【人教版初三物理】第19讲：电与磁教案

第第19讲讲电与磁

概述概述适用学科初中物理适用年级初中三年级适用区域课时时长（分钟）120知识点磁现象磁场电生磁电磁铁电磁继电器电动机磁生电教学目标1、了解简单的磁现象，知道磁极间的相互作用，了解磁化。2、知道磁体周围存在磁场。知道磁在日常生活、工业生产和科研中有着重要应用。3、知道磁感线可用来形象地描述磁场，知道磁感线的方向是怎样规定的。4、知道地球周围有磁场，知道地磁的南、北极。5、认识电流的磁效应，初步了解电和磁之间有某种联系。6、知道通电导体周围存在着磁场，通电螺线管的磁场与条形磁体的相似。7、会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。8、了解什么是电磁铁。知道电磁铁的特性和工作原理。9、了解影响电磁铁磁性强弱的因素。10、了解电磁继电器和扬声器的结构和工作原理。11、了解磁场对通电导线的作用。12、了解电动机的结构和工作原理。13、知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件。14、知道发电机的原理，能说出发电机为什么能发电，知道发电机发电过程是能量转化的过程。教学重点磁现象磁场电生磁电磁铁电磁继电器电动机5、磁生电教学难点电生磁电动机3、磁生电【教学建议】本节的教学重点是电动机与发电机和奥斯特实验的原理。学生学习本节内容时可能会在以下两个方面出现问题：1.电磁继电器的使用。2.根据原理图判断机器的工作原理以及用途。教学过程教学过程一、导入一、导入本章我们学习了有关磁的知识，通过了解我国古代对磁的研究方面取得的成就，激发爱国热情，进一步提高学习物理的兴趣。另外还要知道磁场是一种看不见摸不着，但是客观存在的一种特殊物质。这点对于学习磁场至关重要。本章几个重要的实验在中考中经常出现，主要是奥斯特实验——电流的磁效应；电动机原理——通电导体在磁场中受力的作用；还有就是发电机原理——电磁感应现象。复习时候一定要对比学习，这样才能更好的理解。知识点知识点1磁现象磁场1、磁现象：磁性：物体能够吸引钢铁、钴、镍一类物质（吸铁性）的性质叫磁性。磁体：具有磁性的物体，叫做磁体。磁体具有吸铁性和指向性。磁体的分类：①形状：条形磁体、蹄形磁体、针形磁体；②来源：天然磁体（磁铁矿石）、人造磁体；③保持磁性的时间长短：硬磁体（永磁体）、软磁体。磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。磁极在磁体的两端。磁体两端的磁性最强，中间的磁性最弱。磁体的指向性：可以在水平面内自由转动的条形磁体或磁针，静止后总是一个磁极指南（叫南极，用S表示），另一个磁极指北（叫北极，用N表示）。无论磁体被摔碎成几块，每一块都有两个磁极。磁极间的相互作用：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。（若两个物体互相吸引，则有两种可能：①一个物体有磁性，另一个物体无磁性，但含有钢铁、钴、镍一类物质；②两个物体都有磁性，且异名磁极相对。）磁化：一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化。钢和软铁都能被磁化：软铁被磁化后，磁性很容易消失，称为软磁性材料；钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料。所以钢是制造永磁体的好材料。2、磁场：磁场：磁体周围的空间存在着磁场。磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场而发生的。磁场的方向：把小磁针静止时北极所指的方向定为那点磁场的方向。磁场中的不同位置，一般说磁场方向不同。磁感线：在磁场中画一些有方向的曲线，任何一点的曲线方向都跟放在该店的磁针北极所指的方向一致。这样的曲线叫做磁感线。对磁感线的认识：①磁感线是在磁场中的一些假想曲线，本身并不存在，作图时用虚线表示；②在磁体外部，磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极。在磁体内部正好相反。③磁感线的疏密可以反应磁场的强弱，磁性越强的地方，磁感线越密，磁性越弱的地方，磁感线越稀；④磁感线在空间内不可能相交。典型的磁感线：3、地磁场：地球本身是一个巨大的磁体，在地球周围的空间存在着磁场，叫做地磁场。地磁场的北极在地理南极附近；地磁场的南极在地理北极附近。小磁针能够指南北是因为受到了地磁场的作用。地理的两极和地磁的两极并不重合，磁针所指的南北方向与地理的南北极方向稍有偏离（地磁偏角），世界上最早记述这一现象的人是我国宋代的学者沈括。