(人教版)九年级物理 +磁生电(教学设计)

2024年2月2318:40:49发布者:开心的马骝 33 views 举报
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20.5

磁生电(教学设计)

教学过程

教师活动

学生活动

导入新课

【回忆奥斯特实验】

奥斯特发现电流的磁效应之后,许多科学家都在思索:既然电流能产生磁,

那么磁能否产生电呢?英国物理学家法拉第经 10 年的探索,在 1831 年取得突

回忆电流的磁

年级

九年级

授课时间

课题

20.5

磁生电

教学

目标

1. 通过实验,探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。

2. 了解电磁感应在生产、生活中的应用。

3. 了解发电机的原理,知道发电机工作过程中的能量转化。

教材

分析

本节是在电生磁的基础上,探究磁生电的问题。学生已经有了一些探究经验和

问题解决的能力,但探究新问题还受到知识和能力的限制。如何将前面研究问题的

方法迁移过来是教学中必须认真考虑的。

本节由“什么情况下磁能生电”和“发电机”两部分内容构成。教学的重点是

通过探究实验来认识电磁感应现象,并发现磁生电的条件,因此做好“什么情况下

磁能生电”的实验是突出此重点的关键。实验中应让学生充分讨论探究实验方案、

认真观察实验现象,引导学生分析、概括得出规律。设计实验方案应从奥斯特发现

电生磁入手,逆向思考提出问题——能否利用磁来生电,进而考虑:如何利用磁生

电、如何显示电流等。难点是产生感应电流的条件。要突破难点,首先是要做好实

验,然后引导学生将探究“通电导体在磁场中受力方向与哪些因素有关”的思维方

法迁移过来,认真分析实验现象,归纳、总结产生感应电流的条件。本节课应充分

发挥学生的能动性,力求最大化地挖掘学生的学习潜能,很好地体现学生学习的主

体地位。

教学

器材

蹄形磁铁、灵敏电流计、开关、铁架台、方形线圈、导线、手摇发电机、小灯

泡、发光二极管、发电机模型。

多媒体 ppt ,包含视频《探究产生感应电流的条件》、《手摇发电机原理》、《发

电机原理》等。

破,发现了利用磁场产生电流的条件和规律。法拉第的发现,进一步揭示了电

和磁之间的联系。根据这个发现,后来发明了发电机,使人类大规模用电成为

可能,开辟了电气化的时代。

【提问】现在,我们使用的电大多是由发电机提供的。那么发电机是如何

发电的?什么条件下才能生电?今天我们就研究这个问题。

20.5 ——磁生电》。

效应,思考问

题,进入课题。

学习新课

一、什么情况下磁能生电

1. 实验探究:什么情况下磁能生电

【提出问题】什么情况下磁场里的导线中能够产生电流?

【猜想与假设】

1 )能够产生电流,导线要连成闭合电路。

2 )通电导线在磁场中受力运动,那么反过来,让导线在磁场中运动,可

能会产生电流。

【设计实验】

1 )用蹄形磁体提供磁场。

2 )用灵敏电流表检验电路中是否有电流。

3 )产生电流的条件可能有多个,采用控制变量法进行探究。

4 )实验器材:蹄形磁体、导线、灵敏电流表。

5 )在蹄形磁体的磁场中放置一根导线,导线的两端跟电流表连接,如图

所示。进行如下操作,注意观察电流表指针是否发生偏转。

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【进行实验】

1 )闭合开关,让导线 ab 在磁场中静止,发现指针不偏转;

2 )让导线 ab 在磁场中沿竖直方向上下运动(与磁感线平行),发现指

针不偏转;

3 )让导线 ab 在磁场中沿水平方向里外运动(与 ab 平行),发现指针不

根据所提问

题,进行猜想,

形成假设。

设计并进行或

观察实验。记

录现象。

偏转;

4 )让导线 ab 在磁场中沿水平方向左右运动(切割磁感线),发现指针

偏转;

5 )让导线 ab 在磁场中斜向上运动(或斜向下),发现指针偏转;

6 )断开开关,让导线 ab 在磁场中沿水平方向左右运动(切割磁感线),

发现指针不偏转。

【探究分析】

如果把磁感线想象成一根根实实在在的线,把导线想象成一把刀,表达起

来可能会方便些。

1 )由实验( 1 )、( 2 )、( 3 )可知,电路闭合,导体在磁场中不做切

割磁感线运动时,电流表的指针不偏转,表明没有电流产生。

2 )由实验( 4 )、( 5 )可知,电路闭合,导体在磁场中做切割磁感线运

动时,电流表的指针偏转,表明产生了电流。

3 )由实验( 6 )可知,电路断开,导体在磁场中做切割磁感线运动时,

电流表的指针不偏转,表明没有电流产生。

【实验结论】

1 )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,产生的电流叫做感应电流。

2 )导体中产生感应电流的条件

①导体是闭合电路的一部分;②导体在磁场中做切割磁感线运动。

2.

