2022年2021-2021年高中物理1.8涡流现象及其应用教案粤教版选修3-2 .pdf

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1、2019-2020 年高中物理 1.8涡流现象及其应用教案粤教版选修3-2课 题新授课课时教学目标（一）知识与技能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）过程与方法培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。（三）情感、态度与价值观培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。教学重点、难点教学重点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。 教学难点电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。教学方法通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验教学手段电机、 变压器铁芯、 演示涡流生热装置（可拆变压器） 、电磁阻尼演示装置（示教电流表、微

2、安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U 形磁铁、能绕轴转动的铝框）。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 教学活动（一）引入新课出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。（二）进行新课1、涡流演示 1涡流生热实验。在可拆变压器的一

3、字铁下面加一块厚约2 mm的铁板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。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。安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。分析：如图所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场激发出感生电场。导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流。由于导体存在电阻，当电流在导

4、体中流动时，就会产生电热，这就是涡流的热效应。课件演示，涡流的产生过程，增强学生的感性认识。因为铁板中的涡流很强，会产生大量的热。而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，涡流产生的热量也减少。2、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。导体在磁场中运动时， 感应电流使导体受到安培力的作用，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 。演示 2电磁阻尼。按照教材“做一做”中叙述的内容，演示电表指针在偏转过程中受到的电磁阻尼现象。演示 3如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起学 生活 动名师归纳总结 精品学习资料 - -

5、 - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - 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？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，安培阻力较相对较大，因而磁铁会很快停下来。3、电磁驱动演示 4电磁驱动。演示教材31 页的演示实验。引导学生观察并解释实验现象。磁场

6、相对于导体运动时，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，这种现象称为电磁驱动 。交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。简要介绍交流感应电动机的工作过程。（四）实例探究涡流的应用【例 1】如图所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（）A 电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快B电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快C工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大答案：

7、AD 巩固练习1如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则（）A铝环的滚动速度将越来越小B铝环将保持匀速滚动C铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或 S极D铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 答案： B 2如图所示， 闭合金属环从曲面上h高处滚下， 又

8、沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（）A若是匀强磁场，环滚上的高度小于h B若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h答案： BD 3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铝答案： CD 4如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过环过程中， 做_运动 （选填 “加速”、 “匀速”或“减速”）答案：减速5如图所

9、示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（）AA、B两点在同一水平线BA点高于B点CA点低于B点D铜环将做等幅摆动答案： B 作业1、认真阅读教材。2、思考并完成“问题与练习”中的习题。3、收集“涡流的利用和防止”方面的资料，课后交流。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 板书设计教学后记名师归纳总结 精品学习资料 - - -

10、- - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2019-2020 年高中物理 1.8 电容器的电容同步练习新人教版选修 3-1 1.关于已充上电的某个平行板电容器, 下列说法错误的是() A.两极板上一定带异号电荷B.两极板所带的电荷量一定相等C.充上的电荷量越多, 其电容就越大D.充上的电荷量越多, 两极板间的电势差就越大解析 : 给电容器充电后, 电容器两极分别带上等量异号电荷, 选项 A、B 正确 ;电容器的电容大小取决于它的结构 , 与所

11、带电荷量的多少无关, 选项 C 错误 ;根据U=可知 , 电容器的电荷量越大, 两极板间的电势差越大 , 选项 D正确。答案 : C 2.对于给定的电容器,描述其电容C、电荷量Q、电压U之间相应关系的是() 解析 : 电容C与电容器所带的电荷量Q及两极板间的电压U都无关 , 所以C不随Q、U变化 , 选项 B正确。答案 : B 3.一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变, 在两极板间插入一电介质,其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是() A.C和U均增大B.C增大 ,U减小C.C减小 ,U增大D.C和U均减小解析 : 当电容器两极板间插入一电介质时, 根据C=可知电容

