九年级物理全册第二十章电与磁第5节磁生电教学设计 （新版）.doc

第5节 磁生电九年级物理全册 第20章 第5节 磁生电教案（新版）新人教版甘肃武威民勤第三中学 许尔锋教学目标一、知识和技能1知道电磁感应现象；知道产生感应电流的条件，提高学生观察能力、分析概括能力和联系简单现象探索物理规律的能力。2知道发电机的原理；观察和体验发电机是怎样发电的，提高学生应用知识分析和解决问题的能力；知道什么是交流；知道发电机发电过程是能量转化的过程。3知道我国供生产和生活用的交流的频率是50Hz的意思；能把交流和直流区分开来。二、过程和方法1.探究磁生电的条件，进一步了解电和磁之间的相互联系。2.观察和体验发电机是怎样发电的。三、情感、态度与价值观1认识自然现象之间是相互联系的，进一步了解探索自然奥秘的科学方法。2认识任何创造发明的基础是科学探索的成果，初步具有创造发明的意识。3.学习科学家坚忍不拔、勇攀高峰的探索精神，培养学生初步的创造发明意识，在师生合作与交流的过程中，形成互相尊重、探索真理的科学态度。四、创新激发1由奥斯特实验电生磁激发学生发散创新思维：磁能生电？认识自然现象之间是相互联系的，进一步了解探索自然奥秘的科学方法。2平移、借鉴、奇思妙想、互助设计探究磁生电的猜想、实验、分析论证、结论、检验。教学重点1通过探索概括出电磁感应。2通过实验知道交流发电机的工作原理。教学难点1由实验现象概括物理规律-电磁感应。2应用原理分析问题-发电机工作原理。教学方法脑耳眼口手 “五到”学法 网络的学习 自主学习 互助探究 融会贯通 联想想象 发散创新。教具准备演示电流表、蹄形磁铁、导体、开关、投影、微机、挂图、手摇发电机一台、小灯泡、发光二极管（红、绿、蓝等）各1只、导线若干段。学情分析 学生已经有了电生磁的基础知识，学会了一些探究的方法，积累了一定探究的经验和解决问题的能力，但是，探究新问题还会受到知识和能力的限制，必须借鉴前面研究问题的方法，引导学生完成磁生电的学习。教学过程一、引入新课从生活中离不开电谈起电从何而来。再回忆奥斯特实验，请同学们回答：它揭示了一个什么现象？电流周围存在着磁场，电流的磁场方向跟电流方向有关。电流周围存在着磁场，即电能生磁。那么逆向思维将会怎么样？下面我们用实验来探究磁能否生电。我们先设计实验，从实验需要器材、实验条件、实验操作入手。二、新课学习（一）什么情况下磁能生电1.实验器材实验目的：探索磁能否生电，怎样使磁生电？根据实验目的，本实验应选择哪些实验器材？为什么？根据研究的对象，需要有磁体和导线；检验电路中是否有电流需要有电流表；控制电路必须有开关。让学生弄清蹄形磁铁的N、S极和磁感线的方向，然后按书上的装置安装好(直导线先不要放在磁场内)。实验器材:蹄形磁体、电流表、导线、直导线、铁架台、细线。2.实验步骤如何做实验？其步骤又怎样呢？我们先做如下设想：电能生磁，反过来，我们可以把导体放在磁场里观察是否产生电流。那么，导体应怎样放在磁场中呢？是平放？竖放？斜放？导体在磁场中是静止？还是运动？怎样运动？另外：磁场的强弱对实验有没有影响？下面我们依次对这几种情况逐一进行实验（图20.5-1），探索在什么条件下导体在磁场中产生电流。1置闭合电路的部分导体于磁场中,开关断开，导体在磁场中上下左右运动2置闭合电路的部分导体于磁场中，且保持导体与磁场相对静止3更换强磁体，增强磁场，仍保持导体与磁场相对静止4使闭合电路的一部分导体在磁场中上下运动5使闭合电路的一部分导体在磁场中左右运动6使闭合电路的一部分导体在磁场中斜着运动电磁感应实验记录表序号实验条件电流表指针有未摆动？（导体在磁场中是否产生电流？）实验电路图1开关闭合，电路通路，线圈保持静止。未摆动（未产生电流）2开关闭合，电路通路，线圈在磁场中做上下竖直运动。未摆动（未产生电流）3开关闭合，电路通路，线圈在磁场中做插入抽出水平运动。未摆动（未产生电流）4开关闭合，电路通路，线圈在磁场中做左右水平运动。摆动（产生电流）5开关闭合，电路通路，线圈在磁场中做左右斜向运动。摆动（产生电流）6开关断开，电路断路，线圈向各个方向运动未摆动（未产生电流）教师按实验步骤进行演示，学生仔细观察，每完成一个实验步骤后，请学生将观察结果填写在上面表格里。实验完毕，提出下列问题让学生思考：上述实验说明磁能生电吗？(能)在什么条件下才能产生磁生电现象？(当闭合电路的一部分导体在磁场中左右或斜着运动时)（结合运动的相对性(闭合电路的一部分导体静止，蹄形磁体运动)、手示 导体垂直页面运动 三维空间）为什么导体在磁场中左右、斜着运动时能产生感应电流，而上下运动或者静止时却不能呢？如果把磁感线想象成一根根实实在在的线（或甘蔗），把导线想象成一把刀，表达起来会方便些，讨论一下如何表达？讨论分析：导体在磁场中左右、斜着运动时切割磁感线产生感应电流，而上下运动或静止时不切割磁感线，所以不产生感应电流。)