人教版物理選修3-2 第4章第7節(jié) 渦流、電磁阻尼與電磁驅(qū)動

1、高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件第4章 第七節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件課標定位課標定位學習目標：學習目標：1.知道渦流是如何產(chǎn)生的知道渦流是如何產(chǎn)生的2知道渦流存在對我們的利與弊，以及如何利用知道渦流存在對我們的利與弊，以及如何利用和防止和防止3知道電磁阻尼、電磁驅(qū)動的工作原理，以及在知道電磁阻尼、電磁驅(qū)動的工作原理，以及在生產(chǎn)實際和技術(shù)中的應用生產(chǎn)實際和技術(shù)中的應用重點難點：重點難點：1.對渦流概念的理解及解釋有關(guān)現(xiàn)象對渦流概念的理解及解釋有關(guān)現(xiàn)象.2對渦流產(chǎn)生機理的理解對渦流產(chǎn)生機理的理解高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件核

2、心要點突破核心要點突破課堂互動講練課堂互動講練知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練第七第七節(jié)節(jié)渦流渦流、電、電磁阻磁阻尼和尼和電磁電磁驅(qū)動驅(qū)動課前自主學案課前自主學案高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件課前自主學案課前自主學案一、渦流一、渦流用整塊金屬材料做鐵芯繞制的線圈，當線圈中通有用整塊金屬材料做鐵芯繞制的線圈，當線圈中通有變化的電流時，變化的電流會產(chǎn)生變化的磁場，變變化的電流時，變化的電流會產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場穿過鐵芯，整個鐵芯會自成回路，產(chǎn)生化的磁場穿過鐵芯，整個鐵芯會自成回路，產(chǎn)生_，這種電流看起來像水中的旋渦，我們，這種電流看起來像水中的旋渦，我們就把這種電流叫做就把這種電流叫做

3、_，簡稱，簡稱_感應電流感應電流渦電流渦電流渦流渦流高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件二、電磁阻尼二、電磁阻尼當導體在磁場中運動時，如導體中出現(xiàn)渦流，即感當導體在磁場中運動時，如導體中出現(xiàn)渦流，即感應電流，感應電流會受到安培力作用，安培力的作應電流，感應電流會受到安培力作用，安培力的作用總是用總是_導體的運動，這種現(xiàn)象叫做導體的運動，這種現(xiàn)象叫做_.三、電磁驅(qū)動三、電磁驅(qū)動如果磁場相對于導體運動，在導體中會產(chǎn)生感應電如果磁場相對于導體運動，在導體中會產(chǎn)生感應電流，感應電流使導體受到流，感應電流使導體受到_的作用，的作用，_使導體運動起來，這種作用就是使導體運動起來，這種作用就是_.阻

4、礙阻礙電磁阻尼電磁阻尼安培力安培力安培力安培力電磁驅(qū)動電磁驅(qū)動高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件核心要點突破核心要點突破一、渦流的產(chǎn)生及能量轉(zhuǎn)化一、渦流的產(chǎn)生及能量轉(zhuǎn)化1渦流產(chǎn)生的條件：渦流的本質(zhì)是電磁感應現(xiàn)象渦流產(chǎn)生的條件：渦流的本質(zhì)是電磁感應現(xiàn)象,渦流產(chǎn)生條件是穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化并渦流產(chǎn)生條件是穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化并且金屬塊本身可自行構(gòu)成閉合回路同時因為整個且金屬塊本身可自行構(gòu)成閉合回路同時因為整個導體回路的電阻一般很小，所以感應電流很大，就導體回路的電阻一般很小，所以感應電流很大，就像水中的旋渦像水中的旋渦2產(chǎn)生渦流的兩種情況產(chǎn)生渦流的兩種情況(1)把塊狀金屬放在

5、變化的磁場中把塊狀金屬放在變化的磁場中高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件(2)讓塊狀金屬進出磁場或在非勻強磁場中運動讓塊狀金屬進出磁場或在非勻強磁場中運動3能量轉(zhuǎn)化：伴隨著渦流現(xiàn)象，其他形式的能轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)化：伴隨著渦流現(xiàn)象，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能，最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能如果金屬化成電能，最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能如果金屬塊放在變化的磁場中，則磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終塊放在變化的磁場中，則磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；如果是金屬塊進出磁場或在非勻強磁轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；如果是金屬塊進出磁場或在非勻強磁場中運動，則由于克服安培力做功金屬塊的機械場中運動，則由于克服安培力做功金屬塊的機械能轉(zhuǎn)化為電

