資源簡介

20.5.磁生電
課題 20.5磁生電
教學目標 【知識與技能】1．知道電磁感應現象，知道產生感應電流的條件。2．知道發電機的原理，知道發電機的能量轉化。3．知道什么是交變電流，能區別交流與直流。【過程與方法】1．經歷探究磁生電條件的過程，提高學生觀察分析能力及概括能力。2．培養將科學技術應用于日常生活的意識和能力。【情感態度與價值觀】1．認識自然現象之間是相互聯系的，進一步了解探索自然奧妙的科學方法；2．認識任何創造發明的基礎是科學探索的成果，初步具有創造發明的意識。
教學重點 電磁感應現象產生的條件；發電機的工作原理。
教學難點 發電機的工作原理。
器材 手搖發電機模型、電源、開關、導線、蹄形磁鐵、真金屬棒、線圈、鐵架臺等。
教學過程 教 學 內 容 與 師 生 活 動 設計意圖
一、創設情景，提出問題導入新課：奧斯特實驗說明了什么？奧斯特實驗說明了通電導體周圍存在著磁場。（電能生磁）追問：反過來想，磁能否生電呢？1831年，英國偉大的物理學家法拉第，在長達10余年的探索后，就實現了這一愿望。依據他的成就發明的發電機，開辟了電氣化時代。圖片展示：水力發電站、火力發電站，風能發電站。電能在當今社會可謂是必不可少，發電站是如何產生巨大的電能的呢？二、探究性活動：什么情況下磁可以生電1、讓學生依據教師的引導設計實驗裝置，引導問題(讓學生討論回答）:問題一：既然探究磁生電，一定離不開磁場，那么，選擇什么樣的磁體好呢？聯想通電導體的受力實驗，討論回答：選用蹄形磁體。問題二：假設能夠磁生電，必須具備怎樣的電路呢？討論回答：不要電源的閉合電路，為電流提供路徑。問題三：如何驗證是否有電流存在呢？ 討論回答：串聯小燈泡。但是當電流很弱時，不會發光，無法觀察現象；串聯普通電流表。因不知電流方向，無法正確連線；串聯靈敏電流表。電流弱時，指針也會擺動，且接線時不分正負接線柱，同時，根據指針擺動方向，還可以判斷電流方向。引導學生猜想磁生電需具備的條件。如：閉合電路在磁場中靜止即可；磁體的磁性要足夠強；部分導體在磁場中要運動等。2、設計實驗步驟： ⑴將部分導線ab放置于磁場中，保持導線與磁場的相對靜止，觀察靈敏電流表指針。 ⑵更換強磁體，增強磁場強度，仍保持導線ab與磁場的相對靜止，觀察靈敏電流表指針。⑶保持磁場不變，將導線ab上下移動（平行于磁感線方向），觀察靈敏電流表指針。⑷保持磁場不變，將導線ab左右移動（與磁感線方向垂直），觀察靈敏電流表指針。⑸保持磁場不變，將導線ab與磁感線方向相交方向移動，觀察靈敏電流表指針。操作實驗：按以上步驟，嘗試性操作實驗，讓學生觀察發生的實驗現象并記錄。導線與磁場運動情況電流計指針擺動情況導線ab放置于磁場中相對靜止基本不動導線ab放置于強磁場中相對靜止基本不動導線ab放置于磁場中ab平行于磁感線運動（上）基本不動導線ab放置于磁場中ab平行于磁感線運動（下）基本不動導線ab放置于磁場中ab垂直于磁感線運動（左）向左擺動導線ab放置于磁場中ab垂直于磁感線運動（右）向右擺動導線ab放置于磁場中ab在磁場所中斜向運動擺動學生嘗試性總結后，引導性告知學生，⑷⑸步驟中的運動情形，就像是“刀割線”。進而總結出產生電流的條件。閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動。這種現象，稱為電磁感應現象。此時產生的電流，稱為感應電流。5、探究新問題：實驗中我們發現，產生電流時，指針是來回擺動的，這說明什么？是什么影響到了電流方向呢？還有其他的影響因素嗎？猜想后探究：重復以上實驗步驟⑷，改變導線ab運動方向，對調磁極，改變磁感線的方向，觀察電流表的指針偏轉方向變化。學生觀察討論總結出：感應電流的方向跟導體切割磁感線方向和磁感線方向有關。三、發電機1、展示并演示手搖式發電機，注意觀察燈泡是否發光。（由慢到快搖動搖把，會發現燈泡發光，逐漸變亮）2．讓學生觀察手搖發電機構造：轉子、定子、銅環、電刷等。說明：轉子在定子中旋轉，完成切割磁感線運動。銅環、電刷的配合，既始終形成通路，又避免了導線的纏繞，向外輸送電流。3.觀察發電機轉速對燈泡亮度的影響：加快轉動速度時，燈泡會變得越亮，現象很明顯。這表明：加快切割磁感線的速度，電流會變大。（機械能轉化為電能）4.檢驗手搖發電機電流方向的變化：a.將燈泡換成靈敏電流表，慢搖發電機，會發現：指針來回擺動；b.把兩個發光二極管極性相反的并聯起來，串聯接入電路中，搖動搖把，會發現交替發光。這些都說明產生的電流其方向在發生規律性的改變。總結：電流方向周期性變化的電流叫交變電流，簡稱交流。