《磁生电(第二课时)》教案

《磁生电（第二课时）》教案教学目标教学目标：了解发电机的构造、工作过程和原理，知道发电机发电过程中的能量转化。教学重点：发电机的工作原理。教学难点：发电机的工作原理。教学过程时间教学环节主要师生活动1min9min9min1min引入新课认识手摇发电机发电机课堂小结布置作业上节课，我们通过实验，观察到了磁生电的现象。即电磁感应现象。什么是电磁感应现象呢？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。我们通过实验还了解到，产生的感应电流的方向与导体切割磁感线的方向、磁场的方向都有关系。发电机的基本原理就是电磁感应。生活中有各种各样的发电机，例如风力发电机、水力发电机、火力发电机、便携式发电机等等。请同学们想一想：发电机如何发电的呢？这是一个手摇发电机，它主要由磁铁、线圈和可摇动的手柄组成。我们一起来看看它的内部构造。【播放视频】转动手摇发电机的手柄，真的会发出电来吗？我们把一个小灯泡和手摇发电机相连，小灯泡会发光吗？我们一起来做做看【播放视频】转动手柄，观察到小灯泡发光，说明，电路中产生了电流。在实验过程中，同学们还观察到什么现象了吗？请同学们再认真观察实验，注意观察小灯泡的亮度变化？跟老师的什么操作有关系？【播放视频】

