第十九章实践 调研电磁学对人类社会的影响 教学设计 单元章末练习-沪科版物理九年级

《实践调研电磁学对人类社会的影响+单元章末练习》教学设计

课题实践调研电磁学对人类社单兀19学科物理年级九

会的影响+单元章末练习

本课是沪科版九年级物理“第十九章电能从哪里来”中的跨学科实践活动，旨在引导学生

通过调研与实验，深入理解电磁学在人类社会发展中的核心作用。教材以法拉第发现电磁感

应为起点，串联起发电机、电动机、电力输送等关键技术的演进过程，揭示了电能转化与利

教材

用的基本规律。该内容不仅巩固了前序章节中关于电磁感应、能量转化的知识点，还拓展至

分析

历史、科技、环境等多领域，体现了科学知识与社会发展的深度融合。作为本章的总结性实

践环节，本课强调探究能力、合作意识与社会责任感的培养，是实现“科学态度与责任”核

心素养的关键载体。

依据《义务教育物理课程标准（2022年版）》）：聚焦兴趣启蒙与基础应用，要求调研能

2022

让学生结合生活实例感知电磁学价值。比如调研电磁炉、手机通信等日常场景，理解电流磁

新课

效应、电磁波等基础概念；需融入简单实践探究，像设计简易电磁装置，培养观察和动手能

标要

力；还要引导学生初步认识电磁技术对生活、工业的影响，树立基本的科学技术与社会关联

求

的意识。

1.物理观念

（1）知道电磁感应现象，了解发电机的构造、原理及工作过程，

（2）知道电动机的工作过程、工作原理、能的转化及转化效率。

2.科学思维

学习（1）能基于法拉第发现电磁感应的历史背景，提出“电磁学如何推动工业革命”的研究假

目标设，并设计调研路径。

与核（2）能通过对比不同年代的用电设备，归纳出电磁技术发展带来的生产方式变革趋势。

心素3.科学探究

养能独立完成小型风力发电机的组装与测试能陈述反思实践过程及实践结果，并能提出改进意

见和建议,完善实践结果。

4.科学态度与责任

能认识到电磁学技术对环境保护的双重影响，在小组汇报中尊重:他人观点，主动承担分工任

务，体现团队协作精神。

九年级学生已具备一定的物理基础知识，如电流、磁场、能量转化等概念，对电磁现象有初

学情

步感知，但缺乏系统性的整合认知“他们思维活趺，好奇心强，乐于动手实践，但在信息筛

分析

选、数据分析和跨学科整合方面存在明显短板。部分学生可能将•“电磁学”简单等同于“电

器使用”，忽视其背后的科学原理与社会价值。此外，学生对科研报告撰写、实验设计流程

不熟悉，容易陷入“重结果轻过程”的误区。为此，教学中需通过真实情境任务驱动，搭建

“问题一探究一表达一反思”的学习路径，借助小组协作与教师引导，帮助学生突破认知瓶

颈，提升综合实践能力。

重点调研电磁学对人类社会发展的推动作用。

难点制作风力发电机并从跨学科视角分享制作过程。

材料风力发电机模型套件、小灯泡/LED灯珠、铜线、磁铁、剪刀、胶带、电池、开关

准备

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

导入新课情境导入

视频：电磁学的发展及应用观看视频：电磁学的了解电磁学对人

电磁学给人类社会发展带来极大的推动力，发展及应用类社会的巨大推

下面让我们一起调查电磁学对人类社会产动力

生了哪些主要的影响。

讲授新课一、活动方案

