一節(jié)“生活·生動·生態(tài)”的高中物理課堂教學案例課題：渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動

江蘇省連云港市海濱中學 潘海林

本教學案例的課題為：渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動。把中學物理課堂教學看作為一個生態(tài)系統(tǒng),以生態(tài)學的視角審視中學物理課堂教學,用系統(tǒng)整體的觀念來分析中學物理課堂教學,揭示中學物理教學的生態(tài)本質(zhì)、特征等,從而明確了中學物理課堂教學的生態(tài)性。做到充分了解學情、認知備課，設計學案。讓探究、談論等活動貫穿始終，學生全程參與。

【實驗教學目標】

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(qū)動。

過程與方法

培養(yǎng)學生動手動腦的能力和客觀、全面地認識事物的科學態(tài)度。

情感、態(tài)度與價值觀

培養(yǎng)學生學以致用的思想，用辯證唯物主義的觀點認識問題的態(tài)度。

【實驗內(nèi)容】

1.實驗名稱：渦流，電磁阻尼與電磁驅(qū)動

2.實驗器材：自制教具：“電磁阻尼與電磁驅(qū)動演示儀”；強磁鐵

【實驗教學設計思路】

1.教學重點：渦流的概念及應用

2.教學難點：電磁阻尼與電磁驅(qū)動的實例分析

3.實驗作用：直觀演示渦流、電磁阻尼與電磁驅(qū)動現(xiàn)象，給學生提供感性認識，激發(fā)學習興趣，為突破教學難點提供事實依據(jù)。

4.教學策略：利用自制實驗器材，引導學生演示實驗，觀察實驗，自主探究活動。

5.實驗類型：演示實驗。

【實驗教學過程】

導入新課

課前與學生共同設計新課引入方式：以表演小品的方式引入新課。

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

學生哄堂大笑之余對金屬探測器的工作原理充滿了好奇。急于想知道金屬探測器的工作原理。

學生對渦流知識知道的不多，感性認識也少。良好的開端是成功的一半，所以新穎的新課引入方式是非常關鍵的，起到激發(fā)學生興趣，調(diào)動積極性的作用。

進行新課

引導學生預習渦流知識點。

1.解釋金屬探測器的工作原理。2.什么是渦流？它的本質(zhì)？

3.說出渦流知識在生活生產(chǎn)中的應用及防護的例子。

通過課本當堂預習渦流知識點。通過討論、交流然后解釋解釋探測器工作原理。滲透辯證觀點，事物都有兩面性。有利的方面加以利用；有害方面加以防護。

歸納總結(jié)本知識點：

一、渦流

1.定義：把塊狀金屬放在變化的磁場中，或讓他們在磁場中運動，金屬塊中會產(chǎn)生環(huán)形感應電流，像水中的漩渦，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流。

2.渦流的利用

A、利用渦流的熱效應：真空冶煉爐、電磁爐、高頻感應爐

利用渦流冶煉金屬的優(yōu)點是整個過程能在真空中進行，這樣就能防止空氣中的雜質(zhì)進入金屬，可以冶煉高質(zhì)量的合金。

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

3.渦流的防止：渦流使鐵芯發(fā)熱，浪費了能量，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，只保留鋁盤及支架。用手撥動鋁盤邊緣，讓鋁盤轉(zhuǎn)動起來

學生活動：認識電能表內(nèi)部結(jié)構(gòu)

學生對機械式電能表很陌生，可以在課堂上展示一款機械式電能表，認識其中鋁盤、支架部分。

敘述現(xiàn)象：讓學生通過觀察知道鋁盤轉(zhuǎn)動時摩擦很小，要轉(zhuǎn)動很長時間才會停下來。

選一名學生將一塊強磁鐵靠近鋁盤邊緣，觀察鋁盤轉(zhuǎn)動情況。讓學生參與實驗。調(diào)動學生參與實驗的積極性，激發(fā)興趣。

引導學生解釋實驗現(xiàn)象。在學習了渦流知識的基礎上，部分學生能夠解釋這是電磁阻尼現(xiàn)象。啟發(fā)學生：強磁鐵靠近鋁盤時，鋁盤會感應產(chǎn)生渦流。據(jù)楞次定律解釋實驗。

歸納總結(jié)知識點：

電磁驅(qū)動：

概念：磁場相對于導體運動時，導體產(chǎn)生感應電流，感應電流使導體受到安培力。安培力的作用，使導體運動起來的現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動。

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

實質(zhì)：電磁驅(qū)動屬于電磁感應現(xiàn)象，安培力的作用是阻礙導體與磁體間的相對運動。

應用：交流感應電動機

設問：

1.還是利用剛才的實驗器材進行實驗，在鋁盤靜止時將磁鐵從鋁盤邊緣上方沿鋁盤邊緣快速通過，會有什么現(xiàn)象？

2.如何解釋實驗現(xiàn)象呢？

3.電磁驅(qū)動有哪些應用？舉例？

學以致用：學習課本內(nèi)容后回答問題，進行物理社會生活方面的教育。

【反思與分析】

雖然渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動是一節(jié)知識延伸課，但是它卻是電磁感應現(xiàn)象和楞次定律的深化和細化。學生學好它，對電磁感應現(xiàn)象和楞次定律的理解意義非常重大。由于學生的認知水平存在差異性，在教學過程中學生的表現(xiàn)參差不齊。我在上課時對學生進行正面評價，以鼓勵為主。讓學生樹立信心，勇于表現(xiàn)自己。在充分了解學情、認知基礎上備課，設計學案。讓探究、談論等活動貫穿始終，學生全程參與，努力創(chuàng)設一節(jié)生活·生動·生態(tài)的物理課。