（《梦溪笔谈》）知识点2知识点2电生磁1、奥斯特实验：最早发现电流磁效应的科学家是丹麦物理学家奥斯特。奥斯特实验：对比甲图、乙图，可以说明：通电导线的周围有磁场；对比甲图、丙图，可以说明：磁场的方向跟电流的方向有关。2、通电螺线管的磁场：通电螺线管外部的磁场方向和条形磁体的磁场一样。通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极，通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。3、安培定则：用右手握螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。知识点知识点3电磁铁电磁继电器电磁铁：定义：插有铁芯的通电螺线管。特点：①电磁铁的磁性有无可由通断电控制，通电有磁性，断电无磁性；②电磁铁磁极极性可由电流方向控制；③影响电磁铁磁性强弱的因素：电流大小、线圈匝数、：电磁铁的电流越大，它的磁性越强；电流一定时，外形相同的电磁铁，线圈匝数越多，它的磁性越强。电磁继电器：电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路的装置。电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。电磁继电器的结构：电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、动触点和静触点组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路组成。扬声器：扬声器是将电信号转化成声信号的装置，它由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。扬声器的工作原理：线圈通过如图下所示电流时，受到磁体吸引而向左运动；当线圈通过方向相反的电流时，受到磁体排斥而向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。知识点知识点4电动机1、磁场对通电导线的作用：=1\*GB3①通电导体在磁场里受到力的作用。力的方向跟磁感线方向垂直，跟电流方向垂直；=2\*GB3②通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。（当电流方向或磁感线方向两者中的一个发生改变时，力的方向也随之改变；当电流方向和磁感线方向两者同时都发生改变时，力的方向不变。）=3\*GB3③当通电导线与磁感线垂直时，磁场对通电导线的力最大；当通电导线与磁感线平行时，磁场对通电导线没有力的作用。2、电动机：电动机是根据通电线圈在磁场中因受力而发生转动的原理制成的，是将电能转化为机械能的装置。电动机是由转子和定子两部分组成的。换向器的作用是每当线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中电流的方向，使线圈连续转动。改变电动机转动方向的方法：改变电流方向（交换电压接线）或改变磁感线方向（对调磁极）。提高电动机转速的方法：增加线圈匝数、增加磁体磁性、增大电流。知识点知识点5磁生电1、电磁感应现象：英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。内容：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。导体中感应电流的方向，跟导体的运动方向和磁感线方向有关。（当导体运动方向或磁感线方向两者中的一个发生改变时，感应电流的方向也随之改变；当导体运动方向和磁感线方向两者同时都发生改变时，力的方向不变。）

2、发电机：发电机是根据电磁感应现象制成的，是将机械能转化为电能的装置。发电机是由定子和转子两部分组成的。从电池得到的电流的方向不变，通常叫做直流电。（DC）电流方向周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。（AC）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，简称赫，符号为Hz。我国供生产和生活用的交流电，电压是220V，频率是50Hz，周期是0.02s，即1s内有50个周期，交流电的方向每周期改变2次，所以50Hz的交流电电流方向1s内改变100次。三、例题三、例题精析【教学建议】此处内容主要用于教师课堂的精讲，每个题目结合试题本身、答案和解析部分，教师有的放矢的进行讲授或与学生互动练习。例题1例题1【题干】如图所示的奥斯特实验说明了（）A．电流的周围存在着磁场B．