資源簡介

第二節　科學探究:怎樣產生感應電流
【2022年版課標要求】
1.探究并了解導體在磁場中運動時產生感應電流的條件。
2.了解電磁感應在生產生活中的應用。
【重點難點】
重點:1.感應電流產生的條件。2.感應電流方向與哪些因素有關。
難點:感應電流探究實驗。
【教學準備】
教師準備:多媒體課件、U形磁鐵、閉合線圈、開關、靈敏電流計、支架、手搖發電機模型。
學生準備:U形磁鐵、閉合線圈、開關、靈敏電流計、支架。
【教學設計】
【情境引入】
通過前面的學習同學們已經知道,人們發現電現象和磁現象已有兩千多年了。在這漫長的時間里,人們認為電就是電,磁就是磁,它們之間是沒有聯系的。直到1820年,丹麥物理學家奧斯特通過實驗,發現了通電導體周圍的小磁針會發生偏轉的現象,才開始揭示了電現象和磁現象的聯系,有人把這種現象概括為“電生磁”。既然電流可以產生磁場,那么,能不能反過來利用磁場來獲得電流呢 也就是說,能不能實現“磁生電”呢 這在當時確實是一個十分吸引人的問題。英國物理學家法拉第在1831年解決了這個問題。法拉第是怎樣解決這個問題的呢 最后又得出什么結論 這就是這節課要研究的問題。
說明:采用教師語言引入的方式,介紹物理學家或物理學史導入新課。
【新課教學】
提出問題
1.演示發電機模型,先慢后快再慢,要求學生觀察燈和教師的手。
2.我們再來認真觀察發電機模型它的構造。重點強調模型中有線圈導體,有磁體,就有磁場,通過我們剛才的觀察,導體在磁場中怎樣才能產生電流呢
說明:教師誘發引導,激發學生的興趣,讓學生感到驚奇和困惑,同時也為猜想作好準備,為這節課的學習創造了有利條件。
猜想與假設
讓學生開始猜想:可能跟導體運動有關。(教師把猜想內容寫在黑板上)
進一步追問,那么要怎么運動才能得到電流呢 請同學根據我給大家提供的器材制定計劃與設計一個實驗來說明。
介紹器材,展示U形磁體、開關、靈敏電流計、一根導體、細導線、鐵架臺,并掛出圖。
制定計劃和設計實驗
讓學生討論,制定實驗方案和設計記錄實驗現象的表格,詢問討論結果。(如果有同學舉手就讓他上臺來組裝器材并實驗,如果沒有,可以讓學生觀察P165圖18—12實驗裝置圖,給學生一些靈感;由于書上沒有現成的記錄現象的表格,所以老師提出該怎樣來記錄這一現象及結果。要求學生設計,如果設計不出來再提示,我們主要觀察導體的運動方向和靈敏電流計有無電流產生,所以只設計兩項就可以了,如果還是設計不出來,老師再展示設計的表格。)
進行實驗與收集證據
請學生上講臺來演示,并要求演示的學生講述讓大家觀察哪里。
這時學生組裝器材,組裝完后,開始實驗,很有可能該學生一開始實驗就拿著導體左右運動,看看靈敏電流計指針發生了偏轉,此時老師發出驚訝的感嘆,說:好!指針發生了偏轉,說明已經產生了電流。(有可能學生做左右運動后還做其他方向的運動,并能詳細的記錄,有可能學生看到有電流產生實驗就完了,就不做了,這時老師點撥,我們剛才看到導體左右運動有電流產生,那么其他方向呢 )
說明:讓學生動手實驗,不但可以滿足學生的操作愿望,還可以發展學生對探索知識和規律的興趣,進而增強學生的認識興趣。
分析與論證
演示實驗學生做的同時,其他同學觀察,也有學生在思考。實驗完畢,讓全班學生4人一組分組討論。再次提出問題,通過剛才的實驗,我們來分析一下怎樣才能得到電流呢
詢問討論結果。
學生答,教師記錄在黑板上。
如果沒有正確的答案或者沒有學生回答,教師提出問題:為什么導體左右運動,傾斜運動時有電流,而上下運動,前后運動無電流
學生思考,教師分析:在U形磁體內畫出磁感線,并用黑板擦代替導體運動,把磁感線比喻成甘蔗,把導體比喻成刀,怎樣才能把甘蔗砍斷吃呢
學生回答:有無電流在于是否切割磁感線。
教師接著提問,那么真的只要有導體切割磁感線就一定有電流嗎 教師演示斷開開關再做一次實驗,引起學生對閉合電路的理解。