通过实验，我们发现，在转动手柄的过程中，小灯泡的亮度发生了变化，有时暗一点，有时亮一点。是实验过程的什么操作，导致了小灯泡的亮度变化呢？同学们一定都发现了，是转动手柄的速度。当转动手柄速度较慢时，线圈转动得较慢，小灯泡亮度较暗，这说明，产生的电流较小。当转动手柄速度较快时，线圈转动得较快，小灯泡亮度较亮，这说明，产生的电流较大。因此，线圈转的越快，小灯泡越亮，说明产生的电流越大。我们利用灵敏电流计，来检验刚才对电流大小变化做出的判断。将灵敏电流计和手摇发电机相连，转动手摇发电机手柄速度较慢，请同学们认真观察灵敏电流计指针的偏转情况。【播放视频】第二次我们转动手摇发电机手柄的速度较快，请同学们认真观察灵敏电流计指针的偏转情况。【播放视频】通过两次实验对比，我们发现，当手摇发电机手柄转动较慢时，带动线圈在磁场中转动的较慢，灵敏电流计指针偏转较小，说明产生的电流较小。当手摇发电机摇把转动较快时，带动线圈在磁场中转动的较快，灵敏电流计指针偏转较大，说明产生的电流较大。因此，发电机线圈转动越快，产生的电流就越大。也就是手摇发电机产生的电流大小是变化的通过实验，同学们还发现什么现象了吗？没错，当转动手摇发电机的手柄时，灵敏电流计的指针偏转方向也发生了变化。由此，我们判断手摇发电机发出电流的方向是变化的。我们通过下面的实验进行验证。发光二极管具有单向导电性，我们把两个发光二极管极性相反地并联起来，并与发电机相连，转动手摇发电机的手柄，请同学们认真观察这两个发光二极管的发光情况。【播放视频】通过实验我们发现，当转动手摇发电机的手柄时，两个二极管交替发光。这说明，手摇发电机产生的电流方向也是变化的。实验表明：手摇发电机发出的电流的大小和方向都是变化的。这种大小、方向不断发生变化的电流，称为交变电流，简称交流。发出交变电流的发电机也叫交流发电机。在交变电流中，有一个非常重要的概念，就是交变电流的频率。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50赫兹。一个发电机，主要由磁铁、线圈、铜环、电刷等部分组成。线圈在磁场中转动，做切割磁感线运动，产生感应电流。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。发电机为什么会发出交变电流呢？我们通过一个视频，理解发电机的工作过程。【播放视频】线圈的蓝色部分在前半周转动时，向下做切割磁感线运动，电流计指针向右偏转，产生感应电流；线圈的蓝色部分在后半周转动时，向上做切割磁感线运动，电流计指针向左偏转，产生感应电流的方向相反。因此，发电机的工作原理，正是闭合回路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流。即电磁感应。实际的发电机要比手摇发电机复杂的多。但都是由转子，即转动的部分，和定子，固定部分组成。小型发电机一般采用磁极不动，线圈转动的方式发电。大型发电机机发出的电，电压很高，电流很强，一般采用线圈不动，磁极旋转的方式来发电。而且，为了得到较强的磁场，一般要用电磁铁来代替永磁铁。图片中就是一个大型发电机在安装转子。请同学们想一想：发电机发电的过程中，发生了什么能量转化呢？例如，火力发电，发生了什么能量转换呢？火力发电机，利用燃料燃烧产生的内能，推动汽轮机转动，带动发电机发电。即先有汽轮机把内能转化为机械能，再由发电机把机械能转化为电能。水力发电的过程中，是用水流推动水轮机转动，带动发电机发电，将机械能转化为电能。风力发电的过程中，是用风力推动风车转动，带动发电机发电，将机械能转化为电能。因此，电能都是由其他形式的能转化而来的。而发电机发电的过程就是把机械能转化为电能的过程。中国风力发电起步，经过了从外国引进，到自主研发的艰难奋斗历程，历时30余年。风力发电工程的建设，也从最初的平原，转移到山地，再到高原和海洋。在上海东海大桥东侧，矗立着世界上最大型的海上风力发电机SL5000。它是风力发电机中的巨无霸。它的机舱上可以起降直升机，它的风轮高度超过40层楼，完全由我国自主研发设计。整个海上风力发电项目投入运行以来，已经累计发电将近12亿度，和火力发电相比，少使用了54万吨标准煤。大大节省煤炭、石油等能源，减少了环境污染。除了风力发电以外，太阳能发电，即光伏发电也在我国高速发展，10年来，中国的光伏高速发展，10年以来，光伏发电的成本下降超过90%。中国光伏新增装机量已经连续6年位居全球第一，累计装机规模已连续4年位居全球第一。光伏发电在生活中有非常广泛的应用，例如太阳能路灯、太阳能电源、太阳能小车等等。学习了电磁感应，同学们能否利用磁生电，即电磁感应，解释动圈式话筒的工作原理呢？动圈式话筒主要由磁体、线圈、膜片等部分组成。在使用动圈式话筒时，人发出的声音使膜片振动，膜片带动线圈在磁场中振动，做线圈做切割磁感线运动，线圈中产生感应电流，而且产生的感应电流的大小随声音的变化而变化。产生的电信号经扩音机放大后传给扬声器，从扬声器中就发出了放大的声音。因此，动圈式话筒的工作原理，主要是利用了电磁感应。电磁感应现象在生活中有非常广泛的应用。例如磁记录技术。录音机的磁带就应用了磁记录技术。那录音机是如何通过磁带，记录和播放出声音的呢？我们先来看第一个过程，录音机是如何录制声音的。【播放视频】录音机在录音时，将声音先转化成变化的电流，变化的电流通过录音磁头产生变化的磁场，磁带上的磁粉被变化的磁场磁化，于是将声音记录在了磁带上。那录音机又是如何播放出磁带上的记录的声音呢？【播放视频】播放声音时，磁带贴着放音磁头运动，强弱变化的磁场使放音磁头中产生变化的感应电流，电流经放大后，使扬声器发声，便播放出了声音。因此，磁记录的本质是将电信号存储在磁介质内，称为磁记录。磁记录的信息可以是声音、图像、数字或其他可转换为电信号的信息。其中，磁记录的记录过程是应用的电生磁原理，播放的读出过程是应用的磁生电原理。磁记录技术已在音像、计算机以及航天等许多领域得到应用。例如生活中常见的磁条式银行卡、高铁火车票等，都应用了磁记录技术。以上就是今天的新课内容。课堂小结，本节课主要学习了：1.发电机的工作原理：电磁感应。2.交流发电机产生的电流是交变电流，简称交流。我国电网以交流供电，频率为50赫兹。3.发电机发电的过程是机械能转化为电能的过程。本节课的作业是1.基础性作业：完成“学生资源”中的课后练习；2.拓展性作业：联系前面学过的直流电动机的知识，想想看，有什么办法可以使手摇发电机发出方向不改变的电流？可以利用画图进行简要说明知能演练提升能力提升1.如图所示的几种器件,工作时应用了电磁感应现象的是()2.小明将微风电风扇与小灯泡连接并进行实验,如图所示,用手快速拨动风扇叶片,这时发现小灯泡发光,微风电风扇居然变成了“发电机”。关于该实验,下列说法正确的是()A.电风扇发电的原理是电磁感应B.电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用C.电风扇发电过程是把电能转化为机械能D.小灯泡发光是把光能转化为电能3.下列图示实验中,能用电磁感应现象原理解释的是()4.科学家经过长期研究,发现电和磁有密切的联系,其中两项重要的科学探究如图甲、乙所示,下列关于这两项科学探究的说法正确的是()A.图甲实验探究磁场对通电导线的作用B.图乙实验所揭示的原理可制成电动机C.图甲中导体棒ab只要运动,电路中就会产生电流D.图乙中若只将磁体的两极对调,导体棒ab的运动方向不改变5.如图所示,E为带动线圈转动的摇把,图中表示指针可来回摆动的电流表,关于此工作原理图,下列说法正确的是()A.这是电动机的工作原理图B.用该原理可制成手摇发电机,转动摇把E让线圈转起来,电流表的指针来回摆动C.用该原理可制成手摇发电机,如果只拿掉电流表,其他电路连接不变,转动摇把L让线圈转动,线圈中会产生电流D.用该原理制成的机器正常工作时,电能转化为机械能6.某科技实验小组的同学通过实验探究发电机与电动机原理时设计的装置图如图所示,闭合开关S,先将导体ab水平向右移动,导体cd也随之运动起来。(1)实验装置左侧ab导体运动,根据此原理制成机。ab导体水平向右移动时将能转化为能。