电流在磁场中会受到力的作用C．导线做切割磁感线运动时会产生电流D．静止的小磁针在没有磁场时也会转动【答案】A【解析】从题图中可以看出，通电导线周围的小磁针发生了偏转，这说明小磁针受到了磁场力的作用，即电流周围产生了磁场，电流在磁场中会受到力的作用，但由题图可知的是小磁针发生偏转，而不是导线运动，故B选项错误；装置中不存在导线切割磁感线的情况，故C选项错误；静止的小磁针只有受到磁场力的作用才会发生转动，故D选项错误。综合上述分析，A选项正确。例题2例题2【题干】下列四幅图中，小磁针北极所指方向已标出，能正确表示小磁针所处位置磁场方向的是（）【答案】B【解析】小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。选项A中，小磁针的N极应指向上方，选项A错误；选项C中，根据安培定则可知，电磁铁的右端为N极，左端为S极，小磁针的S极应水平向左，选项C错误；选项D中，电磁铁的左端为N极，右端为S极，小磁针的N极应指向右边。选项B中小磁针的指向是正确的。例题例题3【题干】图中通电螺线管的极性标注正确的是（）【答案】C【解析】根据安培定则（又称右手螺旋定则），用右手握住通电螺线管，四指弯曲的方向与电流的环绕方向一致，那么大拇指所指的方向就是通电螺线管的N极，由此可以判断出C选项是正确的。例题4例题4【题干】如图所示，A为弹簧测力计，B为铁块，C为螺线管。闭合S时，电流表和弹簧测力计都有示数。再闭合S1时，电流表的示数将________，弹簧测力计的示数将________。（都选填“变大”“变小”或“不变”）【答案】变大变大【解析】当只闭合S时，电阻R2接入电路中，此时电流表有示数，电磁铁线圈中有电流通过，电磁铁有了磁性吸引铁块B。再闭合S1时，电阻R1和R2并联接入电路中，此时电路中电阻减小，电流表示数变大，电磁铁的磁性增强，弹簧测力计的示数增大。例题例题5【题干】如图所示是有关电与磁实验的装置图，其中是奥斯特用来研究通电导线周围有磁场的是()【答案】A【解析】A项中通电导线放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，它是探究电流磁效应的；B项，闭合开关，导体棒在磁场中运动时，电流表中产生了感应电流，是电磁感应现象；C项中通电后，导体在磁场中运动，说明了通电导线在磁场中受磁场力的作用；D项中闭合开关，通电线圈有磁性，吸引铁钉，是研究通电螺线管具有磁性的。四、课堂运用四、课堂运用【教学建议】在对课堂知识讲解完，把握了重点突破了难点以及练习精讲了之后，再用练习进行课堂检测，根据学生情况建议分3个难度层次：易，中，难。基础基础1.一个能绕中心转动的小磁针在图示位置保持静止。某时刻开始小磁针所在区域出现水平向右的磁场，磁感线如图所示，则小磁针在磁场出现后（）A.两极所受的力是平衡力，所以不会发生转动B.两极所受的力方向相反，所以会持续转动C.只有N极受力，会发生转动，最终静止时N极所指方向水平向右D.两极所受的力方向相反，会发生转动，最终静止时N极所指方向水平向右【答案】D【解析】此时图中的小磁针的N极与磁感应线下平行，小磁针将发生偏转，此时小磁针不受平衡力作用，故A答案是错误的；两极受到非平衡力何用，此时小磁针发生偏转，故B答案是错误；小磁针在磁场中两极均受到力的作用，故C答案错误；在小磁针处在图示的位置时，小磁针的两极均受到力的所用且方向相反，但不在一条直线上，属非平衡力，此时小磁针发生偏转最后静止且小磁针N极的指向与磁感应线方向一致。2.下列说法正确的是（）A．声和电磁波都能在真空中传播B．铜和橡胶都属于导体C．同种电荷相互吸引D．内燃机在做功冲程中把内能转化为机械能【答案】D【解析】A、声音的传播需要介质，真空不能传声，故A错误；B、铜是较好的导体，橡胶是较好的绝缘体，故B错误；C、同种电荷相互排斥，故C错误；D、内燃机的工作循环中，只有做功冲程把内能转化为机械能，故D正确．3.如图所示，下列有关电与磁实验的装置中，属于电动机原理的是（）A．B．C．D．【答案】B【解析】A、这是奥斯特实验装置，说明通电导线周围存在磁场，不属于电动机的原理，故A错误；B、此实验探究的是通电导体在磁场中受力运动的现象，属于电动机的原理，故B正确；C、实验中若开关闭合，导体ab做切割磁感线运动时，电路中能够产生感应电流，是电磁感应实验，不属于电动机的原理，故C错误；D、实验中若线圈abcd转动，会做切割磁感线而产生感应电流，是发电机原理图，不属于电动机原理，故D错误．巩固巩固4.法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝尔由于发现巨磁电阻（GMR）效应，荣获了2007年诺贝尔物理学奖．