12、器电容C变大 , 由于电容器电荷量不变,根据C=可知电容器两端电压减小, 选项 B正确。答案 : B 4.有两个平行板电容器, 它们的电容之比为54, 它们的电荷量之比为51, 两极板间距离之比为43, 则两极板间电压之比和电场强度之比分别为() A.4113 B.1431 C.4131 D.4143 解析 : 由U=, 又由E=, 所以选项C正确。答案 : C 5.如图所示 , 平行板电容器与直流电源( 内阻不计 ) 连接 , 下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离, 则() A.带电油滴将沿竖直方向向上运动B.P点的电势将

13、降低C.带电油滴的电势能将减小D.若电容器的电容减小, 则极板电荷量将增大名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - 解析 : 保持电源与电容器相连, 则两板间电压U不变 , 而板间距离d增大 , 则E=将减小 , 原来qE=mg, 则上极板稍上移后,qEmg, 油滴将沿竖直方向向下运动, 选项 A 错误 ; 设接地点为0, 则P=UP0=EdP0,E减小 , 则P点电势P减小 , 选项 B正确 ; 油滴

14、向下运动 , 静电力做负功, 其电势能将增大, 选项 C错误 ;由Q=CU知 ,U一定 ,C减小 , 则Q减小 , 选项 D错误。答案 : B 6.(多选 ) 一个空气平行板电容器, 极板间距离为d, 正对面积为S, 充上电荷量Q后, 两极板间电压为U, 为使电容器的电容加倍, 可采用的办法是() A.将电压变为B.将电荷量变为2QC.将极板正对面积变为2SD.将两极间充满相对介电常数为2 的电介质解析 : 电容器的电容与电容器极板上的电荷量、电压无关, 所以选项A、B 不正确 ; 根据公式C=, 可以知道选项C、D正确。答案 : CD 7.(多选 ) 平行板电容器充电后, 两极板与电源断开,

15、 当用有绝缘层的手柄, 设法把电容器两极板间距离拉大些时 , 下列结论正确的是() A.电容器两极板间的电场能增加B.电容器两极板间的电场强度增加C.电容器两极板间的电势差增加D.电容器的电容增加解析 : 充电后的电容器与电源断开后, 将保持电荷量Q不变 , 在增大两极板间的距离d时, 电容器的电容C减小 ,由C=可知 , 两极板间的电势差U将增大 , 而电场强度E=, 与d无关 , 由于两极板带等量异种电荷 , 它们间为库仑引力, 因此在增大两极板间距离时, 必须反抗两极板间的库仑引力做功, 从而使电容器内的电场能增加。答案 : AC 8.(多选 ) 如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来

16、检测液面高低的仪器原理图。电容器的两个电极分别用导线接到指示器上, 指示器可显示出电容的大小。下列关于该仪器的说法中正确的是() A.该仪器中电容器的电极分别是金属芯柱和导电液体B.金属芯柱外套的绝缘层越厚, 该电容器的电容越大C.如果指示器显示出电容增大, 则说明容器中液面升高D.如果指示器显示出电容减小, 则说明容器中液面升高解析 : 由电容器的定义可知, 该仪器中的金属芯柱和导电液体相当于电容器的两个极板, 故选项A 正确; 设金属芯柱的半径为r, 芯柱外套的绝缘层厚度为d, 则该装置的电容值为C= h, 选项 C正确。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - -

17、- - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - 答案 : AC 9.如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素, 其中电容器左侧极板和静电计外壳接地 , 电容器右侧极板与静电计金属球相连。(1) 使电容器带电后与电源断开上移左极板 , 可观察到静电计指针偏转角( 选填“变大”“变小”或“不变”); 将极板间距离减小时, 可观察到静电计指针偏转角( 选填“变大”“变小”或“不变” ); 两板间插入一块玻璃, 可观察到静电计指针偏转角( 选填“变大”“变小”或“不变”

18、) 。(2) 下列关于实验中使用静电计的说法中正确的有() A.使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况B.使用静电计的目的是测量电容器电荷量的变化情况C.静电计可以用电压表替代D.静电计可以用电流表替代解析 : (1) 根据电容的定义式C=和电容的决定式C=,当上移左极板时,S减小 , 则U增大 , 静电计指针偏转角变大 ;减小板间距离d时, 则U减小 , 静电计指针偏转角变小;插入玻璃板后, 相对介电常数r增大, 则U减小 , 静电计指针偏转角变小。(2) 静电计是用来观察电容器两端电压变化情况的, 不可以用电压表代替, 也不可以用电流表代替, 因为电流表和电压表在构成电流通路时才有示数

