的電容變小c.電阻r中有從a流向b的電流d.a、b板間的電場強度增大解析 : 電容器a板始終和電源正極相連, 所以a板電勢高 , 帶正電荷 , 選項 a正確 ; 板間距離減小 , 由c=知, 電容變大 , 選項 b錯誤 ; 由q=cu可知電容器電荷量增大, 則電源繼續(xù)向電容器充電, 所以電流方向為從b流向a, 選項 c錯誤 ; 由u=ed可知電場強度e增大 , 選項 d正確。答案 : ad 5.一平行板電容器, 板間距離為d, 電容為c, 接在電壓為u的電源上 ,充電完成后撤去電源。(1) 求充電后電容器帶的電荷量; (2) 若使板間距離增大為2d, 則電容器的電容變?yōu)槎嗌?板間電場強度變?yōu)槎啻? 解析 : (1) 由c=知 , 電容