这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度．如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图：（1）通电螺线管的右端是极；（2）闭合开关S2，指示灯不亮，再闭合开关S1，指示灯发光，由此可知：巨磁电阻的大小与有关；（3）若滑片P向左移动，电磁铁的磁场（填“增强”、“减弱”），观察到指示灯变得更亮，由此实验可得出结论：；（4）请举出一个应用巨磁电阻效应相关的实例．【答案】（1）S；（2）磁场强弱；（3）增强；磁场越强巨磁电阻阻值越小；（4）电磁继电器．【解析】（1）当开关闭合后，电磁铁中的电流是从右端流入，左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极；（2）闭合开关S2，指示灯不亮，说明巨磁电阻阻值很大，再闭合开关S1，指示灯发光，说明巨磁电阻变小，由此可知：巨磁电阻的大小与磁场强弱有关；（3）若滑片P向左移动，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，观察到指示灯变得更亮，说明电路中的电流明显增强，由欧姆定律可知，电路中GMR的阻值显著减小．由此实验可得出结论：磁场越强巨磁电阻的阻值越小；（4）因为能够提高了磁、电之间信号转换的灵敏度，故巨磁电阻的一个重要应用是：电磁继电器．5.关于下列四幅图的说法正确的是（）A．甲图的实验说明磁场能产生电流B．乙图的实验所揭示的原理可制成发电机C．丙图是演示电磁感应现象的实验装置D．丁图中麦克风应用了磁场对电流的作用【答案】B【解析】甲图说明通电导线周围存在磁场，是电能产生磁，所以A错；乙图的实验是说明，导体在磁场中切割磁感线时，能产生感应电流，所揭示的原理可制成发电机，所以B正确；丙图说明是通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理，所以C错；丁图中麦克风的原理是电磁感应，所以D错；应选B。6.如图所示，通电螺线管附近的小磁针处于静止状态，则螺线管A端是极，电源的D端是极。【答案】S正【解析】由小磁针的位置可以知道，通电螺线管的右端为N极，所以A端为S极；用右手握住螺线管，大拇指向N极，四指指向电流的方向，可知电源的D端为正极。拔高拔高7.如图，导线ab放在磁场中，接通电源后，ab向右运动，如要使其向左运动，下列方法可行的是()A．增大电路中的电流 B．换用磁性更强的磁铁C．将电源正负极对调 D．同时对调磁铁两极和电源正负极【答案】C【解析】通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与两个因素有关：一个是磁场方向，另一个是电流方向。如果只改变一个因素，则导体受力方向改变，如果同时改变两个因素，则导体受力方向不变。8.如图所示装置，闭合开关，当金属棒ab在磁场中水平运动时，灵敏电流表指针偏转，这种现象叫做________，这就是________(选填“电动机”或“发电机”)的工作原理。【答案】电磁感应发电机【解析】图中只有电流表，故为电磁感应，电磁感应是发电机原理。9.小明同学做了一个如图所示的装置，闭合开关，用外力使导体棒ab水平向右移动，发现导体棒cd也随之运动起来，在此实验中：(1)实验装置中的甲部分，应用的物理原理是________。(2)实验装置中的乙部分，在cd棒运动过程中，是将电能转化成________能。(3)此装置中________(选填“甲”或“乙”)部分产生的现象，与生活中电动机的工作原理是相似的。【答案】(1)电磁感应(2)机械(3)乙【解析】(1)由题干图可知：闭合开关，将导体ab水平向右移动，此时相当于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，故导体中会有感应电流产生，这是利用电磁感应原理实现的；(2)此装置中的cd相当于放入磁场中的通电导体，据通电导体在磁场中受力的作用，故cd受力运动，它是将电能转化为机械能的过程；(3)电动机是利用通电导线在磁场中受力作用的原理工作的，故与乙装置产生的现象相类似。课堂小结课堂小结【教学建议】此处内容主要用于教师对本节课重点内容进行总结，一方面是对本节课的重点难点内容的回顾，更重要的是针对这节课学生出现的问题再次进行复习提问等，以达到让学生课上掌握的目的，同时可以对下节课内容进行简单的铺垫，以体现出本节课内容与下节课内容之间的关系。1、了解简单的磁现象，知道磁极间的相互作用，了解磁化。2、知道磁体周围存在磁场。知道磁在日常生活、工业生产和科研中有着重要应用。3、知道磁感线可用来形象地描述磁场，知道磁感线的方向是怎样规定的。