《磁生电》设计市赛获奖

《磁生电》教学设计教学目标：1．知道电磁感应现象；知道产生感应电流的条件；2．知道发电机的原理；能说出发电机为什么能发电；知道什么是交流电；知道发电机发电过程是能量转化的过程。了解直流电动机的结构和工作原理；3．知道我国供生产和生活用的交流电的频率是50Hz的含义，能把交流电和直流电区分开来；4．通过探究磁生电的条件，进一步了解电和磁之间的相互联系，提高学生的观察能力、分析概括能力和联系简单现象探索物理规律的能力；5．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。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：1．问题引导，小组讨论，探究性学习；2．创设情景，以学生为主体，讨论式教学。教学课时：1课时课前准备：多媒体课件、实物投影仪、电池、小磁针、蹄形磁体、直导线、铁架台、细线、演示电流表、手摇发电机一台、小灯泡。教学过程：[导入新课]创设情境，引入课题演示实验：重做奥斯特实验，并提出问题：①此实验叫什么实验？奥斯特实验。②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。提出问题：奥斯特实验说明电可以生磁，那么反过来磁能不能生电呢？不少科学家进行了这方面的探索，英国科学家法拉第，坚信电与磁有密切的联系。经过10年坚持不懈的努力，于1831年终于取得了重大的突破，发现磁可以产生电，但需要一定的条件。什么条件下磁才能生电呢？今天我们就研究这个问题。[推进新课]一、什么情况下磁能生电1．选择所需器材提出问题：①最方便获得的磁场用什么器材？②要方便测出电流用什么器材？③要把电流表接入电路要哪些器材？讨论得出：本探究实验所需器材有：蹄形磁体、电流表、导线、直导线、铁架台、细线。2．引导学生设计实验设问：①产生电流的条件是什么？电路必须闭合。②导体应怎样放在磁场中呢？是平放？竖放？斜放？③导体在磁场中是静止还是运动？怎样运动？小组讨论得出：如图连接电路，按以下步骤进行实验。步骤：①将直导线ab放入磁场中，且保持其与磁场相对静止；②更换强磁体，增强磁场，仍保持直导线ab相对静止；③使直导线ab在磁场中上下运动；④使直导线ab在磁场中左右运动；⑤使直导线ab在磁场中斜着运动。3．进行实验按实验步骤进行实验，将观察结果填写在下面表格中。序号导体运动情况磁场电流表指针及方向1导线(ab)静止蹄形磁体内部不动2导线(ab)shu静止不动3导线(ab)上下运动不动4导线(ab)左右运动指针偏转大5导线(ab)斜着运动指针偏转小4．分析实验现象、归纳得出结论引导问题1：①上述实验说明磁能生电吗？能②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。引导问题2：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，把导线想象成一把刀，讨论一下如何表达？小组交流：……结论：(1)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。这种现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。(2)磁场产生感应电流必须同时满足两个条件：①具有闭合电路；②一部分导体在磁场中做切割磁感应线运动。简介科拉顿“跑失良机”的故事(如下图)，让学生分析其失败的原因，并对学生进行思想教育。跑来跑去的科拉顿5．知识拓展(1)研究感应电流的方向探究实验：保持上图实验装置不变，反复改变磁场方向或改变导体在磁场中的运动方向，观察电流方向。现象：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。结论：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。(2)研究电磁感应现象中能的转化提出问题：在电磁感应现象中，导体做切割磁感线运动，它消耗了什么能？得到了什么能？实现了什么能与什么能之间的转化？分析得出：在电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能，机械能转化为电能。6．即学即练(课件展示问题)(1)有关电磁感应，以下说法正确的是()A．导体在磁场中运动就能产生感应电流B．闭合电路在磁场中运动就能产生感应电流C．