第6节 磁生电教学教案

第6节磁生电【教学目标】1.知道电磁感应现象，知道磁生电过程中能量的转化.2.知道产生感应电流的条件，能对导体有无感应电流作出判断.3.知道感应电流方向跟什么因素有关.4.经历磁生电现象，感知逆向思维.5.通过探究磁生电的条件，进一步了解电与磁的联系，提高学生观察能力，分析概括能力和联系简单现象探索物理规律的能力.6.知道发电机的原理是电磁感应现象，能说出发电机为什么能发电.7.初步了解发电机的构造、工作过程，知道发电机发电过程是能量转化的过程.8.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】电磁感应现象，感应电流方向与导体运动方向和磁场方向有关.通过实验知道发电机的工作原理.【教学难点】产生感应电流的条件.应用原理分析发电机的工作过程.【教具准备】小电动机、电源、导线、开关、电流表、线圈框、U型磁体、手摇发电机、小灯泡、电流表、导线、多媒体课件等.【教学课时】1.5课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解)，加强学生对知识的巩固.【新课引入】师电动机的使用，提高了人类改造自然的能力，改善了人们的生活.请列举电动机在生产、生活中的使用实例，并简要说明使用电动机的意义.学生讨论、回答.师电动机及其他用电器运作时，消耗大量的电能从何而来？学生积极思考.可能：热能→电能、化学能→电能、核能→电能、光能→电能、机械能→电能.(再找学生带着感情朗读课本P167，然后请学生提出问题）师电流周围存在着磁场，即电能生磁，那么逆向思维将会怎么样？生:磁能否生电？生:怎样能使磁生电？师下面我们用实验来探究磁能否生电.【进行新课】知识点１什么情况下磁能生电师电能从何而来的，人做出了多样的猜测.这些猜想，大都变成了现实.现在我们一起重点探索一下:机械能→电能.首先，我们再观察一下电动机的转动.要求:①同桌的二位同学合作进行;②画出电路图.生:连接电路，电动机运转.师很好！我们观察到给电动机通电，电动机转动.反过来，想想让电动机转动（如用手转动它的轴），会出现什么情况呢？学生猜想、创新.师与周围的同学说说你这样猜想的原因吧.学生议论.师对学生的猜想肯定、赞许.引导生:转动电动机的轴，可能产生电流，是因为电动机能把电能转化为机械能，所以输入机械能可能产生电能.（尝试逆向思维）对我们上述的猜想，准备通过什么方法加以验证，请用文字表达一下.学生制定计划、设计实验、进行实验.引导学生，可用电流表(耳机、喇叭)检测电流.师请把你看到的现象写在纸上，告诉老师和其他同学.学生文字表达、口语表达.（交流）师在这现象中，发生能的转化吗？学生思考议论:机械能→电能.师下面我们来探究:什么情况下磁可以生电.师大家已经知道小电动机是由一对磁体和线圈构成的.利用一只小电动机可以获得电流.那么是不是只要存在磁场和导线框，就能产生电流呢？学生猜想、议论.师为了更好地探究磁生电，我们使用课本P168图20.6-2的装置进行实验，同学们可探索下面的问题.师请分析一下上面看到的现象，你得到了什么结论？学生讨论.师把你得到的结论跟大家一起交流一下.学生汇报交流.教师引导:闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线，电路中产生电流.学生体验“切割”的含义.明确：以镰刀割麦子类比，说明当导线运动方向与磁场方向有一定夹角时叫切割，当运动方向与磁感线方向平行时，不切割.产生感应电流的条件和影响感应电流方向的因素.师闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流的现象叫电磁感应现象，它是根据电流能生磁逆向思维而发现的物理规律，是英国物理学家法拉第经过10年的探索在1831年首先发现的.这种由于导体在磁场中运动而产生的电流叫作感应电流，这个发现，使人类大规模用电成了可能，开辟了电气化的时代.学生归纳:产生感应电流的条件及影响感应电流方向的因素.（如下）①产生感应电流的条件：a.电路必须是闭合电路;b.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动.②影响感应电流方向的因素:在电磁感应现象中，感应电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向和磁感线方向有关.只改变磁场方向或导体切割磁感线运动的方向，感应电流的方向改变;若同时改变磁场方向和导体切割磁感线运动的方向，则感应电流的方向不变.特别提醒：正确理解电磁感应现象的内容：“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时”这句话包含两层意思：①电路应该是闭合的而不是断开的，即组成电路的各个器件连接成一个电流的通路;②要有一部分导体做切割磁感线的运动.这里要注意的是“一部分导体”(不是整个电路，去做切割磁感线的运动.也就是说:切割磁感线的导体一定是闭合电路中的一部分.还要注意的是“做切割磁感线的运动”.所谓切割磁感线，类似于切菜，垂直地切割或斜着切割都可以.这就是说，导体的运动方向一定与磁感线成一定的角度，而不是与磁感线平行，否则无法切割磁感线.“切割磁感线运动”指的是导体与磁场的相对运动.磁场不运动，导体运动时，导体能切割磁感线，能产生感应电流；导体不运动，磁场运动，导体也能切割磁感线，同样能产生感应电流.知识拓展：影响感应电流大小的因素:①导体切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大;②磁场越强，感应电流越大;③线圈匝数越多，感应电流越大.师电磁感应实现了机械能转化为电能，其他形式的能可以转化为电能吗？①请列举生活实际，讨论一下生产、生活中的电能来源.