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217电与磁教案

课题：

电与磁

课型：

班组

科目：

物理

上课时间：

2017.2.17

教师：

课程适合学生：

教学目标

1.掌握磁极间的作用规律及磁场、磁感线的特征

2.掌握奥斯特实验、法拉第实验

3.会灵活运用安培定则判定通电螺线管的磁感线方向

4.掌握电动机和发电机的原理、原理图和能量转化形式

教学内容

磁体,磁场,磁感线,奥斯特实验,通电螺线管,法拉第实验,电动机,发电机

重点

磁感线，斯特实验,通电螺线管,法拉第实验,电动机

难点

通电螺线管、电动机

知识梳理

磁体的性质

磁场

磁极间的相互作用规律

磁化

磁场和磁场的方向

电流的磁效应

电磁场

通电螺线管（电磁铁）磁场方向的判断方法

电磁铁磁性强弱与电流和匝数的关系

电与磁

电磁继电器

通电导线在磁场中受力

通电导线在磁场中受力

影响受力方向的因素

原理

电动机结构

能量转换

影响感应电流方向的因素

电磁效应现象

电磁效应现象

能量转换

原理

发电机结构

能量转化

知识导入：

一、磁现象：

1、磁性：

磁铁能吸引铁、钴、镍等物质的性质（吸铁性）

2、磁体定义：

具有磁性的物质

分类：

永磁体分为天然磁体、人造磁体

3、磁极定义：

磁体上磁性最强的部分叫磁极。

（磁体两端最强中间最弱）

种类：

水平面自由转动的磁体，指南的磁极叫南极（S），指北的磁极叫北极（N）

作用规律：

同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

说明：

最早的指南针叫司南。

一个永磁体分成多部分后，每一部分仍存在两个磁极。

4、磁化定义：

使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。

软铁被磁化后，磁性容易消失，称

为软磁材料。

钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料。

5、物体是否具有磁性的判断方法：

①根据磁体的吸铁性判断。

②根据磁体的指向性判断。

③根据磁体相互作用规律判断。

④根据磁极的磁性最强判断。

典型例题

例1、如图，用磁铁的一极在钢棒AB上从A向B反复摩擦几次后，钢棒就具有了磁性，这种现象称为　　　，并且钢棒的A端为　　　　极

例2、福州科技馆展出的磁动轮是根据异名磁极相互吸引的原理制成的，每个轮的边缘装有12个侧放的柱形磁体，如图。

当推动A轮转动时, 其它3个轮会随之转动。

若A轮磁体外侧是N极，则C轮磁体外侧是    极。

如果A轮顺时针转动，C 轮将    时针转动，D轮将     时针转动（选填“顺”或“逆”）。

例3、如图所示，通电螺线管周围的小磁针静止时，小磁针N极指向不正确的是（）

A．a    B.b    C．c     D．d

例4．有甲、乙两根形状完全相同的钢棒，当甲的一端靠近乙的一端时，乙按如图9-2方式转动起来，则可判断（）

A．一定是甲棒有磁性，乙棒无磁性；

B．一定是乙棒有磁性，甲棒无磁性；

C．甲、乙都一定有磁性；

图9-2

D．甲、乙都可能有磁性。

例5．如图9-3水平放置的条形磁铁的一端吸引着一个较重的铁钉，若另一根同样的条形磁铁的S极与原来磁铁的N极靠拢时，则出现的情况（）

A．将铁钉吸得更牢

B．铁钉落下

C．铁钉尖端将吸向右端的铁钉

D．铁钉尖端将吸向左边的铁钉

例6．小宇同学为了检验某根钢条是否具有磁性，它将钢条的A端靠近小磁针的N极，发现它们相互吸引；当仍将钢条的A端靠近小磁针的S极时，发现它们仍然相互吸引，则：

A．钢条A端为南极，另一端为北极

B．钢条A端为北极，另一端为南极

C．不能确定钢条是否具有磁性

D．钢条没有磁性

例7．如图9-4所示，一根条形磁铁，左端为S极，右端为N极。

下列表示从S极到N极磁性强弱变化情况的图像中正确的是（）

ABCD

二、磁场：

1、定义：

磁体周围存在着的物质，它是一种看不见、摸不着的特殊物质。

我们是根据它所产生的作用来认识它。

2.基本性质：

磁场对放入其中的磁体产生力的作用。

磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。

3、方向规定：

在磁场中的某一点，小磁针北极静止时所指的方向就是该点磁场的方向。

4、磁感应线：

①定义：

在磁场中画一些有方向的曲线。

任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致。

②方向：

磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体的南极。

③典型磁感线的画法：

④磁感线的特点：