6、能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能特別提醒：特別提醒：渦流的本質(zhì)是電磁感應現(xiàn)象，與一般導渦流的本質(zhì)是電磁感應現(xiàn)象，與一般導體或線圈的最大區(qū)別是金屬塊本身構(gòu)成閉合回路，體或線圈的最大區(qū)別是金屬塊本身構(gòu)成閉合回路，它同樣遵守電磁感應定律它同樣遵守電磁感應定律高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1下列關(guān)于渦流的說法中正確的是下列關(guān)于渦流的說法中正確的是()A渦流跟平時常見的感應電流一樣，都是因為穿渦流跟平時常見的感應電流一樣，都是因為穿過導體的磁通量變化而產(chǎn)生的過導體的磁通量變化而產(chǎn)生的B渦流不是感應電流，而是一種有別于感應

7、電流渦流不是感應電流，而是一種有別于感應電流的特殊電流的特殊電流C渦流有熱效應，但沒有磁效應渦流有熱效應，但沒有磁效應D在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件解析：解析：選選A.渦流本質(zhì)上是感應電流，是自身構(gòu)成回渦流本質(zhì)上是感應電流，是自身構(gòu)成回路，在穿過導體的磁通量變化時產(chǎn)生的，所以路，在穿過導體的磁通量變化時產(chǎn)生的，所以A對對B錯渦流不僅有熱效應，同其他電流一樣也有磁錯渦流不僅有熱效應，同其他電流一樣也有磁效應，效應，C錯，硅鋼電阻率大，產(chǎn)生的渦流較小，但錯，硅鋼電阻率大，產(chǎn)生的渦流較小，但仍能產(chǎn)生渦流，仍能產(chǎn)生渦流，D錯錯高中物理選修高中物理

8、選修3-23-2課件課件二、電磁驅(qū)動與電磁阻尼二、電磁驅(qū)動與電磁阻尼當蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量當蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量就發(fā)生變化，例如線圈處于如圖就發(fā)生變化，例如線圈處于如圖471 所示的初始狀態(tài)時，穿過線圈的磁通所示的初始狀態(tài)時，穿過線圈的磁通量為零，當蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，穿過線圈量為零，當蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量就增加了，根據(jù)楞次定律，此的磁通量就增加了，根據(jù)楞次定律，此時線圈中就有感應電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，時線圈中就有感應電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，因而線圈會跟著一起轉(zhuǎn)動起來因而線圈會跟著一起轉(zhuǎn)動起來圖圖471高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件從

9、動力學的觀點來看，線圈中產(chǎn)生的感應電流受到從動力學的觀點來看，線圈中產(chǎn)生的感應電流受到的安培力是使線圈轉(zhuǎn)動起來的動力，對線圈而言是的安培力是使線圈轉(zhuǎn)動起來的動力，對線圈而言是電磁驅(qū)動；而線圈對磁鐵的作用力對磁鐵的轉(zhuǎn)動起電磁驅(qū)動；而線圈對磁鐵的作用力對磁鐵的轉(zhuǎn)動起阻礙作用，對磁鐵而言是電磁阻尼，因此電磁驅(qū)動阻礙作用，對磁鐵而言是電磁阻尼，因此電磁驅(qū)動和電磁阻尼是矛盾的兩個方面，不可分割和電磁阻尼是矛盾的兩個方面，不可分割電磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電磁驅(qū)動中由于電磁感應，電能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電磁驅(qū)動中由于電磁感應，磁

10、場能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為磁場能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導體的機械能而對外做功導體的機械能而對外做功高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2磁電式儀表的線圈通常用鋁框當骨架，把線圈磁電式儀表的線圈通常用鋁框當骨架，把線圈繞在鋁框上，而不是繞在塑料框上，這樣做繞在鋁框上，而不是繞在塑料框上，這樣做()A防止渦流而設(shè)計的防止渦流而設(shè)計的B利用渦流而設(shè)計的利用渦流而設(shè)計的C起電磁阻尼的作用起電磁阻尼的作用 D起電磁驅(qū)動的作用起電磁驅(qū)動的作用高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件解析：解析：選選BC.線圈

