2024-2025學年高中物理 第四章 電磁感應 7 渦輪流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動（3）教案 新人教版選修3-2

2024-2025學年高中物理第四章電磁感應7渦輪流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動（3）教案新人教版選修3-2主備人備課成員教學內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學內(nèi)容來自《高中物理》第四章“電磁感應”第7節(jié)，著重探討渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的內(nèi)容。首先，通過對渦電流的形成原理及其特點的學習，使學生理解渦電流在實際應用中的重要性。其次，分析電磁阻尼現(xiàn)象，結(jié)合學生已有知識，探討其與電阻、磁場的關(guān)系。此外，本節(jié)課還將引導學生學習電磁驅(qū)動的原理，通過實例分析，讓學生了解電磁驅(qū)動在實際工程中的應用。

教學內(nèi)容與學生已有知識的聯(lián)系在于：學生在此之前已經(jīng)學習了電磁感應的基本概念，掌握了法拉第電磁感應定律，了解了導體在磁場中運動會產(chǎn)生感應電流的現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)課將引導學生將這些知識應用于渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的研究，進一步鞏固和拓展學生對電磁感應知識的應用。核心素養(yǎng)目標本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標旨在培養(yǎng)學生以下幾方面的能力：首先，通過探究渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的原理，提升學生的科學思維能力，使學生能夠運用物理知識解釋相關(guān)現(xiàn)象。其次，培養(yǎng)學生運用物理規(guī)律解決實際問題的能力，讓學生在實際情境中感受物理學科的魅力。此外，通過小組合作與討論，提高學生的溝通與協(xié)作能力，使學生學會傾聽、尊重他人意見。

在教學過程中，注重引導學生將理論知識與實際應用相結(jié)合，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。同時，鼓勵學生主動提出問題，勇于探索，形成批判性思維，促進學生全面發(fā)展。這些核心素養(yǎng)目標與新教材的要求相符，有助于提高學生的物理學科素養(yǎng)。學情分析本節(jié)課面向的是高中物理選修3-2的學生，他們已經(jīng)具備了一定的物理知識基礎(chǔ)，掌握了電磁感應的基本概念和法拉第電磁感應定律。在此基礎(chǔ)上，對學生進行以下方面的學情分析：

1.學生層次分析：

（1）知識層次：學生在之前的學習中，已經(jīng)了解了磁場與電流之間的關(guān)系，能夠運用電磁感應原理解釋一些簡單的現(xiàn)象。然而，對于渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動等較為復雜的電磁現(xiàn)象，學生的理解可能尚顯不足。

（2）能力層次：學生在解決問題的能力上，具備一定的邏輯思維和分析能力，但在將理論知識應用于實際問題的解決中，可能存在一定的困難。

（3）素質(zhì)層次：學生在團隊合作、溝通表達方面，具有一定的素質(zhì)基礎(chǔ)，但在批判性思維和創(chuàng)新意識方面，仍有待提高。

2.學生知識、能力、素質(zhì)方面分析：

（1）知識方面：學生在電磁感應領(lǐng)域，已經(jīng)具備了一定的知識儲備，但在本節(jié)課涉及的新知識點，如渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動等方面，可能存在理解上的困難。

（2）能力方面：學生在解決實際問題時，可能缺乏將理論知識與實際問題相結(jié)合的能力，需要教師在教學過程中給予引導和培養(yǎng)。

（3）素質(zhì)方面：學生在團隊合作、溝通表達方面表現(xiàn)良好，但在創(chuàng)新意識和批判性思維方面，可能需要教師進行有針對性的引導和訓練。

3.學生行為習慣分析：

（1）學習態(tài)度：學生對待物理學科的學習態(tài)度積極，對新知識充滿好奇心，有利于本節(jié)課的教學。

（2）學習習慣：學生已經(jīng)養(yǎng)成了預習、聽講、復習的學習習慣，有利于本節(jié)課知識的吸收和掌握。

（3）課堂參與度：學生在課堂上能夠積極參與討論，有利于營造良好的學習氛圍。

4.對課程學習的影響：

（1）正面影響：學生的積極態(tài)度和良好學習習慣，有利于本節(jié)課的教學效果。

（2）負面影響：學生在創(chuàng)新意識和批判性思維方面的不足，可能會影響對課程內(nèi)容的深入理解和拓展。學具準備多媒體課型新授課教法學法講授法課時第一課時師生互動設計二次備課教學方法與策略為了實現(xiàn)本節(jié)課的教學目標，充分考慮學習者的特點，選擇以下教學方法與策略：