這和電池供電電流不同，電池供電電流方向總是從電池的正極流向負極，方向不變，稱為直流。我國電網采用交流供電，頻率為50Hz。5、提出問題：這臺發電機為我們提供了交流電，原理是什么呢？為什么電流方向還會發生規律性的改變呢？播放動畫：播放發電機發電時，線圈兩個邊框切割磁感線的慢動作動畫。發電機原理：電磁感應現象。展示發電機原理圖，讓學生仔細觀察分析：兩個邊框在同樣的磁場中切割運動方向總是相反的，這正好在閉合通路中形成向外輸送電流。但是，當線圈轉過線圈平面與磁感線垂直的位置時，兩個邊框切割運動方向都發生了改變。因此，產生的電流方向也都發生了改變。于是電路中的電流方向出現周期性的變化。播放視頻：自制渦輪發電機。根據內容提出思考問題，由學生討論后回答：大型發電機組為什么用多組線圈？（增大輸出電流）。定子和轉子各是什么？（線圈為定子，磁極為轉較強的磁場是怎樣獲得的？（永磁體改為電磁體）。發電機的能量轉化是什么？（發電機的能量轉化：機械能轉化為電能）。 創造課堂情景，激發學生學習興趣，引入新課。引導學生一步步進入電磁感應的學習。經歷整個探究過程。引導猜想，培養學生猜想能力。讓學生經歷探究過程，培養學生實事求是的科學態度。讓學生設計數據記錄表格，正確記錄實驗現象，培養分析實驗、總結實驗結論的能力。創設情景，提出問題，讓學生觀察思考討論，并總結出結論。培養學生觀察分析能力。開擴學生視野，知道電磁感應現象的應用。讓學生從物理走向社會，感受物理學在生活中的巨大作用。培養學生，讓學生知道任何創造發明的基礎都是科學探索的成果。
課堂小結 回顧本節知識點：什么是電磁感應現象 產生感應電流的條件是什么 感應電流的方向與什么方向有關 發電機的原理是什么 發電機中能量轉化情況如何 什么是交流電 我國交流電的頻率和周期分別是多少
板書設計 20.5磁生電一、電磁感應1、閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動。這種現象，稱為電磁感應現象。此時產生的電流，稱為感應電流。2、感應電流的方向跟導體切割磁感線方向和磁感線方向有關。二、發電機1、發電機構造：轉子、定子、銅環、電刷等。2、發電機原理：電磁感應現象。3、發電機的能量轉化：機械能轉化為電能）。
課堂訓練 1.在央視2套“是真的嗎”欄目中，一位網友演示了一把如圖所示的“銅絲琴”；他將一根張緊的銅絲兩端與揚聲器接通，銅絲旁邊放置一塊磁鐵，用手指撥動銅絲，就能使揚聲器發聲，演奏出優美的樂曲。這個聲音是（D　　）A．振動的銅絲直接發出的 B．空氣振動而發出的 C．通電銅絲在磁場中受力振動而發出的 D．振動的銅絲切割磁感線產生感應電流使揚聲器發出的 2. 圖為交流發電機原理圖，線圈在磁場中轉動，則（　B　）A．兩磁極間的磁場方向向左B．線圈在磁場中切割磁感線 C．通過燈泡的電流方向不變 D．線圈一定不受磁場力作用 3. 如圖是研究產生感應電流的實驗，下列說法正確的是（B　　）A．只要導體AB在磁場中運動，電流表的指針就會發生偏轉 B．對調兩個磁極方向，電流表的指針偏轉方向發生改變 C．改變導體AB切割磁感線的方向， 電流表的指針偏轉方向不發生改變 D．電磁感應是把電能轉化成機械能 4.中央電視臺“加油向未來”某期節目中，有一項比賽，兩個小組利用完全相同的設備，通過騎車發電來烤熟兩個一樣的面包，首先烤熟面包的小組獲勝，以下判斷正確的是（ C　）A．騎車發電利用了電流的磁效應 B．騎車發電利用了磁場對電流的作用 C．獲勝小組獲得的電流要大些 D．兩個小組烤熟面包用的發熱體是串聯的 5. 如圖所示，兩根絕緣細線懸掛著的導體ab，放在U形磁鐵中央，ab兩端連接著導線。在虛線框中接入某種實驗器材可進行相應的實驗探究。下列說法中正確的是（　A　）A．接入電流表可探究電磁感應現象，與發電機原理相同 B．接入電流表可探究通電導體在磁場中受力，與發電機原理相同C．接入電源可探究電磁感應現象，與電動機原理相同 D．接入電源可探究通電導體在磁場中受力，與發電機原理相同 6. 科學家經過長期研究，發現了電和磁有密切的聯系，其中兩項重要的科學探究如圖甲、乙所示，下列關于這兩項科學探究的說法正確的是 （　B）　A．甲圖實驗探究磁場對通電導線的作用 B．乙圖實驗所揭示的原理可制成電動機 C．甲圖中導體棒ab只要運動，電路中就會產生電流 D．乙圖中若只將磁體的兩極對調，導體棒ab的運動方向不改變
作業布置 1.課后P142“動手動腦學物理”第1、2、4題2.調查生活中還有哪些地方用到了發電機。

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