本活动涉及电磁学、历史、社会等知识。

任务一：查阅资料，调研自法拉第发现电磁

感应现象后，电磁学如何引发了第二次工业

革命。以案例方式说明在我国的科技成就

中，哪些是与电磁学知识有关的，电磁学给

我们的生产、生活带来了哪些变化。完成一

篇与电磁学如何影响人类社会发展相关的

调研报告。

1.电磁学引发第二次工业革命的路径

（1）1831年，法拉第把两个线圈绕在一个

铁环上，一个线圈接电源，另一个线圈接“电

流表”，当给一个线圈通电或断电的瞬间，

在另一个线圈上出现了电流，这就是电磁感

应现象。学生搜集资料说一说锻炼学生的搜集

电磁学引发第二次工资料能力以及语

业革命的路径言表达能力

法拉第用过的线圈

法拉第发现电磁感应现象，揭示

变化磁场可在导体中感应出电

1831流，还基于该原理发明圆盘发电

年

机，并提出“场”的概念，为后观察不同年代的用电通过对比不同年

续电力设备研发筑牢基础。器代的用电设备，

归纳出电磁技术

1873

格拉姆完善发电机。发展带来的生产

年

方式变革趋势。

爱迪生发明电灯并后续建立火力

1879发电站，使电力逐步取代蒸汽机

年

成为核心动力。

西门子发明有轨电车，让电力渗

1881

珏透到交通领域。

马可尼发明无线电报装置，基于

电磁转换实现远距离通信，构建

年

起近代通信体系。

这些都推动电气时代到来，促成了第二次工

业革命。

2.我国在电磁学方面的科技成就案例

案例一：福建舰电磁弹射系统实现技术领跑

中国自主研发的“福建舰”是全球首艘采用

常规动力的电磁弹射型航空母舰，打破了西

方''电磁弹射只能依赖核动力”的技术神话。

其电磁弹射系统由马伟明院士团队历时二

十年攻关完成，整体技术成熟度超越美军现

役系统。

了解我国在电磁学方引导学生构建

马伟明面的科技成就案例“电磁学一能源

案例二：特高压输电技术引领全球能源变革革命一社会进

步”的逻辑链条,

形成系统性认

知。增加学生的

自豪感。

基于对高压电磁场分布、绝缘特性及电磁环

境影响的深入理论研究，中国科学家攻克了

一系列关键技术难题，实现特高压交直流输

电技术的全面突破和商业化应用。

该技术可实现上千万千瓦电力、数千公里距

离的高效传输，极大提升了我国能源资源配

置能力。目前，中国已建成世界上电压等级

最高、输送容量最大、技术水平最先进的特

高压电网系统，成为全球唯一掌握并大规模

应用此项技术的国家，为国家能源安全和

“双碳”战略提供坚实支撑。

3.电磁学给我们的生产、生活带来的变化

视频：电磁学的影响我们的生活

任务二：成立兴趣小组，制作一台小型风力

发电机，看看你们的发电机能否让一个小灯

泡（或发光二极管）发光。经历此活动后，

你有怎样的感受，

制作小型风力发电机

1实.验器材

塑料管、漆包线、高强度磁铁、发光二极管、

一小块泡沫塑料、一段自行车辐条、一根细

的塑料吸管、一次性竹筷、木板、皮筋、硬

纸板、万能胶、小刀。体孔工具、剪刀。能在小组汇报中

了解怎样制作小型风

2实.验步骤尊重他人观点，

力发电机，先合作完

（1）制作扇叶主动承担分工任

成小型风力发电机，

根据电机轴的尺寸和形状，设计并裁剪出扇务，体现团队协

然后也能独立完成小

叶的形状，数量为3-4片较为合适。将裁作精神。