1.教學方法：

（1）講授法：教師通過生動的語言、形象的比喻，為學生講解渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的原理，幫助學生建立清晰的知識框架。

（2）討論法：針對課程內(nèi)容，組織學生進行小組討論，鼓勵學生提出問題、分享觀點，培養(yǎng)學生的批判性思維和溝通能力。

（3）案例研究：選擇具有代表性的實際案例，如電磁阻尼在汽車制動系統(tǒng)中的應用，讓學生通過分析案例，掌握理論知識與實際應用之間的聯(lián)系。

（4）項目導向?qū)W習：將學生分成小組，每組負責一個與渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動相關(guān)的項目，引導學生自主探究、合作完成任務。

2.教學活動：

（1）角色扮演：讓學生扮演科學家、工程師等角色，模擬解決實際問題的過程，提高學生的實踐能力。

（2）實驗：設計一系列與課程內(nèi)容相關(guān)的實驗，如制作簡易的電磁驅(qū)動裝置，讓學生親自動手操作，增強對理論知識的理解。

（3）游戲：設計趣味性的物理游戲，如電磁迷宮，讓學生在游戲中體驗電磁現(xiàn)象，提高學習興趣。

3.教學媒體和資源：

（1）PPT：制作精美的PPT課件，展示渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的原理、實驗過程等，便于學生直觀地理解課程內(nèi)容。

（2）視頻：播放相關(guān)教學視頻，如渦電流在實際應用中的原理演示，幫助學生更好地理解抽象的物理概念。

（3）在線工具：利用網(wǎng)絡資源，如物理教學平臺、虛擬實驗室等，為學生提供豐富的學習資源，拓展學習空間。

（4）實物模型：展示與課程內(nèi)容相關(guān)的實物模型，如電磁驅(qū)動裝置，讓學生更直觀地了解電磁現(xiàn)象。教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

-發(fā)布預習任務：通過學校在線學習平臺，發(fā)布關(guān)于渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的預習資料，包括PPT、視頻和預習指導文檔，明確預習目標和要求。

-設計預習問題：圍繞“渦電流的形成與特點”，設計具有啟發(fā)性的問題，如“渦電流是如何產(chǎn)生的？它在生活中的應用有哪些？”

-監(jiān)控預習進度：通過平臺數(shù)據(jù)跟蹤學生的預習情況，并通過微信群與學生互動，解答預習中的疑問。

學生活動：

-自主閱讀預習資料：學生按照預習要求，閱讀資料，了解渦電流的基本概念。

-思考預習問題：學生嘗試回答預習問題，記錄自己的理解和新產(chǎn)生的疑問。

-提交預習成果：學生將筆記、思維導圖或問題通過平臺提交，與老師和同學分享。

教學方法/手段/資源：

-自主學習法：鼓勵學生獨立思考，培養(yǎng)自主學習能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺和微信群進行資源共享和互動交流。