11、通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動，鋁框隨之轉(zhuǎn)動，并切割磁感線產(chǎn)生感應電流，動，鋁框隨之轉(zhuǎn)動，并切割磁感線產(chǎn)生感應電流，就是渦流渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動，使線圈偏轉(zhuǎn)后較就是渦流渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動，使線圈偏轉(zhuǎn)后較快停下來所以，這樣做的目的是利用渦流來起電快停下來所以，這樣做的目的是利用渦流來起電磁阻尼的作用磁阻尼的作用高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件 如圖如圖472所示，在所示，在O點正下方有一個具有點正下方有一個具有理想邊界的磁場，銅環(huán)在理想邊界的磁場，銅環(huán)在A點由靜止釋放，向右擺點由靜止釋放，向右擺至最高點至最高點B，不考慮空氣阻力，則下列說法正確的，不考慮

12、空氣阻力，則下列說法正確的是是()AA、B兩點在同一水平線上兩點在同一水平線上BA點高于點高于B點點CA點低于點低于B點點D銅環(huán)將做等幅擺動銅環(huán)將做等幅擺動課堂互動講練課堂互動講練電磁阻尼的分析電磁阻尼的分析圖圖472高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件【思路點撥】【思路點撥】電磁阻尼現(xiàn)象中要抓住兩點，一是電磁阻尼現(xiàn)象中要抓住兩點，一是金屬能夠自身形成閉合回路，形成渦流，二是磁通金屬能夠自身形成閉合回路，形成渦流，二是磁通量要發(fā)生變化，形成渦流，阻礙相對運動量要發(fā)生變化，形成渦流，阻礙相對運動【精講精析】【精講精析】銅環(huán)進入磁場和出磁場的過程中，銅環(huán)進入磁場和出磁場的過程中，都有渦流產(chǎn)

13、生，阻礙銅環(huán)的擺動，從而有機械能轉(zhuǎn)都有渦流產(chǎn)生，阻礙銅環(huán)的擺動，從而有機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，化為內(nèi)能，A點高于點高于B點，最終銅環(huán)將在磁場中做點，最終銅環(huán)將在磁場中做等幅擺動答案為等幅擺動答案為B.高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件【答案】【答案】B【規(guī)律總結(jié)】【規(guī)律總結(jié)】渦流、電磁阻尼、電磁驅(qū)動其實都渦流、電磁阻尼、電磁驅(qū)動其實都是電磁感應現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流都是感應電流，根據(jù)是電磁感應現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流都是感應電流，根據(jù)楞次定律可知，阻礙的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程楞次定律可知，阻礙的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件變式訓練變式訓練1甲、乙兩個完全相同的銅環(huán)可

14、繞固定甲、乙兩個完全相同的銅環(huán)可繞固定軸軸OO旋轉(zhuǎn)，當給以相同的初始角速度開始轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)，當給以相同的初始角速度開始轉(zhuǎn)動后，由于阻力，經(jīng)相同的時間后便停止；若將環(huán)后，由于阻力，經(jīng)相同的時間后便停止；若將環(huán)置于磁感應強度置于磁感應強度B大小相同大小相同的勻強磁場中，甲環(huán)的轉(zhuǎn)軸的勻強磁場中，甲環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向平行，乙環(huán)的轉(zhuǎn)與磁場方向平行，乙環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直，如圖軸與磁場方向垂直，如圖473所示，當甲、乙兩環(huán)同時以相同的角速度所示，當甲、乙兩環(huán)同時以相同的角速度開始轉(zhuǎn)動后，則下列判斷正確的是開始轉(zhuǎn)動后，則下列判斷正確的是()圖圖473高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件A甲環(huán)先停甲環(huán)先

15、停B乙環(huán)先停乙環(huán)先停C兩環(huán)同時停下兩環(huán)同時停下D無法判斷兩環(huán)停止的先后順序無法判斷兩環(huán)停止的先后順序解析：解析：選選B.甲圖中沒有感應電流，乙圖中產(chǎn)生感應甲圖中沒有感應電流，乙圖中產(chǎn)生感應電流，由電磁阻尼原理可知，乙環(huán)先停下來，電流，由電磁阻尼原理可知，乙環(huán)先停下來，B對對.高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件 位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，位于光滑水平面的小車上放置一螺線管，一個比螺線管長的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水一個比螺線管長的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過，如圖平穿過，如圖474所示，在此過程中所示，在此過程中()A磁鐵做勻速直線運動磁鐵做勻速直線運動B磁鐵做減速運動磁

