高中物理4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动学案(含解析)新人教版选修3_2
7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动学习目标1.知道涡流是如何产生的.2.了解涡流如何利用和防止.3.了解电磁阻尼和电磁驱动.自主探究1.在变化的磁场中,整块导体内部发生而产生的,由于看起来像水中的漩涡,所以叫做涡电流,简称涡流.2.当导体在磁场中运动时,会使导体受到安培力,安培力的方向总是导体的运动,这种现象称为电磁阻尼.3.如果磁场相对于导体运动,在导体中会产生,使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来,这种作用叫做电磁驱动.合作探究一、涡流活动体验:如图所示,线圈接入交变电流,块状铁芯插入线圈中,让学生感知铁芯的变化.几分钟后可以感到铁芯变热.提出问题:(1)铁芯中为什么会产生感应电流?(2)铁芯为什么会发热?自主学习:阅读课本P26“涡流”的有关内容,学习与涡流相关的知识.1.涡流的产生:涡流的本质是,涡流的产生条件就是的变化.因为导体本身可以形成闭合回路,同时导体本身的电阻比较小,所以产生的感应电流就比较大,就像水中的漩涡一样.2.涡流的应用(1)涡流的热效应:.(2)涡流的磁效应:、.3.涡流的防止(1)途径一:增大铁芯材料的.(2)途径二:用来代替整块硅钢铁芯.4.涡流产生的两种情况(1)情况一:导体处于变化的中.(2)情况二:导体的运动引起通过导体的发生变化.5.能量转化:如果导体处于变化的磁场中,那么转化为电能,然后电能转化成;如果导体的运动产生了涡流,那么转化为电能,然后电能转化成.二、电磁阻尼和电磁驱动活动体验:如图所示,弹簧下端悬挂一根磁铁,将磁铁托起到某高度后释放,磁铁能振动较长时间才停下来.在磁铁下端放一固定线圈,磁铁很快停了下来.提出问题:磁铁的两种振动情况有很大的不同,说明了什么?思考讨论:(1)如图所示,一个单匝线圈落入磁场中,分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向.安培力对线圈的运动有什么影响?(2)磁电式仪表的线圈常常用铝框作骨架,把线圈围绕在铝框上.假定仪表工作时指针向右转动,铝框中的感应电流沿什么方向?由于铝框转动时其中有感应电流,铝框要受到安培力.安培力是沿什么方向的?安培力对铝框的转动产生什么影响?使用铝框作线圈骨架有什么好处?活动体验:一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间,可以绕支点自由转动.转动磁铁,观察铝框的运动.提出问题:怎样解释铝框的运动?自主学习:阅读课本P27~P28“电磁阻尼和电磁驱动”的内容,学习电磁阻尼和电磁驱动的相关知识.1.电磁阻尼是相对于运动,电磁驱动是相对于运动,安培力的作用都是它们间的相对运动.2.交流感应电动机就是利用的原理工作的.课堂检测1.下列做法中可能产生涡流的是()A.把金属块放在匀强磁场中B.让金属块在匀强磁场中匀速运动C.让金属块在匀强磁场中做变速运动D.把金属块放在变化的磁场中2.如图所示,有两个金属环静止在光滑水平绝缘面上,环1竖直,环2水平,均处于中间分割线上,在平面中间分割线正上方有一条形磁铁,当磁铁沿中间分割线向右运动时,下列说法正确的是()A.两环都向右运动B.两环都向左运动C.环1静止,环2向右运动D.两环都静止3.机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品,安检门中接有线圈,线圈中通以交变电流,关于其工作原理,以下说法正确的是()A.人身上携带的金属物品会被地磁场磁化,在线圈中产生感应电流B.人体在线圈交变电流产生的磁场中运动,产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C.线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流D.金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流4.下列器具的工作原理与涡流有关的是()A.家用电磁炉B.家用微波炉C.变压器的铁芯用多块硅钢片粘在一起D.风扇转动时扇页与空气摩擦发热5.如图所示,一闭合铝环套在一根光滑水平杆上,当条形磁铁靠近它时,下列结论正确的是()A.N极靠近铝环时,铝环将向左运动B.S极靠近铝环时,铝环将向左运动C.N极靠近铝环时,铝环将向右运动D.S极靠近铝环时,铝环将向右运动6.甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO'旋转,当给以相同的初始角速度开始转动后,由于阻力,经相同的时间后便停止;若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中,甲环的转轴与磁场方向平行,乙环的转轴与磁场方向垂直,如图所示.当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后,则下列判断正确的是()A.甲环先停B.乙环先停C.两环同时停下D.无法判断两环停止的先后7.如图所示,在光滑水平面上固定一条形磁铁,有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动,如果发现小球做减速运动,则小球的材料可能是()A.铁 B .木 C.铜 D.铝8.变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的,而不是采用一整块硅钢,这是因为()A.增大涡流,提高变压器的效率B.减小涡流,提高变压器的效率C.增大铁芯中的电阻,以产生更多的热量D.增大铁芯中的电阻,以减少发热量9.如图所示,A、B为大小、形状均相同且内壁光滑,但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球,同时从A、B管上端的管口无初速度释放,穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管描述可能正确的是()A.A管是用塑料制成的,B管是用铜制成的B.A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的C.A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的D.A管是用胶木制成的,B管是用铝制成的10.