作用與目的：

-幫助學生提前接觸新課內(nèi)容，為課堂學習打下基礎(chǔ)。

-培養(yǎng)學生的自主學習習慣和解決問題的初步能力。

2.課中強化技能

教師活動：

-導入新課：通過一個關(guān)于電磁驅(qū)動的實際案例視頻，引出本節(jié)課的主題。

-講解知識點：詳細講解渦電流的形成原理、電磁阻尼的計算和電磁驅(qū)動的應用。

-組織課堂活動：設計小組討論、角色扮演（如模擬工程師解決實際問題）和實驗操作，讓學生在實踐中加深理解。

-解答疑問：在課堂活動中，針對學生的疑問進行解答，并提供即時反饋。

學生活動：

-聽講并思考：學生認真聽講，對老師提出的問題進行積極思考。

-參與課堂活動：學生在小組討論中積極發(fā)言，通過角色扮演和實驗操作體驗知識的應用。

-提問與討論：學生勇于提出自己的疑問，參與課堂討論，分享自己的想法。

教學方法/手段/資源：

-講授法：通過講解，幫助學生理解課程重難點。

-實踐活動法：通過動手操作，加深學生對知識點的理解。

-合作學習法：通過小組合作，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作和溝通能力。

作用與目的：

-幫助學生深入理解渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的知識點。

-通過實踐活動，提高學生的動手能力和問題解決能力。

-增強學生的團隊合作意識和溝通能力。

3.課后拓展應用

教師活動：

-布置作業(yè)：根據(jù)課程內(nèi)容，布置相關(guān)的課后習題，鞏固學習成果。

-提供拓展資源：向?qū)W生推薦相關(guān)的學術(shù)論文、在線課程和科普視頻，供學有余力的學生進一步探索。

-反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，提供個性化反饋，幫助學生改進。

學生活動：

-完成作業(yè)：學生認真完成作業(yè)，鞏固課堂所學。

-拓展學習：利用老師提供的資源，進行更深入的學習和思考。

-反思總結(jié)：學生對學習過程和作業(yè)完成情況進行反思，提出自我改進策略。

教學方法/手段/資源：

-自主學習法：引導學生自主完成作業(yè)，自我拓展學習。

-反思總結(jié)法：通過反思，幫助學生認識自身學習狀態(tài)，促進自我提升。

作用與目的：

-鞏固學生在課堂上學到的知識和技能。

-拓寬學生的知識視野，激發(fā)學生的學習興趣。

-培養(yǎng)學生的自我反思能力，促進個性化學習。拓展與延伸為了鼓勵學生在課后進行自主學習和深入探究，以下提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料，旨在幫助學生鞏固所學知識，拓寬視野，提高實踐能力。

1.拓展閱讀材料：

（1）《電磁學原理及其應用》

該書詳細介紹了電磁學的基本原理，包括電磁感應、渦電流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動等內(nèi)容。書中結(jié)合大量實例，深入淺出地闡述了電磁學在日常生活和工程實踐中的應用。

（2）《現(xiàn)代物理實驗》

該書包含了一系列關(guān)于電磁學實驗的實例，如電磁驅(qū)動實驗、電磁阻尼實驗等。通過這些實驗，學生可以更直觀地了解電磁現(xiàn)象，提高實驗操作能力。

（3）《電磁兼容原理與應用》

該書介紹了電磁兼容的基本概念、原理及其在實際工程中的應用。學生可以通過閱讀該書，了解電磁兼容性在電子設備設計中的重要性，以及渦電流、電磁阻尼等現(xiàn)象在電磁兼容性研究中的應用。

2.課后自主學習和探究：

（1）研究電磁驅(qū)動在生活中的應用，如電動車的電機、磁盤驅(qū)動器等，分析其工作原理和電磁驅(qū)動的作用。

（2）探究電磁阻尼在交通工具中的應用，如汽車制動系統(tǒng)、電梯制動系統(tǒng)等，了解電磁阻尼如何提高制動效果和安全性。

（3）了解渦電流在金屬檢測、無損檢測等領(lǐng)域的應用，探討渦電流檢測技術(shù)的原理及其優(yōu)缺點。

（4）研究電磁學在新能源領(lǐng)域的應用，如風力發(fā)電、電動汽車等，分析電磁學原理如何促進新能源技術(shù)的發(fā)展。

（5）關(guān)注電磁學在科研前沿的發(fā)展動態(tài)，如磁懸浮列車、電磁軌道炮等，了解電磁學在現(xiàn)代科技中的創(chuàng)新應用。重點題型整理1.計算題：渦電流產(chǎn)生的感應電動勢