4、知道地球周围有磁场，知道地磁的南、北极。5、认识电流的磁效应，初步了解电和磁之间有某种联系。6、知道通电导体周围存在着磁场，通电螺线管的磁场与条形磁体的相似。7、会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。8、了解什么是电磁铁。知道电磁铁的特性和工作原理。9、了解影响电磁铁磁性强弱的因素。10、了解电磁继电器和扬声器的结构和工作原理。11、了解磁场对通电导线的作用。12、了解电动机的结构和工作原理。13、知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件。14、知道发电机的原理，能说出发电机为什么能发电，知道发电机发电过程是能量转化的过程。课后作业课后作业【教学建议】此处内容主要用于教师根据学生掌握情况有针对性的进行课后作业的布置，掌握好的同学可以适当的布置难度大一些的作业，成绩一般的同学可以以基础题和巩固题目为主，但是一定要控制作业的数量，给学生布置的作业一般不要超过5题，这样学生才能保证做题的质量。基础基础1.小磁针S极所指的方向如图所示，请标出通电螺线管的N、S极和电源的正、负极．【答案】见下图【解析】由图知：小磁针的磁极为：左下S、右上N，那么根据磁极间的相互作用，可知螺线管的磁极为：右S、左N；则电源的右端为正极，左端为负极，由右手螺旋定则可作图如下：2.如图所示，已知通电螺线管周围的一条磁感线的方向，请标出电源“+”、“﹣”极和螺线管的N、S极．【答案】如下图【解析】在磁体的周围，磁感线是从磁体的N极出发，回到S极，所以图示通电螺线管的右端为N极、左端为S极．根据螺线管的N极和线圈的绕向，利用右手螺旋定则可以确定电流是从螺线管的左端流入、右端流出．从而可以确定电源的左端为正极．如下图所示：3.如图所示，在探究通电螺旋管外部的磁场分布实验中，观察到小磁针指向正确的是（）A．B．C．D．【答案】D【解析】A、由图电流从螺线管左侧流进，由安培定则判断出通电螺线管的左端为N极，小磁针的右端应为S极，故A错误；B、由图电流从螺线管左侧流进，由安培定则判断出通电螺线管的左端为N极，小磁针的左端应为S极，故B错误；C、由图电流从螺线管左侧流进，由安培定则判断出通电螺线管的右端为S极，小磁针的左端应为N极与螺线管右端吸引，所以小磁针应处于水平状态，故C错误；D、由图电流从螺线管左侧流进，由安培定则判断出通电螺线管的右端为S极，小磁针的左端应为N极，故D正确．巩固巩固4.在下列通电螺线管中，小磁针静止时N极指向正确的是（）A．B．C．D．【答案】A【解析】A、由安培定则判断出通电螺线管的右端为N极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，小磁针左端为S极，故A正确；B、由安培定则判断出通电螺线管的左端为N极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，小磁针右端为S极，故B错误；C、由安培定则判断出通电螺线管的右端为N极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，小磁针右端为S极，故C错误；D、由安培定则判断出通电螺线管的左端为N极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，小磁针左端为S极，故D错误；5.关于电与磁的说法不正确的是（）A．电磁波不能在其真空中传播B．奥斯特实验说明电流周围存在磁场C．地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近D．发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时将机械能转化为电能【答案】A【解析】A、电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故A错误；B、奥斯特实验说明电流周围存在磁场，故B正确；C、由地磁场的特点可知，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，故C正确；D、发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时将机械能转化为电能，故D正确．6.如图6所示，线圈abcd位于磁场中，K与1接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力（）A．方向向下B．方向向上[C．为零，因为电源反接D．为零，因为电路一定是断路【答案】A【解析】通电导体在磁场中的