探测地雷的探雷器是利用涡流工作的,士兵手持一个长柄线圈从地面扫过,线圈中有的电流.如果地下埋着,金属中会感应出,涡流的又会反过来影响线圈中的,使仪器报警.11.如图所示,质量m=100 g的铝环,用细线悬挂起来,环中央距地面高度h=0.8 m,有一质量M=200 g的小磁铁(长度可忽略),以10 m/s的水平速度射入并穿过铝环,落地点距铝环原位置的水平距离为3.6 m, 小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动,求:(1)磁铁与铝环发生相互作用时,铝环向哪边偏斜?(2)若铝环在磁铁穿过后速度为2 m/s,在磁铁穿过铝环的整个过程中,环中产生了多少电能?(g取10 m/s2)参考答案自主探究1.电磁感应感应电流2.感应电流阻碍3.感应电流感应电流合作探究一、涡流提出问题:当线圈中的电流随时间变化时,由于电磁感应,附近的导体中会产生感应电流,电流在导体中产生热量.自主学习:1.电磁感应磁通量2.(1)真空冶炼炉(2)变压器金属探测器3.(1)电阻率(2)相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯4.(1)磁场(2)磁通量5.磁场能内能机械能内能二、电磁阻尼和电磁驱动提出问题:磁铁下没有线圈时,磁铁在振动过程中受到空气的阻力,但是空气阻力比较小,所以磁铁可以振动很长时间;磁铁下面放置一个线圈后,在磁铁振动过程中,通过线圈的磁通量发生了变化,在线圈中会产生感应电流,线圈会受到安培力的作用,同时线圈也会给磁铁一个安培力的作用来阻碍磁铁的运动,进而阻碍磁通量的变化,所以磁铁很快就会停止振动.思考讨论:(1)单匝线圈落入磁场中,图示位置时的感应电流方向为逆时针,由左手定则可判断安培力方向向上,安培力阻碍线圈的下落.(2)仪表工作时指针向右转动,铝框中的感应电流方向(俯视)沿铝框逆时针方向,铝框左边受向下的安培力,安培力阻碍线圈的转动.使用铝框做线圈的骨架的好处是一方面可以利用铝的电阻率小,感应电流大,电磁阻尼作用使线圈偏转后尽快停下来;另一方面铝的密度小、质量小,惯性小,转动灵活.提出问题:当蹄形磁铁转动时,穿过铝框的磁通量发生变化,铝框中产生感应电流,根据楞次定律可知,铝框受到安培力使其随蹄形磁铁转动,阻碍磁通量的变化.自主学习:1.导体磁场磁场导体阻碍2.电磁驱动课堂检测1.D解析:涡流的产生条件就是通过导体的磁通量发生变化.把金属块放在变化的磁场中时,穿过金属块的磁通量发生了变化,有涡流产生,D项正确.2.C解析:条形磁铁向右运动时,环1中磁通量保持为零不变,无感应电流,仍静止;环2中磁通量变化,根据楞次定律,为阻碍磁通量的变化,感应电流的效果使环2向右运动,C项正确.3.CD解析:一般金属物品不一定能被磁化,且地磁场很弱,即使金属被磁化磁性也很弱,作为导体的人体电阻很大,且一般不会与金属物品构成回路,A、B两项错误;安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是:线圈中交变电流产生交变磁场,使金属物品中产生涡流,该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流,而线圈中交变电流的变化可以被检测,故C、D两项正确.4.AC解析:电磁炉是利用高频磁场产生涡流来加热食物的,故A项正确.变压器的铁芯不用一整块硅钢,是为了防止涡流损耗电能并烧毁变压器,多块硅钢片彼此绝缘,有效地减小了涡流,C项正确.5.AB解析:条形磁铁靠近闭合铝环,无论哪个磁极靠近,都会在铝环中产生感应电流,以阻碍磁铁的相对运动,本题属于电磁驱动类问题.6.B解析:由于转动过程中穿过甲环的磁通量不变,穿过乙环的磁通量变化,所以甲环中不产生感应电流,乙环中产生.乙环的机械能不断地转化为电能,最终转化为焦耳热散失掉,所以乙环先停下来.7.CD解析:小球做减速运动说明小球受到安培力的阻碍作用,即小球内产生了涡流,显然B项错误;若小球材料是铁,则会被磁化,应做加速运动, A项错误.8.BD解析:不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片,这样做的目的是增大铁芯中的电阻,阻断涡流回路,减少电能转化成铁芯的内能,提高效率,B、D两项正确.9.AD 解析:磁性小球穿过金属圆管过程中,将圆管看作由许多金属圆环组成,小球的磁场使每个圆环中产生感应电流,据楞次定律,该电流阻碍磁性小球的下落,小球向下运动的加速度小于重力加速度;小球在塑料、胶木等非金属材料圆管中不会产生感应电流,小球仍做自由落体运动,穿过塑料、胶木圆管的时间比穿过金属圆管的时间少.10.答案:变化金属制品感应电流(涡流)磁场电流11.解析:(1)由楞次定律可知,当小磁铁向右运动时,铝环向右偏斜(阻碍相对运动).(2)磁铁穿过铝环做平抛运动,由平抛运动规律得,x=vth=gt2磁铁穿过后的速度v==9 m/s由能量守恒可得,E=M-Mv2-mv'2=1.7 J.答案:(1)铝环向右偏(2)1.7 J。
高中物理第四章电磁感应第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动学案解析版新人教版选修3_2
第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动1．线圈中的电流变化时，线圈附近的导体中会产生涡流，涡流会产生热量，因此在日常生活中，既要防止有害涡流，又要利用有益涡流。
2．导体在磁场中运动，感应电流会使导体受到安培力阻碍其运动，即为电磁阻尼。
3．磁场运动时，在磁场中的导体内会产生感应电流，使导体受到安培力的作用而运动起来，即为电磁驱动。
一、涡流1．定义由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。
2．特点若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多。
3．应用(1)涡流热效应：如真空冶炼炉、电磁炉。
(2)涡流磁效应：如探雷器、安检门。
4．防止电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。