闭合电路的一部分导体在磁场中运动就能产生感应电流D．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动才能产生感应电流答案：D解析：应掌握产生感应电流的两个条件：①闭合电路；②一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。两者都具备时才能产生感应电流。本题易错点是感应电流的条件考虑不周全。(2)如图所示，闭合电路的部分导体a________运动时，a中能产生感应电流。答案：上下解析：导体做切割磁感线运动时，才可以产生感应电流。本题中闭合电路中，两通电螺线管间的磁场方向为水平方向，所以部分导体在磁场中做上下运动时切割磁感线，在导体中才能产生感应电流。二、发电机1．交流发电机的原理演示实验：把手摇发电机与电流表连接起来，缓慢摇动发电机，要求学生观察电流表指针运动情况。(教学说明：为增强直观可见性，可用实物投影仪将实验情况投影到屏幕上。)现象：指针左右摆动，线圈每转一圈，指针摆动方向变化两次。分析得出：有电流产生，电流方向在周期性地发生变化，这种交变电流我们简称交流电。提出问题：为什么发电机产生的电流方向在改变呢？引导学生观察：将发电机(如右图)拆开，边拆边让学生观看其构造，使学生知道发电机是由定子和转子组成，包括磁极、线圈、铜环、电刷等。课件播放：发电机的工作过程如下图。引导分析：当线圈平面和磁感线方向垂直时，不做切割磁感线运动，无感应电流；当ab向下、cd向上运动时，做切割磁感线运动，有感应电流，ab边电流方向从a→b；当ab转过平衡位置，ab向上运动、cd向下运动时，做切割磁感线运动，ab边的电流方向从b→a。总结：发电机是利用电磁感应原理制成的，从工作过程我们能看出，线圈转动一周，电流方向变化两次。2．交流电的周期和频率提出问题：交流电和直流电有什么区别呢？讨论得出：交流电是周期性改变方向的电流，而直流电的电流方向不改变。引入：在交变电流中，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(Hz)。线圈转动一周所用的时间叫周期。周期和频率是用来表示交流电特点的两个物理量。提出问题：你了解生活用电的周期和频率吗？结论：我国供生产和生活用的交流电周期是秒，频率是50赫兹。3．实际的发电机组织学生自行阅读，并完成以下问题：(1)实际的发电机构造是怎样的？(2)能量是如何转化的？结论：实际的发电机仍由定子和转子组成，小型发电机采用线圈转动、磁场不动的方式；大型发电机采用线圈不动、磁场转动的方式。发电机发电过程是把机械能转化为电能；实际发电是由其他形式的能转化为电能的。即学即练(1)关于交流发电机的原理，下列说法正确的是()A．利用通电线圈在磁场里转动B．利用换向器把直流电变为交流电C．利用通电导体在磁场里受力而运动D．利用电磁感应现象(2)下列说法中正确的是()A．电动机是利用电磁感应原理制成的B．发电机是把电能转化为动能的机器C．直流电动机是通过换向器实现持续转动的D．交流发电机是通过两个半环和电刷对外输送电流的答案：(1)D(2)C拓展深化：话筒的原理作用：把振动的声音变成变化的电流。原理：声音通过空气使振膜振动，然后在振膜上的线圈绕组和环绕在动圈磁头的磁铁形成磁力场切割，形成微弱的电流，这样线圈中就产生了变化的电流。[课堂总结]1．电磁感应；2．发电机的构造、原理和工作过程；3．交流电的一些基本常识。[布置作业]1．“动手动脑学物理”的2、3、4题；2．自学STS的“磁记录”，完成材料后的几个问题。板书设计活动与探究课题：探究感应电流的大小与哪些因素有关目的：进一步加深理解感应电流产生的条件，了解影响感应电流大小的因素，培养学生的探究能力和实验操作能力。材料：长度不同的直导线、电流表、磁性不同的磁铁、导线若干。进行猜想：①可能与导线切割磁感线的速度大小有关；②可能与切割导线的有效长度有关；③可能与磁场的强弱有关。实验方案：(1)同一导线在磁场中做切割磁感线运动，使导线切割速度不同，观察电流表摆动的角度。(2)用不同长度的导线(导线都处在磁场中)，在磁场中做切割磁感线运动，观察电流表摆动的角度。(3)换用强磁场重做以上实验，观察电流表摆动的角度。结论：产生感应电流的大小与导线的长度、做切割磁感线的速度、磁场的强弱有关。设计反思对于电磁感应现象的教学，学生往往感到比较抽象，本节采用重新演示“奥斯特实验”，并设置问题情境，激发学生的学习兴趣，引导学生由电流