題目：一根長直導線以速度v在垂直于其自身的磁場B中運動，求導線中產(chǎn)生的感應電動勢。

解答：根據(jù)法拉第電磁感應定律，感應電動勢E=Blv，其中B為磁場強度，l為導線長度，v為導線速度。

2.計算題：電磁阻尼的計算

題目：一物體在磁場中運動，其速度方向與磁場方向垂直，已知物體質(zhì)量m、電荷量q、磁場強度B、物體速度v，求物體受到的電磁阻尼力。

解答：電磁阻尼力F=Bqv，其中B為磁場強度，q為電荷量，v為物體速度。

3.計算題：電磁驅(qū)動力的大小

題目：一電流為I的直導線置于磁場中，導線長度為l，磁場強度為B，求導線受到的電磁驅(qū)動力。

解答：電磁驅(qū)動力F=Bil，其中B為磁場強度，I為電流，l為導線長度。

4.應用題：渦電流在實際應用中的計算

題目：一金屬盤直徑為D，轉(zhuǎn)速為n，盤面內(nèi)磁感應強度為B，求金屬盤中產(chǎn)生的渦電流大小。

解答：渦電流大小I=(πD^2Bn)/(2ρ)，其中ρ為金屬盤的電阻率。

5.分析題：電磁驅(qū)動裝置的設計

題目：設計一個電磁驅(qū)動裝置，使物體在水平面上做勻速直線運動。已知物體質(zhì)量m、磁場強度B、電源電壓U，求所需電流I和導線長度l。

解答：

（1）電磁驅(qū)動力F=Bil

（2）物體受到的摩擦力Ff=μmg，其中μ為摩擦系數(shù)，g為重力加速度

（3）為使物體做勻速直線運動，電磁驅(qū)動力等于摩擦力，即F=Ff

（4）將F=Bil和Ff=μmg代入，得到I=(μmg)/(Bl)

（5）由電源電壓U和電流I，可求得導線長度l=U/(IR)，其中R為導線電阻

1.計算題：渦電流產(chǎn)生的感應電動勢

渦電流產(chǎn)生的感應電動勢計算關(guān)鍵在于掌握法拉第電磁感應定律。在實際應用中，渦電流現(xiàn)象廣泛應用于金屬探測器、感應爐等設備。例如，金屬探測器通過渦電流檢測金屬物體，其原理即為渦電流產(chǎn)生的感應電動勢。

2.計算題：電磁阻尼的計算

電磁阻尼計算涉及到磁場、電荷和速度等參數(shù)。在工程實踐中，電磁阻尼應用于汽車的電磁制動系統(tǒng)、電梯的制動裝置等。掌握電磁阻尼的計算方法有助于優(yōu)化這些設備的設計。

3.計算題：電磁驅(qū)動力的大小

電磁驅(qū)動力是電磁學在工程應用中的一個重要概念，其計算涉及到磁場、電流和導線長度等因素。電磁驅(qū)動裝置廣泛應用于電動車、磁懸浮列車等交通工具。了解電磁驅(qū)動力的大小對于設計這些裝置具有重要意義。

4.應用題：渦電流在實際應用中的計算

渦電流在實際應用中的計算需要結(jié)合具體場景，如金屬盤的轉(zhuǎn)速、直徑、磁感應強度等因素。渦電流檢測技術(shù)在無損檢測、金屬加工等領(lǐng)域具有廣泛應用。

5.分析題：電磁驅(qū)動裝置的設計

電磁驅(qū)動裝置的設計涉及到多個參數(shù)，如物體質(zhì)量、磁場強度、電源電壓等。通過分析題，學生需要掌握電磁驅(qū)動力、摩擦力等概念，并能將這些知識應用于實際問題的解決。此類題目有助于培養(yǎng)學生的綜合分析能力和創(chuàng)新思維。板書設計1.重點知識點：

①渦電流：渦電流的概念、產(chǎn)生條件、應用場景

②電磁阻尼：電磁阻尼的概念、計算方法、實際應用

③電磁驅(qū)動：電磁驅(qū)動的原理、計算公式、應用實例

2.重點詞：

①渦電流：渦電流、感應電動勢、金屬盤、轉(zhuǎn)速、磁感應強度

②電磁阻尼：電磁阻尼、摩擦力、磁場、速度、電荷量

③電磁驅(qū)動：電磁驅(qū)動、電磁力、電流、導線長度、磁場強度

3.重點句：

①渦電流：渦電流是由變化的磁場在導體中產(chǎn)生的感應電流。

②