(1)途径一：增大铁芯材料的电阻率。
(2)途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。
二、电磁阻尼和电磁驱动1．电磁阻尼(1)概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动的现象。
(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到某位置，便于读数。
2．电磁驱动(1)概念：磁场相对导体转动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来的现象。
(2)应用：交流感应电动机。
1．自主思考——判一判(1)涡流也是一种感应电流。
(√)(2)导体中有涡流时，导体本身会产热。
(√)(3)利用涡流制成的探雷器可以探出“石雷”。
(×)(4)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。
(√)(5)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化。
(√)(6)电磁驱动时，被驱动的导体中有感应电流。
(√)2．合作探究——议一议(1)块状金属在匀强磁场中运动时，能否产生涡流？提示：不能。
块状金属在匀强磁场中运动时，穿过金属块的磁通量不变，所以金属块中不产生涡流。
(2)利用涡流加热时，为什么使用高频交流电源？提示：涡流就是感应电流，使用高频交流电源，能产生高频变化的磁场，磁场中导体内的磁通量的变化更迅速，产生的感应电流更大，加热效果更好。
高中物理选修32人教版4.7《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》教案设计
涡流、电磁阻尼和电磁驱动教学目标知识与技能(1)了解涡流是怎样产生的．(2)了解涡流现象的利用和危害．(3)通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用．(4)了解电磁阻尼和电磁驱动．过程与方法培养学生客观全面地认识事物的科学态度．情感、态度与价值观(1)培养学生用辩证唯物主义观点认识问题．(2)通过理论与实际相结合，提高学习情趣，培养其用理论知识解决实际问题的能力．教学重难点1．涡流的概念、成因及其应用．2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析．教学准备变压器铁芯、演示涡流生热装置、电磁阻尼演示装置、微安表、导线、电磁驱动演示装置、多媒体课件等．教学过程设计主要教学过程教学设计教师活动【演示实验】在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水.一、引入新课(1)给线圈通入直流，一段时间后，用手触摸一下，铁锅中水的温度没有升高.(2)给线圈通入交变电流，一段时间后，铁锅中的水温升高，而玻璃杯中水的温度没有升高.学生活动认真观察实验现象，思考实验原理.思考讨论：(1)为什么接入直流电，铁锅中水的温度没有变化，而接入交变电流后，铁锅中的水温升高？(2)为什么接入交变电流，玻璃杯中的水温没有升高？(3)由这个实验你想到了哪些家用电器？当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的导体中会产生感应电流，电流在导体中产生热量，这就是我们今天要研究的涡流.【解释原理】线圈接入交变电流，交变电流产生变化的磁场，在空间激发感生电场．这个感生电场为涡旋电场．导体可以看做是由许多闭合的线圈组成的，在电场作用下，自由电荷在电场力作用下发生定向移动，从而产生涡旋状的电流．由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热，这就是涡流的热效应.【自主学习】引导学生阅读课本P26“涡流〞的有关内容，学习与涡流相关的知识.1.涡流：在变化的磁场中，整块导体内部发生电磁感应而产生的感应电流，由于看起来像水中的漩涡，所以叫做涡电流，简称涡流.二、新引导分析：当交变电流通过线圈时，穿过铁芯的磁通量不断课教学(一)变化，铁芯会产生涡流，块状铁芯的电流很强会使铁芯大量发热，涡流浪费大量电能.问题思考：如何有效地利用涡流？2.涡流的利用：真空冶炼炉、高频焊接、探雷器和安检门.3.涡流的防止：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器.问题：(1)制作电动机、变压器的线圈都用什么材料？(2)总结减少涡流的途径有哪些？引导分析：涂有绝缘的薄硅钢片叠加的铁芯，在变化的磁场中，产生的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大大减弱．又因为硅钢片比普通材料的电阻大，可以进一步减小涡流损失，电动机和变压器的铁芯都不是整块金属.(二)电思考讨论：磁阻尼根据课前预习，思考讨论后找出问题的答案.认真聆听教师讲解，了解涡流的热效应.阅读课本的内容，了解涡流的概念，知道涡流的应用和防止.了解减小涡流的方法.根据电磁感应定(1)如下列图，一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向．安培力对线圈的运动有什么影响？(2)磁电式仪表的线圈常常用铝框作骨架，把线圈围绕在铝框上．假定仪表工作时指针向右转动铝框中的感应电流沿什么方向？由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培力．安培力是沿什么方向的？安培力对铝框的转动产生什么影响？使用铝框作线圈骨架有什么好处？答案点拨：(1)单匝线圈落入磁场中，图示位置时的感应电流方向为逆时针，由左手定那么可判断安培力方向向上，安培力阻碍线圈的下落.律、安培力、楞次定律等知识，思考讨论后答复问题.(2)仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流方向(俯视)沿铝框逆时针方向，铝框左边受向下的安培力，安培力阻碍线圈的转动．使用铝框做线圈的骨架的好处是一方面可以利用铝的电阻率小，感应电流大，电磁阻尼作用使线圈偏转后尽快停下来；根据分另一方面铝的密度小、质量小，惯性小，转动灵活.