(2)实验装置右侧cd导体所产生现象的原因是导体在磁场中而运动的,此原理可制成机。

7.右图是动圈式话筒(麦克风)的结构示意图。当你对着它说话或唱歌时,人声带由于而产生的声音,通过传播到膜片,使膜片以及与膜片相连的线圈在磁场中运动,线圈的这种运动能产生随着声音变化而变化的。线圈在运动中能量的转化情况是

__________________________________。

8.右图所示的装置,“×”表示垂直于纸面向里的磁场的磁感线,在弹簧测力计下挂一个重力为G的软铁块,软铁块下方有一螺线管,螺线管两端导线与金属导轨abcd相连,导体棒ef放在导轨上,当它向右滑动时,弹簧测力计示数将(选填“大于”“小于”或“等于”)G。该实验涉及的两个物理现象是(1)_____________________________________________________________________;

(2)_____________________________________________________________________。

★9.(1)如图甲所示,当悬挂着的导体棒ab在磁场中左右运动时,观察到小量程电流表的指针会摆动,随着对这种现象的深入研究,人们发明制造了机,实现了能向电能的转化。

(2)图乙是一种“手摇充电式电筒”,握住它上下摇动就能自动充电。从透明外壳可观察到内部有固定线圈;摇动时可感觉到内部有一个物块在来回滑动,据此猜测,这种电筒的制造原理是,其中那个滑动的物块是。

探究创新★10.探究产生感应电流条件的实验步骤如图甲、乙、丙所示。(1)本实验中,我们通过观察什么现象来判断电路是否有感应电流?。

(2)通过比较图与图可知,产生感应电流的一个条件是电路要闭合;通过比较图与图可知,产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动。

(3)若图甲中AB棒不动,磁铁左右水平运动,电路(选填“有”或“无”)感应电流。知能演练·提升1.C电铃工作时应用了电流的磁效应,选项A不符合题意;电风扇工作时应用了电动机的工作原理,没有应用电磁感应现象,选项B不符合题意;发电机是根据电磁感应的原理制成的,选项C符合题意;门吸应用了磁极间的相互作用,选项D不符合题意。2.A微风电风扇由磁体、线圈等组成,当用手快速拨动风扇叶片时,线圈做切割磁感线运动产生感应电流,所以,电风扇发电的原理是电磁感应。3.C水果电池在电路中的作用相当于电源,不能用电磁感应现象解释,故A错误;导线框绕底部有磁铁的电池转动利用通电导体在磁场中受力的原理,故B错误;旋转电扇叶片,电风扇内部的线圈做切割磁感线运动,产生电流,使二极管发光,利用电磁感应现象原理,故C正确;电磁铁是利用电流的磁效应的原理工作的,故D错误。4.B题图甲中当棒ab做切割磁感线运动时,电路中会产生电流,故该实验探究的是电磁感应现象,A错误;题图乙是通电导线在磁场中受到磁场力的实验,根据该原理制成了电动机,B正确;在题图甲中只有当导体棒ab做切割磁感线运动时,电路中才会产生电流,C错误;影响导体运动方向的因素有电流的方向和磁场的方向,若题图乙中的磁体的两极对调,则导体的运动方向会改变,D错误。5.B发电机和电动机的原理图中都有磁体和线圈,它们的区别在于发电机是磁生电,没电源;电动机是通电线圈在磁场中受力而转动,有通电导体,必须有电源。所以题图是发电机的原理图,故选项A错误。产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动,电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向有关,转动摇把E让线圈转起来,线圈中的ab边和cd边切割磁感线的运动方向周期性地改变,所以电流的方向也周期性地改变;如果拿掉电流表,电路是断路,