②请结合你家及你周围的情况.思考:你所在的地方可采用什么来获得电能？学生汇报交流.知识点2发电机师导体切割磁感线会产生电流，人们可以根据这一原理制造发电机.下面我们来学习发电机.出示课本P168图20.6-4的手摇发电机，演示实验：手摇发电机发电，让学生观察.师磁极是什么形状的？线圈是通过哪些装置和灯泡连接起来的？摇把是通过什么带动线圈转起来的？学生观察发电机的构造，说出答案.师让学生摇动发电机，使小灯泡发光.用不同速度转动摇把，观察灯泡亮度的变化.提问：小灯泡消耗的电能从何而来？生:机械能转变为电能.师若把小灯泡换成一个电流表，电流表的指针将怎样运动？学生思考后动手实验得到现象:指针左右摆动.师出现上述现象的原因是什么？提示:课本P168图20.6-2是最简单的发电装置的示意图，对照示意图（或挂图）进行思考.学生思考、议论得出：由于磁感线方向不变，导线ab运动方向改变，造成感应电流方向改变、电流表指针左右摆动.教师把两个发光二级管极性相反地并联起来，并与发电机串联.转动摇把，让学生观察二极管的发光情况.学生观察，做好记录.师上述现象表明，在磁场中，感应电流的方向跟导线运动方向有关.师把导线弯成一个线圈框，增加线圈的圈数，使发电机产生更强的电流、更高的电压.实际的发电机就是这样构造的，分析发电机的原理，可取其中一匣线圈进行分析，如图.思考：1.如果ab边中的感应电流从b→a，那么cd的方向是______，通过灯泡的电流将向_______.2.线圈转过180◦后，ab向______运动，cd向______运动，其中电流方向______,灯泡中电流方向______.生:通过以上分析，可知交流发电机产生的电流方向是______的，这样的电流与电池供出的电流是______的.学生体验1:当慢慢转动摇把，线圈在磁场中转动，电流表中指针摆动，线圈转动一周，指针来回摆动两次.学生体验2:发电机中线圈转动越快，小灯泡越亮.交变电流师从发电机工作过程我们能看出，线圈转动一周，电流方向变化两次.周期性改变方向的电流叫交变电流，简称交流电.在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫频率.频率的单位是赫兹，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.我国供生产和生活用的交流电周期是0.02秒，频率是50赫兹.师之前我们学习的电路用电池供电，电路中的电流从电池的正极流向负极，方向不改变.这种电流叫作直流.师同学们做得非常认真，回答得也很好，值得表扬.下面我们看屏幕（多媒体播放关于发电机的内容），看看从中获得什么信息？生1:实际发电机也是由转子（转动部分）和定子（固定部分)组成.生2:大型发电机一般采取线圈不动，磁极旋转的方式来发电.生3:发电机发电过程是把机械能转化为电能.在发电机中，用连续转动的线圈代替往复运动的导线.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（图20.6-6）.实际的发电机比模型发电机复杂得多，但仍由转子（转动部分)和定子（固定部分)两部分组成的.大型发电机发的电，电压很高、电流很强，一般采取线圈不动，磁极旋转的方式来发电，同时为了得到较强的磁场，还要用电磁铁代替永久磁体.教师用多媒体展示白鹤滩水电站的资料.师发电机的能量转化过程是什么？生发电机靠内燃机、汽轮机、水轮机等机械带动，把燃料中的化学能或者水流的机械能转化为电能.教师用多媒体播放文件“发电机与电动机的区别”，并对学生讲解.[拓展延伸](1)动圈式话筒师当你唱卡拉OK时，要用到话筒（麦克风），话筒的种类很多，有一种动圈式话筒，由永久磁体、线圈、膜片组成，你知道它的工作原理吗？生:思考完成课本P171“练习与应用”第4题.教师用多媒体播放文件“动圈式话筒”，并对学生讲解.(2)磁记录课下阅读课本P170科学世界“磁记录”.【教师结束语】同学们，我们今天研究“磁生电”的方法，和当年法拉第等科学家的研究方法基本类同，也可以这么认为，我们重走了伟人走过的路，说明科学研究并非一件很神秘的事情，只要我们方法正确，持之以恒，我们一定也会取得成功.这节课我们了解了发电机的构造、原理和工作过程，知道了交流电的一些基本常识.磁生电是有条件的，即当导体切割磁感线时能产生感应电流，这时是机械能转化为电能;发电机就是根据这样的原理而制成的，发电机由磁体、线圈、滑环、电刷组成.当线圈在磁场中转动时，线圈两边的导体做切割磁感线运动，则线圈中就产生了感应电流，由于线圈的转动，线圈产生的电流大小和方向都在改变，这样的电流我们叫交流电，把这样的电流直接输送出来的发电机就是交流发电机，如果输出时通过一个换向器，那么就成了直流发电机.课后作业完成本课时的习题.1.针对发电机的工作原理，只是对课本P169图20.6-6作一个简单的描述、趋势分析即可.2.教材没提到交直流发电机的转换，将换向器的知识再次使用一下，对学生来说难度不算太大，对他们的学习还有帮助，培养了学生的创新意识和创新能力，使之对发电机的转换有了清晰的认识.3.话筒的工作原理是在课后习题中出现的，把它与上节课所讲的扬声器结合起来，学生就有了完整的知识印象，对他们的记忆也是有帮助的.4.在学习发电机的过程中，以学生自主学习为主，结合图片和模型，解决有关问题，同时通过“话筒”、“磁记录”等内容，把所学知识应用于生产实际中，以培养学生的自学能力及终生的探索乐趣.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

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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