析结果，归纳总结电磁总结：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培阻尼的概力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼.念.【学生实验】取一只微安表，用手晃一晃表壳，观察表针相对表盘摆动的情况．用导线把微安表的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳.动手实提出问题：两种情况下表针相对表盘摆动情况有什么不同？怎样解释这种差异？验，观察现 象，利用所思路点拨：用导线把微安表的两个接线柱连在一起的情况学知识找到下，表针的摆动幅度小很多．因为用导线把微安表的两接线柱连问题的答在一起后就形成了一个闭合回路，电路中产生的感应电流阻碍线案.圈的转动.【演示实验】观察实(三)电验现象，根一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，可以绕支点自由转磁驱动据电磁感应动．转动磁铁，观察铝框的运动.问题：怎样解释铝框的运动？答案点拨：当蹄形磁铁转动时，穿过铝框的磁通量发生变化，铝框中产生感应电流，根据楞次定律可知，铝框受到安培力使其随蹄形磁铁转动，阻碍磁通量的变化.【自主学习】引导学生阅读课本P28“电磁驱动〞的内容，学习电磁驱动的相关知识.1.如果磁场相对于导体运动，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，安培力使导体运动起来，这种作用叫做电磁驱动.2.交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的.【知识拓展】电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系电磁阻尼电磁驱动产由于导体在磁由于磁场相对于生电流导体运动，导体中产场中运动的原因生感应电流区别安安培力方向与导体受安培力方培力方导体运动方向相向与导体运动方向相向反，阻碍导体运动同，推动导体运动本质联都属于电磁感应现象，安培力的作用效三、课忆本节课“你学到了什么？〞堂小结四、课师巡视、讲评堂检测五、布题与练习：2、3、5.置作业定律、安培力、楞次定律的知识，找出问题的答案.阅读课本，注重理解.回忆本节所学知识，比照分析，理解记忆.梳理本节知识要点完成检测题课后完成板书设计涡流、电磁阻尼和电磁驱动一、涡流1.涡流：在变化的磁场中，整块导体内部发生电磁感应而产生的感应电流，由于看起来像水中的漩涡，所以叫做涡电流，简称涡流2.涡流的利用：真空冶炼炉、探雷器和安检门3.涡流的防止(1)增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢(2)用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯二、电磁阻尼当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼三、电磁驱动如果磁场相对于导体运动，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，安培力使导体运动起来，这种作用叫做电磁驱动。
高中物理选修3-2学案7：4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
4.7 涡流电磁阻尼和电磁驱动明确目标了解：涡流的产生原理、涡流的防止和应用了解：电磁阻尼、电磁驱动及其应用关注重难点考点一：对涡流的进一步理解（重点）考点二：电磁阻尼与电磁驱动的应用（重点+难点）新知预习巧设计1．涡流思考辨析家用电磁炉是利用涡流工作的吗？微波炉呢？2．电磁阻尼(1)概念：当导体在磁场中运动时，电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是导体运动的现象。
(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速，便于读数。
3．电磁驱动(1)概念：磁场相对于导体转动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到的作用，使导体。
(2)应用：交流感应电动机。
思考辨析在电磁阻尼和电磁驱动中，导体受到的安培力作用效果一样吗？名师课堂一点通考点一对涡流的进一步理解考点解读1．涡流的实质(1)涡流仍然是由电磁感应而产生的，它仍然遵循感应电流的产生条件，特殊之处在于涡流产生于块状金属中。
(2)严格地说，在变化的磁场中的一切导体内都有涡流产生，只是涡流的大小有区别，以致一些微弱的涡流被我们忽视了。
2．可以产生涡流的两种情况(1)把块状金属放在变化的磁场中。
(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。
3．涡流中的能量转化涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为内能。
如果金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。
考题印证[典例1]如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置。
小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。
则小磁块()A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大[总结提能](1)涡流是整块导体中发生的电磁感应现象，分析涡流一般运用楞次定律和法拉第电磁感应定律。
高中物理选修3-2学案8：4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动学习目标知识目标1．了解涡流是怎样产生的。
2．了解涡流现象的利用与危害。
3．了解电磁阻尼和电磁驱动。
能力目标通过实例了解涡流、电磁阻尼和电磁驱动及实际应用，利用电磁感应原理进行分析。