通过此实验可得出什么结论？学生归纳、概括后，教师板书：1.磁场产生感应电流必须同时满足两个条件：具有闭合电路；一部分导体在磁场中作切割磁感应线运动。2.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。在电磁感应现象中的为什么一定要强调“闭合电路”？如果电路不闭合，一部分导体在磁场中作切割磁感应线运动时就不能产生感应电流，只能产生感应电压。讲述：电磁感应现象是英国的物理学家法拉第发现的。他经过十年坚持不懈的努力，才发现了这一现象。这种热爱科学、坚持探索真理的可贵精神，值得我们学习。这一现象的发现进一步揭示了电和磁之间的联系，导致了发电机的发明，开辟了电的时代，所以电磁感应现象的发现具有划时代的意义。研究感应电流的方向(出示思考题）我们知道，电流是有方向的，那么感应电流的方向是怎样的呢？它的方向与哪些因素有关呢？请同学们观察下面的实验。演示实验（播放flaf课件）：保持上述实验装置不变，反复改变磁场方向或改变导体在磁场中的运动方向。同学们观察到了什么现象？把你观察到的事实归纳总结出来。由此能得出一个什么样的结论呢？(磁场方向、导体运动方向变化时，指针偏转的方向也发生变化，即电流的方向也随着变化)。3.导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关研究电磁感应现象中能的转化在电磁感应现象中，导体作切割磁感线运动，注意是导体作切割磁感线“运动”:它消耗了什么能？(机械能)得到了什么能？(电能)在电磁感应现象中实现了什么能与什么能之间的转化？(机械能与电能的转化)4.在电磁感应现象中，机械能转化为电能实验（图20.5-1）产生感应电流太弱小以至于不能使日常白炽灯、复读机、电视机、计算机等电器工作，怎样设计实验装置才能使更多的机械能更高效的转化成强大而持续电能在电器中工作？（1） 闭合电路的一根导体多根导体一组线圈多组线圈（2） 一个磁体产生的磁场多个磁体产生的磁场使磁场强度增强（3） 闭合电路的一根导体切割磁感线运动闭合电路的多组线圈连续切割磁感线运动圆周运动、轮轴机械电力器械：发电机人们利用电磁感应原理把机械能转化为电能发明了发电机（图20.5-3），世界第二次科技革命电气化时代开始了，其意义和影响是巨大而深远的。下面我们就一起来学习有关发电机的一些知识。演示1把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来，当摇动手柄使线圈在磁场中快速转动，观察到什么？生甲观察到小灯泡发光。生乙有感应电流产生，并通过小灯泡，发电机转速越快，小灯泡发光越亮，表明发出的感应电流越强。演示2用并联反向发光二极管（红、绿、蓝等各1只）2只换下小灯泡，缓慢摇动大轮，观察。生甲2只发光二极管依次发光。生乙这再次表明发电机发出的电的大小和方向是变化的。师从上面演示可以看出，发电机能发电，且发出的电的大小和方向是变化的。那么它的构造是怎样的？工作原理是什么？看图20-5-2。生甲发电机的构造由定子和转子组成，包括磁极、线圈、铜环、电刷等。生乙当ab向下cd向上运动，做切割磁感线运动，有感应电流，ab边电流方向从ab。生丙当ab转过平衡位置，ab向上运动，cd向下运动，做切割磁感线运动，ab边的电流方向从ba。师从发电机工作过程我们能看出，线圈转动一周，电流方向变化两次。周期性改变方向的电流叫交变电流，简称交流。在交流电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率。频率的单位是赫兹，线圈在磁场中转动一周所用的时间叫周期。（边讲解边板书）1交（变电）流AC 直流(电流)DC板书2频率 f=50赫兹(Hz)板书3周期T=0.02秒(s)板书师周期和频率是用来表示交流电特点的两个物理量。4我国供生产和生活用的交流电周期T是0.02秒，频率f是50赫兹。师我们看课本想想做做，通过做、想、观察得出结论。生甲磁体近似于蹄形，一边N极，一边S极。生乙线圈通过铜环、电刷和灯泡连接。生丙摇把是通过皮带带动线圈转动。生丁当慢慢转动摇把，线圈在磁场中转动，电流表中指针摆动，线圈转动一周，指针来回偏动两次。生戊发电机中线圈转动越快，小灯泡越亮。师同学们做得非常认真，回答得也很好，值得表扬。下面我们看屏幕（微机播放关于发电机的内容），看看从中获得什么信息？生甲实际发电机也是由转子（转动部分）和定子（固定部分）组成。生乙大型发电机一般采取线圈不动，磁极旋转的方式来发电。生丙发电机发电过程是把电能转化为机械能。师看我国的水电、火电、核电、风电。完成下表。想一想，能否设计出更高效的经济实用磁生电能量转化装置？发电机和电动机联系与区别电力器械最简单的装置示意图原理图构造能量守恒定律原理和分类发电机原则上是完全相同的：由转子（线圈/磁体(永磁铁/电磁铁)）和定子（磁体(永磁铁/电