剪好的扇叶用胶水或螺丝固定在电机的转型风力发电机的组装

轴上。与测试

（2）制作底座和支架

在木板上钻孔，插入一次性竹筷作为底座和

支架，确保支架稳固且高度适中。

（3）组装转轴

塑料管正中钻孔，让转轴能够垂直穿过去。

剪一小块泡沫塑料，穿在转轴上，作为轴承

减少摩擦。转料“横着”通过狭缝安装进

塑料管正中的小孔，确保转轴能够自由转

动。

（4）制作线圈

用直径0.2至IJ0.3亳米的漆包线围绕轴套在

塑料管上绕600圈左右，制成发电机的线圈。

注意保持线圈的紧密和均匀。用小刀刮掉线

圈两端的漆包线上的绝缘漆，露出里面光亮

的铜丝，以便连接电路。

（5）固定线圈和组装风车：

用皮筋把绕了线圈的塑料管固定在支架上。

裁一长条硬纸板，用万能胶把风车粘在转轴

顶端。

（6）连接电路

将发光二极管连接到线圈两端。当风车转动

时，线圈切割磁感线产生电流，驱动发光二进一步了解小型

极管发光。观看视频：制作小型电动机的制作

视频：制作小型电动机电动机

二、交流评价

思考：你能从跨学科视角与同学们分享制作

风力发电机过程及心得体会吗？

1.制作风力发电机过程：跨学科知识的融合

与应用

本

线圈

2"，磅

（1）物理视角：能量转化的角度：“风能”

转化为“电能”的核心原理。

用不同材质的（桐丝、铝丝）在磁铁周围转

拓展学生的思

动，发现线圈上铜丝的导电性能更好，感应

学生思考讨论，并分维，锻炼学生的

电流更强；调整磁铁的数量（2块、4块），

组进行交流发言语言表达能力和

发现磁场越强，电流越稳定。

逻辑思维能力

（2）工程视角：从设计到落地的优化思维

叶片3片叶片的结既保证了受

设计构，长度定为力面积，又减

15厘米，倾斜少了空气阻

角度15度力。

材料PVC管它密度小、成

选择本低，且能通

过热熔连接，

组装方便；

2.心得体会

(1)知识的“串联”：打破学科壁垒以前

学习时，物理、数学、工程知识是孤立的“知

识点”，但制作风力发电机的过程同学们发

现，它们是相互关联的“知识网”：物理原

理提供理论支撑，数学计算优化设计参数，

工程思维解决落地问题。这种跨学科的融

合，让知识变得更有生命力。

(2)能力的“成长”：从理论到实践的跨

越制作中，同学们不仅提升了动手能力，

更学会了“解决,可题的系统思维”，当风

机不发电时，没有盲目修改，而是分步骤排

查。

(3)思维的“拓展”：对可再生能源的深

度思考这次实践也让同学们对“可持续发

展”有了更深刻的理解。风力发电机的效率

虽然有限，但它背后的逻辑一一利用自然能

源、减少碳排放一一是未来能源发展的方向

交流评价

本次风力发电机制作调研，通过跨学科实

践，成功完成了从理论调研到实物制作的全

过程，验证了物理、数学、工程等学科知识

在可再生能源领域的应用价值，所制作的小

型风力发电机具备稳定的发电能力，可用于

应急照明、手机充电等场景。

章末练习1.以法拉第为代表的科学家们的发现使人类

从蒸汽时代步入了电气时代。下列设备中

根据法拉第电磁感应原理制成的是（）学生练习巩固本章的知识

A.电动机B.电磁铁

C.发电机D.电水壶

答案：C

解析：A.电动机是利用通电线圈在磁场中受

力而转动工作的，不直接涉及电磁感应现

象，因此不符合题意.