学习重难点涡流的概念及应用电磁阻尼和电磁驱动的实例分析学习过程自主学习1．涡流概念：__________________________________________________.2．涡流产生原因：______________________________________________.3．涡流的利用与控制（1）利用——________________________（2）控制——________________________4．电磁驱动原理:________________________________________________即时巩固1．下列关于涡流的说法中正确的是（）A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢中不能产生涡流2．如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它们一个相同的初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况是（）A．都做匀速运动B．甲、乙做加速运动C．甲做加速运动，乙做减速运动，丙做匀速运动D．甲做减速运动，乙做加速运动，丙做匀速运动要点理解一、对涡流的认识1．涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律．2．磁场变化越快，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．二、对电磁阻尼的理解1．产生：闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到安培力的作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼．任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用．2．应用举例：使用磁电式电表进行测量时，总希望指针摆到所示值的位置时便迅速地稳定下来，以便读数．由于指针转轴的摩擦力矩很小，若不采取其他措施，线圈及指针将会在所示值附近来回摆动，不易稳定下来．为此，许多电表把线圈绕在闭合的铝框上，当线圈摆动时，在闭合的铝框中将产生感应电流，从而获得电磁阻尼，以使线圈迅速稳定在所示值的位置．电气列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼这一原理制成的．三、对电磁驱动的理解电磁驱动与电磁阻尼的区别与联系1．电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动；电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动．2．电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能而对外做功；电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能．3．电磁驱动与电磁阻尼中安培力的作用效果均为阻碍相对运动，应注意电磁驱动中导体的运动速度要小于磁场的运动速度．例1．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y ＝x 2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y ＝a 的直线(如图中的虚线所示)。
高中物理选修3-2人教版学案设计 4.7《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》
涡流、电磁阻尼和电磁驱动问题探究“金属探测器”趣谈谈起金属探测器，人们就会联想到探雷器，工兵用它来探测掩埋的地雷.金属探测器是一种专门用来探测金属的仪器，除了用于探测有金属外壳或金属部件的地雷之外，还可以用来探测隐蔽在墙壁内的电线、埋在地下的水管和电缆，甚至能够地下探宝，发现埋藏在地下的金属物体.世界十大宝藏中的第三大宝藏（“阿托卡夫人”号沉船）和第九大宝藏（霍克森钱币）都是利用金属探测器发现的.近年来，为了加强安全措施，各国的安检已不限于机场，凡是重要场所和重要活动，都要对人员进行检查.甚至某些新电影的首映式，为了防止盗版，所有到场的影迷及嘉宾都要接受金属探测器的测试.如今任何工作都能用上高科技，废品回收也不例外.据报道，在湖南和江苏有捡拾废钢铁的青年，拿着金属探测器，在干涸的河床内和地面上探测金属，然后将挖出来的金属卖给废品站，收获颇丰.更有意思的是，由于实行新的月饼生产标准，有的月饼生产厂甚至将有探雷器之称的金属探测器也用到了月饼的生产中，用来防止细小的金属颗粒混入月饼馅中.据了解，这种金属探测器可以探测到最小0.5 cm的金属颗粒.近来，英国的科学家发明了一种金属探测器，也许可以给父母和医生们帮上不少忙.据路透社报道，这种探测器是把军事上的地雷探测技术转化到民用医疗设施上而制成的，它能帮助医生探测儿童吞食或扎到手脚中的金属物.金属探测器为什么能探测金属呢？解答提示：交变电流通过金属探测器的线圈时，会产生变化的磁场.如果探测器周围有金属，金属内便产生涡流，涡流本身又会产生磁场反过来影响原有的磁场，这样就会引发探测器发出鸣叫声.自学导引1.涡流：把整块金属放在变化的磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内将产生___________，这种电流在金属块内自成的闭合回路，很像水的漩涡，因此叫做涡流.答案：感应电流2.电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是_________________________________，这种现象叫电磁阻尼.答案：阻碍导体的运动3.电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到___________的作用，安培力使________________________，这种作用常常称为电磁驱动.答案：安培力导体运动起来疑难剖析1.涡流的应用与防止【例1】磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是（）A.防止涡流而设计的B.利用涡流而设计的C.起电磁阻尼的作用D.起电磁驱动的作用思路分析：线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流.涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来.所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用.