19、。答案 : (1)变大变小变小(2)A B组1.下列关于电容器和电容的说法中, 错误的是 () A.电容器A的体积比B大, 说明A的电容一定比B的大B.对于确定的电容器, 其带的电荷量与两板间的电压( 小于击穿电压且不为零) 成正比C.无论电容器的电压如何变化( 小于击穿电压且不为零), 它所带的电荷量与电压的比值恒定不变D.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量, 其大小与加在两板上的电压无关解析 : 电容器的电容与电容器的体积、电容器所带的电荷量、电容器两极板间的电压均无关,其大小只由其自身决定。答案 : A 2.一平行板电容器充电后, 把电源断开 , 再用绝缘工具将两板距离拉开

20、一些, 则() A.电容器带的电荷量增加B.电容增大C.电容器电压增加名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - D.两板间电场强度增大解析 : 充电后断开电源, 电荷量不变 , 故选项 A 错误 ; 由C=可知d变大 ,C变小 , 故选项 B错误 ; 又由C=得U变大 ,故选项 C正确 ; 由E=知,E不变 , 故选项 D错误。答案 : C 3.两块平行金属板带等量异种电荷, 要使两极板间的电压加倍,

21、两板间的电场强度减半, 采用的办法有() A.两极板的电荷量加倍, 而距离变为原来的4 倍B.两极板的电荷量加倍, 而距离变为原来的2 倍C.两极板的电荷量减半, 而距离变为原来的4 倍D.两极板的电荷量减半, 而距离变为原来的2 倍解析 : 由C=,C=和E=得两板间的电压U=, 两板间的电场强度E=, 可知选项C正确。答案 : C 4.(多选 ) 如图所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路, 在减小电容器两极板间距离的过程中 () A.电容器A板始终带正电荷B.电容器的电容变小C.电阻R中有从a流向b的电流D.A、B板间的电场强度增大解析 : 电容器A板始终和电源正极相连,

22、所以A板电势高 , 带正电荷 , 选项 A正确 ; 板间距离减小 , 由C=知, 电容变大 , 选项 B错误 ; 由Q=CU可知电容器电荷量增大, 则电源继续向电容器充电, 所以电流方向为从b流向a, 选项 C错误 ; 由U=Ed可知电场强度E增大 , 选项 D正确。答案 : AD 5.一平行板电容器, 板间距离为d, 电容为C, 接在电压为U的电源上 ,充电完成后撤去电源。(1) 求充电后电容器带的电荷量; (2) 若使板间距离增大为2d, 则电容器的电容变为多少?板间电场强度变为多大? 解析 : (1) 由C=知 , 电容器带的电荷量Q=CU。(2) 由于电容器的电容与极板间的距离成反比,

23、 故距离增大为2d, 电容变为原来的一半, 即C =C。又由于充电后撤去电源, 电容器带的电荷量不会发生改变, 故电容器极板间的电压U =2U。原来两板间的电场强度为E1=, 变化后两板间的电场强度为E2=, 所以电场强度不变。答案 : (1)CU (2)C 6.名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 如图所示, 一平行板电容器接在U=12 V的直流电源上, 电容C=3.010- 10 F, 两极板间

24、距离d=1.2010- 3 m,g取 10 m/s2。(1) 求该电容器所带的电荷量; (2) 若板间有一带电微粒, 其质量为m=2.010- 3 kg, 恰在板间处于静止状态,则该微粒的电荷量为多少?带何种电荷 ? 解析 : (1) 由公式C=得Q=CU=3.010-1012 C=3.610- 9 C。(2) 若带电微粒恰在极板间静止, 则qE=mg, 而E=, 解得q= C=2.010-6 C, 微粒带负电荷。答案 : (1)3.610-9 C(2)2.010- 6 C负电荷名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -