《第5节 磁生电 第2课时》示范课教学设计【初中物理人教版九年级】

2/2第5节磁生电教学设计第2课时教学目标了解发电机的原理，知道发电机工作过程的能量转化。教学重难点教学重点电机工作过程的能量转化。教学难点发电机的原理。教学用具演示电流表、蹄形磁铁、导线、直导线、铁架台、细线、开关、多媒体、课件、手摇发电机。相关资源图片等。教学过程课堂引入今天，无论是我们日常生活中使用的电，还是工农业生产中使用的电，大多是由电网提供的，是从发电厂里的发电机产生的，经过远距离传输，到达工厂、农村、学校和家庭。火力发电厂中，是汽轮机带动发电机；水力发电站中，是水轮机带动发电机；风力发电中，是风车带动发电机；无论哪种发电，都是通过发电机发电的。那么发电机是怎么发电的呢？新知讲解一、发电机教师展示图片，水力发电站里都有发电机，你知道发电机是怎样发电的呢？【知识回顾】如图所示，闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，就会在电路中产生电流。产生的电流方向与磁场方向、导体运动方向有关。这幅图片就是最简单的发电装置示意图。现在让我们来做一个实验。1．发电机的构造教师出示手摇发电机的实物并介绍其构造，发电机中，用连续转动的线圈代替了往复运动的导线。为了把线圈中产生的感应电流输送给用电器，还要用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来。如图所示，它主要有磁极、线圈、铜环、电刷四个基本组成部分。磁铁磁铁线圈铜环电刷2．发电机是怎样发电的呢？演示：1.将手摇发电机与小灯泡连接起来，用不同转速摇动转轮进行实验。观察灯泡亮度的变化。2.将两个二极管极性相反地并联起来与发电机连接，进行实验。观察二极管的发光情况。当线圈转动时，转轮转得快时灯泡亮，转轮转得慢时灯泡暗。说明电流大小与转速有关，转速越快，电流越大。把两个发光二极管极性相反地并联起来，接到原来灯泡的位置，进行实验，发现二极管交替发光。说明电流方向在不断变化。这种大小、方向不断变化的电流叫作交变电流，简称交流。在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率。我国电网以交流供电，频率为50Hz。即每秒钟电流方向改变100次。这种发出的电流方向随时间而变化的发电机叫交流发电机。3．交流发电机的工作原理交流发电机是怎样发出交流电的？教师播放视频《交流发电机的工作原理》。教师出示交流发电机工作过程的图片，要求学生根据图片和视频内容，将下列划横线部分填写完整。图①中，线圈平面与磁感线垂直，此时线圈中的电流为零；当线圈越过此位置后，ab和cd不断做切割磁感线运动，线圈中开始产生感应电流。当线圈平面与磁感线平行时，如图②，线圈中的感应电流达到最大。图③中，线圈平面与磁感线再次垂直时，线圈中的电流又为零；线圈越过此位置后，ab和cd不断地反向做切割磁感线运动，线圈中开始产生方向相反的感应电流。当线圈平面与磁感线再次平行时，如图④，线圈中反方向的感应电流达到最大。线圈继续转动，线圈平面与磁感线再次垂直，回到图①的状态，就这样周期性的重复工作。可见，线圈每转一周，电流方向改变两次。教师出示图片并介绍，实际的发电机比模型发电机要复杂的多，但仍由转子（转动部分）和定子（固定部分）两部分组成。大型发电机一般采用线圈不动，磁极旋转的方式来发电，叫旋转磁极式发电机。为什么实际大型交流发电机的线圈固定，而磁场转动？为什么磁体要用电磁铁？学生讨论并回答，线圈匝数多，导线很粗，高速旋转困难；使用电磁铁可得到强磁场。4．发电机与电动机的比较发电机与电动机在构造上有何相似之处？学生讨论并回答，发电机的构造：磁极、线圈、滑环（铜环）、电刷等。电动机的构造：磁极、线圈、换向器（铜半环）、电刷等。教师提问：发电机与电动机有何区别？学生讨论并用回答，从原理、构造、能量转化、在电路中的作用等方面比较。直流电动机交流发电机原理利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成利用电磁感应原理制成构造与电刷接触的是换向器与电刷接触的是两个滑环能量转化电能转化成机械能机械能转化成电能在电路中的作用用电器电源5．电磁感应和磁场对电流的作用有何区别？学生讨论并回答。实验装置图不一样，从原因、结果、能量转化、力的性质、导体中的电流、主要应用等方面进行比较。项目电磁感应磁场对电流的作用实验装置图++-现象原因闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动通电导体（线圈）在磁场中结果产生感应电流受到力的作用（运动、转动）能量转化机械能转化成电能电能转化成机械能力的性质外力磁场力导体中的电流因电磁感应而产生由电源供给主要应用发电机电动机典型例题例1如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是（）A．电动机是利用电磁感应的原理工作的 B．电动机工作过程中，消耗的电能转化为机械能 C．使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的 D．同时改变磁感线方向和电流方向可以改变线圈转动的方向解析：电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，故A错误。电动机工作过程中，消耗的电能转化为机械能，故B正确。使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的，故C错误。电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，故仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向，故D错误。答案：B例2如图所示，闭合开关，先将导体ab水平用力向右移动，导体cd也随之运动起来。下列说法正确的是（）A．实验装置中的甲装置产生的现象在生活中的应用是电动机 B．实验装置中的乙装置的原理是电磁感应现象 C．实验装置中的乙装置把机械能转化为电能 D．若只把乙中磁体的上下磁极对调后重复实验，那么导体cd、的运动方向将与第一次相反解析：A选项，由图ab、cd与导线、开关组成了一个闭合电路，在图甲中导体ab水平用力向右移动时，切割磁感线，产生感应电路，此时机械能转化为电能，是发电机原理。故A错误。BC选项，图甲中导体ab中产生感应电流时，图乙中导体cd中也有电流通过，通电导体在磁场会受到力的作用，所以cd会运动起来，此时电能转化为机械能，是电动机的原理，故BC错误。D选项，通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向有