B.电磁铁是利用电流的磁效应工作的，也不

符合题意。

C发电机是利用电磁感应现象工作的，即通

过磁场的变化在导体中产生电流，这正是法

拉第电磁感应定律的应用，因此符合题意。

D.电水壶是利用电流的热效应工作的，不符

合题意。

2.电动自行车越来越受到人们的青睐，下列

关于电动自行车的“电瓶”能量转化的说法

中正确的是（）。

A.充电时，电能转化为化学能；放电时，化

学能转化为电能

B.充电时，化学能转化为电能；放电时，电

能转化为化学能

C.充电时，电能转化为内能；放电时，内

能转化为电能

D.充电时，内能转化为电能；放电时，电

能转化为内能

答案：A

解析：充电时：电能通过电解反应转化为化

学能，储存在电池中。

放电时：化学能通过电化学反应转化为电

能，供电动车使用。

因此，电动车电池在充电时，电能转化为化

学能；在放电时，化学能转化为电能。选项

A正确地描述了这一过程。

3.下列关于电磁现象的说法中，正确的是

()。

A.通电导体在磁场中的受力方向只与电流

方向有关

B.玩具电动车的电动机是利用电磁感应原

理工作的

C.闭合电路的部分导体在磁场中运动时，

就会产生感应电流

D.发电机工作时，将机械能转化为电能

答案：D

解析：A.通电导体在磁场中受力方向与电

流的方向和磁场方向有关，因此该说法不正

确。

B.玩具电动车的电动机实际上是利用通电

导体在磁场中受力的原理工作的，而不是电

磁感应现象，因比该说法不正确。

C.闭合电路的部分导体在磁场中运动时，只

有当导体切割磁感线时才会产生感应电流，

因此该说法不完全正确。

D.发电机的工作原理是通过转子的转动将

机械能转化为电能，因此该说法正确。

4.如图所示，可能使灵敏电流计指针发生偏

转的情况是()。

b

N

A.开关S断开，导体ab竖直向下运动

B.开关S闭合，导体ab竖直向上运动

C.开关S断开，导体ab向纸外运动

D.开关S闭合，导体ab向纸里运动

答案:D

解析:分析题意可知，要使灵敏电流计指针

偏转，应产生感应电流；结合产生感应电

流的条件的知识可得开关闭合，导体ab

从纸外向纸里运动（或从纸里向纸外运

动）时会产生感应电流，使电流计的指针

发生偏转；故答案为：D。

5.电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,

磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，

在线圈中产生感应电流，电流经电路放大

后传送到音箱发出声音。下列说法中错误

的是（）。

A.选用铜质弦，电吉他不能正常工作

B.取走磁体，电吉他将不能正常工作

C.弦振动时，线圈中的感应电流方向保持

不变

D.弦振动时，线圈中的电流方向不断变化

答案：C

解析：A、铜是非磁性材料，不能被磁化，

若选用铜质弦，弦振动时无法改变线圈中的

磁通量，不能产生感应电流，电吉他不能正

常工作，故A正确。

B、磁体可使金属弦磁化，若取走磁体，金

属弦无法被磁化，振动时不能在线圈中产生

感应电

流，电吉他将不能正常工作，故B正确。

CD、弦振动时，会靠近或远离线圈，导致

穿过线圈的磁通量有时增大有时减小，根据

楞次定

律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变

化，所以磁通量增大和减小时感应电流方向

相反，因此

线圈中的感应电流方向会不断变化，故C错

误，D正确。

6,风能的使用有利于保护生态环境。风力发

电的能量转化是：风车转动将________能

转化为________能，发电机将_________

能转化为________能。

答案：风机械机械电

解析：风车转动时，风能通过风车叶片的旋

转将风能转化为机械能。风车利用风的动能

使叶片旋转，从而产生机械能。发电机根据

电磁感应原理，将风车产生的机械能进一步

转化为电能。发电机通过内部的电磁感应过

程，将机械能转化为电能，供人们使用。

7.电与磁的联系可以由三个重要实验所证

实，这三个实验分别是：

(1)小磁针放在通电导线周围会偏转：该

实验证实了______________________;

应用举例：______________________:

<2）通电导体在磁场中会运动：该实验证

实了______________________;

应用举例：______________________;