學生觀察現象并總結結論。
說明:給出充分的討論時間,由于作以上引導,同學們有初步的信息交流能力,有將自己的見解公開與交流的欲望。
提出:這種現象叫電磁感應現象
板書:電磁感應現象
1.條件:(1)閉合電路的一部分導體。
(2)切割磁感線運動。
2.定義:閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時產生電流的現象叫電磁感應現象,產生的電流叫感應電流。
由于設計為兩個探究實驗,所以評估、交流放在第二個實驗完成以后。
我們知道電流是有方向的,那么剛才產生的電流有沒有方向呢 如果有,你認為電流的方向與什么有關呢
說明:繼續設問,激發學生的探索欲望。
學生猜想,教師板書:感應電流方向的影響因素。
方案1:如果有學生猜出與導體的運動方向和磁場方向有關,老師把它寫在黑板上,讓學生討論設計實驗和記錄數據的表格,由于涉及兩個物理量,有點難度,所以學生設計不出來,可點撥提出控制變量法。
方案2:由于受剛才實驗的影響,學生可能只能猜出跟導體的運動方向有關,那就讓學生設計實驗,制定實驗計劃,設計記錄數據的表格,如果學生不能設計出具體的記錄表格,教師再像前面一樣點撥。要求學生記錄實驗結果,作分析,得出結論。之后,教師提出,除了跟導體的運動方向有關外,還有沒有其他影響因素呢 再讓學生大膽猜想,當然提出磁場更好,沒有提出,教師作適當引導,提出導體的運動方向已經研究了,那么現在能改變方向的就只有磁場方向了,我們就改變來看,再讓學生設計實驗證明,再把實驗的結果記錄在表格中,要求學生分析交流,得出結論。
教師板書,討論結果,感應電流的方向與磁場方向和導體運動方向有關。
至此,實驗完畢,要求學生對整個實驗評估。
提問:1.通過探究究竟得到了哪些啟示
2.探究的設計和計劃的進行過程是否有缺陷
3.還有哪些需要改進的地方
說明:評估是探究過程的重要環節,只有通過這樣的反思和評估,學生的科學探究能力才能逐步提高。
交流與合作
完成實驗探究后,各組從以下方面進行交流和討論:
1.如果導體的運動方向與磁感線的夾角是銳角,導體中也能產生電流嗎
2.如果導體不動,移動U形磁鐵,導體中也能產生電流嗎 用學過的知識討論原因。
3.導體在磁場中產生的電流大小至少與哪些因素有關 (對這個問題感興趣的同學可以到實驗室做一些定性的實驗。)
4.電磁感應現象過程中能量是如何轉化的
教師提出
電磁感應的應用是比較廣泛的,比如:話筒、發電機等,那么同學們能不能把我們學到的原理及知識應用到生活中去呢 給大家提個建議,通過剛才的學習,我們已經知道導體切割磁感線能產生電,出示自行車圖片,大家看自行車行駛時,在不停地動,同學們能不能把這個地方改裝成發電機,這兒安裝電動機,這樣不就把產生的電利用了,省力了嗎 對這個問題有興趣的同學接下來可以自己去做些研究。
說明:從社會走向物理,物理走向社會,培養學生運用物理知識解決生活中問題的能力,發展實踐能力和開創意識。
【課堂小結】
1.同學們在本節課都有哪些收獲。
2.討論之后做知識小結,本節課不僅了解了產生感應電流的條件,更重要的是讓同學們進一步掌握科學探究方法,培養學生探究問題的能力。
布置作業
課本P168~169作業
【板書設計】
第二節　科學探究:怎樣產生感應電流
一、電磁感應現象(說明磁能產生電)
1.條件:
(1)閉合電路的一部分導體。
(2)切割磁感線運動。
2.定義:閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時產生電流的現象叫電磁感應現象,產生的電流叫感應電流。
3.感應電流的方向與導體運動方向、磁場方向有關。
二、電磁感應現象中機械能轉化為電能

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