课程整合示例——悬浮列车，本文主要内容关键词为：示例论文,列车论文,课程论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
近年来，磁悬浮列车这个名词在媒体上出现比较频繁，究竟什么足磁悬浮列车，它的工作原理是怎样的？应用的现状和前景又如何呢？
磁悬浮技术涉及力学、电磁学等各个方面的知识，而它的实际应用涉及的知识面就更广了，网上有一些将这项技术引入课堂的实例，比如惟存教育网上的http：//WWW.being.org.cn/zhuanti/cxf.btm，本文介绍的是从另一个角度，尝试将磁悬浮技术仅仅和物理学科知识整合，在实际教学中取得了很好的效果.
【教学目标】
1.了解磁悬浮技术及其在磁悬浮列车中的应用；
2.通过具体实例巩固力学、电磁学知识；
3.激发学生的学习兴趣，培养学生追求科学真理和为祖国勤奋学习的品质.
【教学方法】
师生利用网络进行浏览和交流；多媒体辅助教学；讨论法.
【教学过程】
一、课前准备
指导学生利用课余时间浏览下列有关网站，了解关于磁悬浮技术及磁悬浮列车的基本知识：
http：//www.kepu.com.cn/gb/news/maglev/mgl001.html中国科普博览
http：//WWW.cssti.net.cn/rdjj/lc/lc.htm长沙科技网
http：//www.chinautc.com/hot/maglev/index.asp城市交通
http：//edu.fm365.com/nature/kexue/kx0033.html FM365教育频道
http：//WWW，rail-info.com/gb/redian/contents.asp？content=cxf中国铁路科技网
http：//jiangzb9801.myetang.com/CiXuanFu.htm中国新干线
二、解决问题
根据网上浏览所得和课堂所学的知识，采用学生讨论，教师小结的方法，解决下列问题：
1.有一种高速超导磁悬浮列车的设计方案是在每节车厢底部安装超导强磁体（磁场方向向F），并在两条铁轨之间沿途平放一系列线圈，如图1所示.下列说法中不正确的是：
A.当列车运动时，通过线圈的磁通量会发生变化.
B.当列车运动时，线圈中会产生感应电流.
C.当列车运动时，线圈中感应电流的磁场和超导体磁体的磁场相互排斥，使列车悬浮.
D.当列车高速行驶时.气流的浮力使列车悬浮.
2.磁悬浮列车在行进时会“浮”在轨道上方，从而可高速行驶.可高速行驶的原因是列车悬浮后：
A.减小了列车的惯性。
B.减小了地球对列车的引力.
C.减小了列车和轨道间的摩擦力.
D.减小了列车所受的空气阻力.
3.实验表明：某些金属当温度降低到某一定值时，电阻率突然降为零，这种现象叫______现象，这一定值的温度叫________温度，其值与金属材料有关.在研究超导磁悬浮现象的实验中，将某液体倒入金属盘后，能使金属盘温度降到临界温度以下.在金属盘上方释放一个永磁体，当它下落到盘上方某一位置时，即产生磁悬浮现象.试根据下列的几种可能用到的金属的临界温度和液态物质的沸点（下表），可判定倒入的液态物质是_________，金属盘的材料是_______.
4.提高铁路运
行时速一直是人们孜孜以求的.1966年有人建议利用超导体和路基倒替中的感应电流之间的磁力把列车悬浮起来运行，使列车和轨道间的摩擦力减小到零.如果进一步减小运行中的空气阻力，可以设列车在抽成真空的地下隧道中行驶，由于阻力极小，车速可达1000m/s.当然，列车起动与停站均需要一个匀变速过程，在该过程中车厢中悬挂的一个小球偏离竖直方向θ角（设tgθ=0.1），如图2所示.假设从我国东海之滨的上海到西域名城乌鲁木齐之间修建这样一条笔直的地下隧道，整条隧道长度为4000km.
（1）求列车的加速度；
（2）作出乘坐上述列车沿隧道横跨祖国东西的v-t图像。完成上述旅程要花多长时间？
（3）在匀加速阶段，该列车的牵引力的最大功率是多少（设列车的质量为100t）？
（4）该列车只需在加速阶段做功，而减速过程甚至可以利用特定装置回收列车释放的动能，把节省的能量用于产生真空，实现磁浮.若以理论上可达到的速度1000m/s运行，该列车每次可回收的能量为多少？
5.为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用图1所示的装置.它是由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成（测量仪器未画出）.当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车在各位置的速度和加速度.
如图3所示，设磁体端部磁感应强度B=0.004T，且全部集中在端面范围内，与端面垂直.磁体的宽度与线圈宽度相同，且都很小，线圈匝数n=5，长L=0.2m，电阻R=0.4Ω（包括引出线的电阻），测试记录下来的电流—位移图像如图4所示.
（1）试计算在离O（原点）30m、130m处列车的速度V[，1]和V[，2]的大小；
（2）假设列车做的是匀加速直线运动，求列车加速度的大小.
6.磁悬浮列车是靠直线电机提供动力的.该电机的输入电压为7500V，电机线圈的总阻值为7.5Ω，线圈中的电流为100A，求：
（1）该电机的输入功率
（2）该电机的效率.
三、论坛讨论
就磁悬浮技术和磁悬浮列车中的物理知识，在校园网论坛上展开讨论.同学们提出的代表问题有：
1.常导磁悬浮和超导磁悬浮在列车技术中是怎么运用的？
2.我们知道，电磁波的辐射作用对人的身体有一定的伤害作用.磁悬浮列车在运行中产生强磁场，这样的车能坐吗？
3.磁悬浮列车的悬浮、动力和导向都是靠电力完成的，如果高速行驶的列车电力系统出现故障，它的安全性如何得到保证呢？
4.普通铁轨在拐弯处做成外侧高内侧低，目的是提供向心力.磁悬浮列车拐弯时向心力如何提供呢？