正确选项是BC.答案：BC温馨提示：线圈通电后的转动不是电磁驱动，要弄清概念，电磁驱动是一种电磁感应现象.【例2】变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为（）A.增大涡流，提高变压器的效率B.减小涡流，提高变压器的效率C.增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D.增大铁芯中的电阻，以减少发热量思路分析：不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，阻断涡流回路，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采取的措施.本题正确选项是BD.答案：BD温馨提示：任何事物都具有两面性.对人类有益的一面要尽量去开发利用，对人类有害的一面要尽可能防止.2.电磁阻尼总是阻碍导体的运动【例3】弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁.将磁铁托到某一高度后放开，磁铁能振动较长一段时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它（如图所示），磁铁就会很快停下来.解释这个现象，并说明此现象中的能量转化情况.思路分析：当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开，也就是磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，克服阻力需要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快停下来.3.正确理解电磁驱动及与电磁阻尼的区别：【例4】下列现象属电磁阻尼的是（）属电磁驱动的是（）A.磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做B.微安表的表头在运输时要把两接线框短接C.自制金属地雷探测器D.交流感应电动机E.当图中B变大时，a、b在固定光滑导轨上滑动思路分析：电磁阻尼是指导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动；而电磁驱动是磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力作用，安培力使导体运动而不是阻碍导体运动.答案：AB DE拓展迁移【拓展点1】如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺旋管A.在弧形轨道上高为h的地方，无初速释放一磁铁B（可视为质点），B下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管A的中心轴运动.设A、B的质量分别为M、m，求：（1）螺旋管A 获得的最大速度；（2）全过程中整个电路所消耗的电能.提示：（1）设小磁铁B 由h 高处下滑到水平轨道上时速度为v 0，由机械能守恒定律得：mgh=21mv 02 磁铁B 与螺线管A 速度相等时，螺线管A 的速度最大，即为v max ，由动量守恒定律得：mv 0=(M+m)v max所以有：v max =m M mv +0=mM gh m +2. （2）整个电路所消耗的电能 E=mgh-21 (M+m)v max2 =mM Mmgh +. 【拓展点2】 如图所示，在光滑的水平面上有一半径r=10 cm 、电阻R=1 Ω、质量m=1 kg 的金属环，以速度v=10 m/s 向一有界磁场滑去.匀强磁场方向垂直于纸面向里，B=0.5 T.从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放了3.2 J 的热量.求：（1）此时圆环中电流的瞬时功率；（2）此时圆环运动的加速度.提示：（1）由能量守恒mv 2/2=Q+mv ′2/2,而P=E 2/R=（B ·2r ·v ′）2/R ，二式联立可得P=0.36 W;(2)a=BIL/m=B 2(2r)2v ′/mR=6×10-4 m/s 2,向左.。
高中物理选修3-2导学案(含答案)：4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
§4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动制作：_____________审核：______________班级： .组名： . 姓名： .时间：年月日【学习指导】：1兴趣、好奇心、不断尝试、自主性、积极性2动脑思考3听懂是骗人的，看懂是骗人的，做出来才是自己的4不仅要去学习，而且要学出效果，还要提高效率。
5保证效果就要每个点都要达标。
达标的标准是能够“独立做（说、写）出来”，不达标你的努力就体现不出来6该记的记，该理解的理解，该练习的练习，该总结的总结，勿懈怠！7费曼学习法：确定一个学习的知识点；假设你在教授别人该知识点；遇到卡壳时回顾相关知识点；简化你的语言，达到通俗易懂的程度。
该法尤其适合概念、定义、定理、定律等的理解和记忆。
8明确在学习什么东西，对其中的概念、定律等要追根溯源，弄清来龙去脉才能理解透彻、应用灵活9总结：9.1每题总结：每做完一道题都要总结该题涉及的知识点和方法9.2题型总结：先会后熟，一种题型先模仿、思考，弄懂后，总结出这类题型的出现特征、解题方法，然后再多做几道同类型的，直到遇到这种题型就条件反射得知道怎么做9.3小节总结：总结该小节的知识结构、常见题型及做法9.4章节总结：总结该章节的知识结构、常见题型及做法10独立、限时、满分作答11步骤规范，书写整洁12多做多思，孰能生巧，熟到条件反射，这样一是能见到更多的出题方式，二是能提高做题速度13根据遗忘曲线，进行循环复习14错题本的建立：在每次发的试卷资料的右上角写上日期，同一科目的试卷按日期顺序放好。
在做错的题号上画叉号，在不会做的题号上画问号，以后就是一本很好的错题集。
其他资料亦如此处理。
这种方式简单实用。
同时，当你积攒到一定程度，看到自己做过的厚厚的资料，难道不会由衷的产生一种成就感么？！【一分钟德育】二分法悖论（dichotomy paradox）概述：运动是不可能的。
你要到达终点，必须先到达全程的1/2处；要到达1/2处，必须先到1/4处……每当你想到达一个点，总有一个中点需要先到，因此你是永远也到不了终点的。
高中物理选修3-2学案4：4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动
4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动自主学习一、涡流1．定义：当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电流，所以把这种感应电流叫做涡流．2．决定因素：磁场变化越快(ΔB Δt越大)，导体的横截面积S 越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．3．应用：真空冶炼、探测地雷、机场安检等．4．防止：电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量，损坏电器．可增大铁芯材料的电阻率、用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯．二、电磁阻尼和电磁驱动1．电磁阻尼(1)定义：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼．(2)应用：电磁阻尼中需要克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能．所以磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数．2．电磁驱动(1)定义：如果磁场相对于导体转动，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，安培力使导体运动起来，这种作用常称为电磁驱动．注意：电磁驱动中导体的运动速度要小于磁场的运动速度．(2)应用：电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向相同，安培力做功，推动导体运动，电能转化为机械能．所以利用电磁驱动发明了交流感应电动机．3．电磁阻尼与电磁驱动的联系：电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为阻碍相对运动．自主检测1．下列应用与涡流有关的是( )A ．高频感应冶炼炉B ．探雷器和安检门C ．收音机里的“磁性天线”D ．闭合线圈在匀强磁场中转动，切割磁感线产生的电流2．关于涡流的应用与危害，下列说法正确的是( )A．利用涡流的热效应制成了真空冶炼炉B．利用涡流的磁效应制成了地雷探测器和机场的安检门C．在各种电机中，涡流是非常有害的，它会使铁芯的温度升高，从而危害到线圈绝缘材料的寿命，严重时会使绝缘材料报废，又涡流是因发生电磁感应现象而产生的感应电流，因此不会消耗额外的能量，不会降低电机的效率D．由于涡流具有热效应，会使铁芯的温度快速升高，因此电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的，其主要目的是增大散热的速度3．如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的。
人教版物理选修3-2同步学案-4.7《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》
第七节：涡流学案【学习目标】（1）、知道涡流是如何产生的（2）、知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流（3）、通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因（3）、利用理论联系实际的方法加深理解涡流【学习重点】涡流的产生原因和涡流的作用【学习难点】涡流的产生原因【学习方法】实验法、探究法【学习过程】一、知能准备1．涡流概念:2．涡流产生原因:3．涡流的利用与控制(1)利用——(2)控制——4．电磁驱动原理:二、疑难分析:(一)涡流定义块状金属放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动，金属块内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流，所以叫做涡电流。
“涡电流”简称涡流。
(二)涡流的热效应当变压器的线圈中通过交变电流时，在铁芯内部有变化的磁场，因而产生感生电场，引起涡流。
涡流在通过电阻时也要放出焦耳热。
1．应用：利用的热效应进行加热的方法称为感应加热。
而涡流的大小和磁通量变化率成正比，磁场变化的频率越高，导体里的涡流也越大。
实际上,一般使用高频交流电激发涡流。
如：A．高频焊接：线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流（涡电流）。
由于焊缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起。
我国产生的自行车架就是用这种方法焊接的。
B．高频感应炉高频感应炉利用涡流来熔化金属。
图是冶炼金属的感应炉的示意图．冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通上高频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种合金和特种钢．C．电磁炉电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡加流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁力线通过铁质锅底时会产生无数的涡流是锅的本身自行高速发热，然后再作用于锅内食物。
这种最新的加热方式，能减少热量传递的中间环节，可大大提升制热效率，比传统炉具（电炉、气炉）节省能源一半以上。
人教版高二物理选修3-2第四章 4.7《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》学案设计
涡流、电磁阻尼和电磁驱动诱学·导入·点拨材料：在现代家庭的厨房中，电磁炉是家庭主妇非常青睐的炊具，它具有热效率高、温控准确、安全性好、清洁卫生等特点。