16、鐵做減速運動C小車向右做加速運動小車向右做加速運動D小車先加速后減速小車先加速后減速電磁驅(qū)動的分析和應用電磁驅(qū)動的分析和應用圖圖474高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件【思路點撥】【思路點撥】本題為電磁驅(qū)動，可由楞次定律本題為電磁驅(qū)動，可由楞次定律判斷作用力的方向，再由牛頓第二定律判斷運動判斷作用力的方向，再由牛頓第二定律判斷運動情況情況【精講精析】【精講精析】磁鐵水平穿入螺線管時，管中將磁鐵水平穿入螺線管時，管中將產(chǎn)生感應電流，由楞次定律的擴展含義知產(chǎn)生的產(chǎn)生感應電流，由楞次定律的擴展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運動同理，磁鐵穿出時相互作用力阻礙磁鐵的運動同理，磁鐵穿出時,由楞

17、次定律的擴展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙由楞次定律的擴展含義知產(chǎn)生的相互作用力阻礙磁鐵的運動，故整個過程中，磁鐵做減速運動，磁鐵的運動，故整個過程中，磁鐵做減速運動，選項選項B是正確的是正確的高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件而對于小車上的螺線管來說，在此過程中，螺線管而對于小車上的螺線管來說，在此過程中，螺線管受到的安培力都是水平向右，這個安培力使小車向受到的安培力都是水平向右，這個安培力使小車向右運動，且一直做加速運動，右運動，且一直做加速運動，C對對【答案】【答案】BC【規(guī)律總結(jié)】【規(guī)律總結(jié)】無論是導體運動，還是磁場運動，無論是導體運動，還是磁場運動，電磁感應現(xiàn)象中感應電流所受安

18、培力總是阻礙導體電磁感應現(xiàn)象中感應電流所受安培力總是阻礙導體和磁場間發(fā)生相對運動和磁場間發(fā)生相對運動高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件變式訓練變式訓練2 如圖如圖475所示，把一個閉合線框放所示，把一個閉合線框放在蹄形磁體的兩磁極之間，蹄形磁體可以繞豎直軸在蹄形磁體的兩磁極之間，蹄形磁體可以繞豎直軸轉(zhuǎn)動，閉合線框也可以繞豎直軸轉(zhuǎn)動，當蹄形磁體轉(zhuǎn)動，閉合線框也可以繞豎直軸轉(zhuǎn)動，當蹄形磁體逆時針逆時針(從上往下看從上往下看)轉(zhuǎn)動時，有關(guān)線圈的運動下列轉(zhuǎn)動時，有關(guān)線圈的運動下列說法正確的是說法正確的是()A線圈將順時針方向轉(zhuǎn)動線圈將順時針方向轉(zhuǎn)動B線圈仍保持靜止線圈仍保持靜止C線圈將逆時針

19、方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速線圈將逆時針方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同與磁鐵相同D線圈將逆時針方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比磁鐵小線圈將逆時針方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比磁鐵小圖圖475高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件解析：解析：選選D.根據(jù)電磁驅(qū)動，磁鐵轉(zhuǎn)動，線圈會產(chǎn)生根據(jù)電磁驅(qū)動，磁鐵轉(zhuǎn)動，線圈會產(chǎn)生感應電流和受到安培力作用，這個安培力驅(qū)動線圈感應電流和受到安培力作用，這個安培力驅(qū)動線圈運動，其轉(zhuǎn)動的效果是阻礙它們的相對運動，因此運動，其轉(zhuǎn)動的效果是阻礙它們的相對運動，因此線圈轉(zhuǎn)動方向與磁鐵相同，但轉(zhuǎn)速比磁鐵小線圈轉(zhuǎn)動方向與磁鐵相同，但轉(zhuǎn)速比磁鐵小高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件 光滑曲面與豎直平面的交線是拋物

20、線，如圖光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖476所示，拋物線的方程是所示，拋物線的方程是yx2，下半部處在，下半部處在一個水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是一個水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是ya的直線的直線(圖中的虛線所示圖中的虛線所示)，一個小金屬塊從拋物面，一個小金屬塊從拋物面上上yb(ba)處以速度處以速度v沿拋物面下滑，假設(shè)拋物面沿拋物面下滑，假設(shè)拋物面足夠長，小金屬塊沿拋物面下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總足夠長，小金屬塊沿拋物面下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總量是量是()電磁感應中的能量問題電磁感應中的能量問題高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件圖圖476高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件高中物理選修高中物理選修3-23-2課件課件【答案】【答案】