（3）导体棒切害］磁感线时，电路中会产生

电流：该实验证实了___________

*

应用举例：_____________________O

答案：（1）电流周围存在磁场;电磁起重机、

电磁铁;（2）磁场对电流有力的作用;电动

机、扬声器;（3）电磁感应现象;发电机、电磁

炉。

解析：（1）小磁针放在通电导线周围会偏转，

该实验证实了电流周围存在磁场，即电流的

磁效应。应用举冽:电磁起重机，利用电流

产生的磁场吸引铁磁性物质;还有电磁铁，

可通过控制电流通断来控制磁性有无，常用

于继电器等设备，

（2）通电导体在磁场中会运动，证实了磁场

对电流有力的作用。应用举例:电动机，将

电能转化为机械能，广泛应用于各种电器设

备和交通工具中;还有扬声器，通过变化的

电流在磁场中受力带动纸盆振动发声。

（3）导体棒切割磁感线时，电路中会产生电

流，证实了电磁感应现象。应用举例:发电

机，通过线圈在磁场中切割磁感线，将机械

能转化为电能;还有电磁炉，利用电磁感应

原理使锅具产生感应电流进而发热。

8.某小组探究导体在磁场中产生感应电流的

条件，如图所示，实验时保持磁体位置不

变，则：

(1)导体棒在缺场中不动时，灵敏电流计

指针________偏转：

(2)导体棒水平向右运动时，灵敏电流计

指针.________偏转；

(3)导体棒水平向左运动时，灵敏电流计

指针.________偏转；

(4)导体棒竖直向上运动时，灵敏电流计

指针.________偏转。

答案:(1)不(2)能(3)能(4)不

解析:(1)导体棒在磁场中不动时，没有

做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电

流计指针不偏转，

(2)导体棒水平向右运动时，闭合电路的

一部分导体在磁场中做了切割磁感线运动，

会产生感应电流，电流计指针能偏转。

(3)导体棒水平向左运动时，同样是闭合

电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线

运动，会产生感应电流，电流计指针能偏转。

(4)导体棒竖直向上运动时，运动方向与

磁感线方向平行，没有切割磁感线，不会产

生感应电流,电流计指针不偏转。

9.一种动圈式扬声器可以代替话筒使用。如

图所示，人对着扬声器的锥形纸盆说话，

声音使纸盆振动，与纸盆相连的线圈也会

随着振动，这时线圈中就会产生随着声音

变化的电流。以这种方式产生电流的现象

在物理学卜叫做.

锥形纸盆

线圈G

扩音机永久弋=

扬出器

答案：电磁感应

人对着扬声器的锥形纸盆说话，声音使纸盆

振动，与纸盆相连的线圈也会随着振动，该

线圈在磁场中做切割磁感线运动产生感应

电流，在物理学中叫电磁感应。

科学实验

10.下课了，小明和同学们对老师桌上的手

摇发电机产生了极大的兴趣，他们争先恐

后地做实验，用手摇发电机发电让小灯泡发

光。咦？奇怪的现象发生了：为什么小灯泡

有时亮，有时暗呢？灯泡的亮暗与什么因素

有关呢？请根据这一现象，确定一个课题并

进行研究。

答案：提示灯泡的亮暗与手摇发电机的转速

有关，转速越快产生的电流越大，灯泡越亮。

11.*小华家距离变压器2km,在变压器与

小华家之间有两条输电线，每条输电线每

千米的电阻为0.5Q,即0.5Q'km,变压相

加在输电线两端的电压是220V。在某一时

间段，整个线路只有小华家一台额定电压为

220V、额定功率为2420W的电热水器工

作。不考虑温度变化对电热水器电阻的影

响。求：

(1)输电线中电流的大小；

(2)电热水器的实际电功率。

答案：*(1)10A(2)2000W

(1)由p=?可知：电热水器的电阻为：

R=^^=20Q

P2420W

导线的电阻为:R'=4kmX0.5Q/km=2Q

故电路的总电阻为:R.»=R+R'=20Q+2Q=

22Q

输电线中电流的大小为:I

fts22n

(2)热水器的实际功率为:P'=