注意理解产生感应电流的条件

1 )产生感应电流的两个条件缺一不可。如果电路不闭合,导体做切割磁

感线运动时,能产生感应电压,不会产生感应电流。

2 )对“切割磁感线运动”的理解:导体运动方向与磁感线方向垂直或有

一定的角度,但不能平行。

3 )磁体不动,导体 ab 左右运动能产生感应电流;若 ab 不动,磁体左右

运动,仍能切割磁感线产生感应电流。

3. 电磁感应现象中的能量转化

在电磁感应现象中,消耗了机械能,得到了电能,即机械能转化为电能。

分析实验现

象,归纳结论,

知道产生感应

电流的条件。

对产生感应电

流的条件进一

步理解。

知道该现象中

能量的转化。

4. 实验探究:影响感应电流方向的因素

【进行实验】

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1 )闭合开关,让导体 AB 向左运动,观察实验现象,发现电流表指针向

右偏转。

2 )闭合开关,让导体 AB 向右运动,观察实验现象,发现电流表指针向

左偏转。

3 )将磁体的 N S 极对调,闭合开关,让导体 AB 向左运动,电流表指

针向左偏转。

4 )将磁体的 N S 极对调,闭合开关,让导体 AB 向右运动,电流表指

针向右偏转。

【探究分析】

1 )比较实验( 1 )与( 2 )或( 3 )与( 4 )的实验可知,在磁场方向不变

时,导体做切割磁感线运动的方向相反,感应电流的方向相反,说明感应电流

的方向与导体切割磁感线运动的方向有关。

2 )比较( 1 )与( 3 )或( 2 )与( 4 )的实验可知,在导体做切割磁感线

运动的方向相同时,调换磁体 N S 极的位置,感应电流的方向相反,说明感

应电流的方向与磁场的方向有关。

3 )比较( 1 )与( 4 )或( 2 )与( 3 )的实验可知,磁极和导体切割磁感

线的方向均发生了改变,但感应电流的方向不变,说明同时使磁场方向和导体

做切割磁感线运动的方向反向时,感应电流方向不变。

【实验结论】

在电磁感应中,感应电流的方向跟导体在磁场中做切割磁感线运动的方向

和磁场的方向有关。

只改变磁场的方向或导体做切割磁感线运动的方向,感应电流的方向改变;

若同时将磁场的方向和导体做切割磁感线运动的方向改变,则感应电流的方向

在上述实验的

基础上,继续

进行实验,探

究影响感应电

流方向的因

素。

分析实验现

象,归纳结论,

知道影响感应

电流方向的因

素。

不变。

【播放视频】 —— 《探究感应电流的产生条件》

【例题 1 】如图所示,小明和小刚利用蹄形磁体、灵敏电流计、开关、导

AB 和若干导线等器材来探究感应电流产生的条件。闭合开关,他们完成操

作,将观察到的现象记入表格:

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序号

导体 AB 的运动情况

有无感应电流

左右运动

上下运动

前后运动

斜向上、斜向下运动

1 )分析①、②两次实验现象,小明说:“闭合电路的一部分导体在磁场

中的运动方向与磁场方向垂直时,电路中就会产生感应电流。”小刚认为不准

确,因为导体 AB

运动时,其运动方向也与磁场方向垂直,但无感应电

流;

2 )采纳小刚意见后,小明又说:“闭合电路的一部分导体在磁场中垂直

切割磁感线时,电路中才会产生感应电流”,小刚认为不全面,因为导体 AB

运动时,也有感应电流;

3 )从能量的角度来分析,感应电流的产生过程是将

能转化为电能;

如果将图中的灵敏电流计换成

,可以探究磁场对电流的作用。

【答案】( 1 )前后;( 2 )斜向上 / 斜向下;( 3 )机械,电源 .

【解析】( 1 ) 闭合电路的一部分导体在磁场中的运动方向与磁场方向不

垂直,只要切割磁感线时,如导体 AB 前后运动时,电路中也会产生感应电流。

所以小明的说法错误。

观看视频,了

解探究的完整

过程。

做例题 1,对

“探究感应电

流产生的条

件”这个实验

加深理解,掌

握产生感应电

流的条件。

2 )根据表格现象发现,导体 AB 在磁体中斜向上或斜向下运动时,此时

虽然不是垂直切割磁感线,但也有感应电流,小明说:“闭合电路的一部分导

体在磁场中垂直切割磁感线时,电路中才会产生感应电流”是不全面的。

(3)闭合电路的一部分导体在磁场切割磁感线运动时,从而产生感应电流,

从能量的角度来分析,感应电流的产生过程是将机械能转化为电能。

要探究磁场对电流的作用,电流中需要有电源,所以可将图中的灵敏电流

计换成电源。

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二、发电机

【提出问题】发电机怎样发电?以手摇发电机为例学习发电原理。

1. 实验探究:手摇发电机的发电情况

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1 )观察模型式手摇发电机的构造

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?

观察结果:磁铁形状是蹄形磁铁;线圈是通过电刷与灯泡(或二极管)串

联的;摇把是通过皮带带动线圈转动起来的。

2 )观察手摇发电机转速对小灯泡亮度的影响

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用不同的转速摇动转轮,观察灯泡亮度的变化情况。发现摇动转轮的转速

越大,灯泡发光越亮。

3 )检验手摇发电机电流方向的变化

观察手摇发电

机,回答老师

所提问题。

进行实验或观

察实验现象,

找出影响二极

管亮度的因

素。

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