如图所示为电磁炉的实物图和示意图，工作时，给电磁炉的炉盘下面的线圈通入交变电流，炉盘上面金属锅中的食物就被煮熟。
问题：试想金属锅并未与电源相连为什么锅中的食物能被煮熟，煮熟食物的能量来源于哪里？导入点拨：电磁炉是近年发展起来的一种利用电磁感应加热、烹饪食物的一种家用电热炊具。
当交变电流通过炉盘下面的线圈时产生交变的磁场，当磁场内的磁感线通过锅的底部时在锅的底部产生无数的环行感应电流，使锅体本身自行高速加热，从而达到烹饪食物的目的。
知识·巧学·升华一、探究涡流现象1.涡流把块状的金属放在变化的磁场中，或者让它在磁场中运动时金属块内将产生感应电流，这种电流在金属块内组成闭合回路，很像水的漩涡，因此叫做涡流。
整块金属电阻很小，所以涡流常常很大。
要点提示涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。
2.涡流的防止电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上。
线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器。
因此，我们要想办法减小涡流。
途径之一是增大铁芯材料的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢，它的电阻率比较大。
另一个途径就是用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯。
深化升华由于热功率与I2成正比，与R成反比，所以应尽量减少电流（增大电阻率）；用绝缘硅钢片目的是尽量减少闭合回路。
3.涡流的利用用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流。
涡流产生的热量使金属熔化并达到很高的温度。
利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金。
知识拓展涡流同其他电流一样，通过电阻时要产生热量，这体现了涡流的热效应。
二、电磁阻尼当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动学案全集(人教选修3-2)
（选修3-2）4.7涡流学案一、学习目标1．知道涡流是如何产生的。
2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。
3．知道电磁阻尼和电磁驱动。
二、学习重点、难点1．涡流的概念及其应用。
2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
三、自主学习（一）涡流［演示1］涡流生热实验。
为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。
阅读教材，了解什么叫涡流？（二）电磁阻尼阅读教材30页上的“思考与讨论”，分组讨论，然后发表自己的见解。
［演示2］电磁阻尼。
［演示3］如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。
如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。
上述现象说明了什么？（三）电磁驱动［演示4］电磁驱动。
教材31页的演示实验。
观察并解释实验现象。
（四）实例探究【例题1】用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。
金属环的摆动会很快停下来。
试解释这一现象。
若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？分析：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时，由于磁通量发生变化，有感应电流产生，于是阻碍相对运动，摆动很快停下来，这就是电磁阻尼现象；空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量反而不变化了，因此不产生感应电流，不会阻碍相对运动。
【同类变式7-1】如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则：（）A．磁铁的振幅不变 B．磁铁做阻尼振动C．线圈中有逐渐变弱的直流电 D．线圈中逐渐变弱的交流电【例题2】如图所示，abcd是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点O，使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力不计，则( )A.线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反B.线框进入磁场区域后，越靠近OO′线时速度越大，因而产生的感应电流也越大C.线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小D.线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能【解析】线框在进入和离开磁场的过程中磁通量才会变化，也可以看做其部分在切割磁感线，因此有感应电流，且由楞次定律或右手定则可确定进入和离开磁场时感应电流方向是相反的，故A项正确；当线圈整体都进入匀强磁场后，磁通量就保持不变了，此段过程中不会产生感应电流，故B错误，但提醒一下的是此时还是有感应电动势的(如果是非匀强磁场，则又另当别论了)；当线框在进入和离开磁场的过程中会有感应电流产生，则回路中有机械能转化为电能，或者说当导体在磁场中做相对磁场的切割运动而产生感应电流的同时，一定会有安培“阻力”阻碍其相对运动，故线框的摆角会减小，但当线框最后整体都进入磁场中后，并只在磁场中摆动时，没有感应电流产生，则机械能保持守恒，摆角就不会再变化，故C项正确，而D 项错误.综上所述，正确答案是AC项.【同类变式7-2】如图所示为一光滑轨道，其中MN部分为一段对称的圆弧，两侧的直导轨与圆弧相切，在MN部分有如图所示的匀强磁场，有一较小的金属环如图放置在P点，金属环由静止自由释放，经很多次来回运动后，下列判断正确的有（）A、金属环仍能上升到与P等高处；B、金属环最终将静止在最低点；C、金属环上升的最大高度与MN等高处；D、金属环上升的最大高度一直在变小。