A、磁感线是为了描述磁场而引入的带方向的曲线，是客观不存在的，但磁场客观存在。

B、磁感线是封闭的、不相交的曲线。

C、磁感线立体的分布在磁体周围，而不是平面的。

D、磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。

5、地磁场：

定义：

在地球周围的空间里存在的磁场，磁针指南北是因为受到地磁场的作用。

磁极：

地磁场的北极在地理的南极附近，地磁场的南极在地理的北极附近。

磁偏角：

首先由我国宋代的沈括发现。

典型例题

例1：

小磁针在条形磁铁的轴线上静止，如图4所示。

请画出条形磁铁的一条磁感线，并标出小磁针的N、S极。

例2：

图8为两个条形磁体及其它们之间的磁感线，请在图中标出条形磁体的N、S极以及磁感线的方向．

例3：

磁悬浮列车

磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具，是高新技术的产物．上海磁悬浮列车示范运营线项目于2006年4月26日正式通过国家竣工验收．正线全长约30km，设计最高运行时速430km／h，单向运行时间7min20s．

（1）上海磁悬浮列车的结构如图甲所示．要使列车悬浮起来，车身线圈的上端是_________极．若列车总质量是20t，磁悬浮列车行驶时，强大的磁力使列车上升10mm，那么上升过程中磁力对列车做功_________J．（g取10N／kg）

（2）如果列车在单向运行过程中，只停靠一站，那么，停靠时间约为_________s（设磁悬浮列车全程均以360km／h的速度行驶）．

（3）图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图，A是磁性稳定的电磁铁，安装在铁轨上，B是安装在车身上（紧靠铁轨上方）的电阻非常小的螺线管．B中电流方向如图乙所示，请在图中标出通电螺线管的N极，螺线管B与电磁铁A之间相互_________（选填“排斥”或“吸引”），从而使列车悬浮在铁轨上方．

例4、如图所示的是用来描绘某磁体周围磁场的部分磁感线，由磁感线的分布特点可知，a点的磁场比b点的磁场_______（选填“强”或“弱”）；若在b点放置一个可自由转动的小磁针，则小磁针静止时，其N极指向_______处（选填“P”或“Q”）.

例5、有两根外形完全相同的钢棒，一根有磁性，另一根没有磁性，要确定哪根钢棒有磁性，某同学用一根钢棒的一端去接触另一根钢棒的中间部分，如图所示，若两根棒互相吸引，可以决定_________钢棒有磁性，若两根钢棒互相不吸引，可以断定_________钢棒有磁性。

例6、放在水平桌上的小磁针,静止时指北的一端是小磁针的_______极。

地球本身是一个巨大的磁体,在地磁场的磁感线从地理的_______极附近出来，回到地理的__________极附近。

例7、a、b为两个条形磁铁的两个磁极，根据下图所示的磁感线方向，可以判断a为________，b为______，小磁针上端为_____________。

例8、 磁场看不见，摸不着，我们可以根据放入其中的小磁针来判别它的存在。

这种方法与下列研究问题的方法相同的是：

（）

A.用磁感线描述磁场B.保持电压不变，研究电流与电阻的关系

C.根据电灯是否发光，来判定电路中是否有电流存在D.用水压类比电压

例9、关于磁感线下列正确的是（   ）

A、磁体周围的磁感线从磁体南极出来回到磁体北极

B、磁感线是磁体周围实际存在的曲线

C、磁针北极受磁力方向与该点磁感线方向相同

D、磁针北极受磁力与该点磁感线方向相反

三、电生磁：

1.奥斯特实验：

通电导线的周围存在磁场，称为电流的磁效应。

该现象在1820年被丹麦的物理学家奥斯特发现。

该现象说明：

通电导线的周围存在磁场，且磁场的方向与电流的方向有关。

2.通电螺线管的磁场：

通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场一样。

其两端的极性跟电流方向及螺线管的环绕方向有关，电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断。

右手螺旋定则――用右手握住螺线管，让四指弯曲且跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。

3.电磁铁

定义――电磁铁是一个带有铁芯的螺线管。

构造――电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的。

特点——

电磁铁磁性的有无，可由通断电来控制。

②电磁铁磁性的强弱，可由电流大小和线圈匝数来控制。

（成正比关系）

③电磁铁的极性位置，可由电流方向及螺线管的环绕方向来控制。

应用——电磁继电器、电话

电磁继电器：

实质是由电磁铁控制的开关。

常用于用低电压弱电流控制高电压强电流，进行远距离操作和自动控制，这样可以保证操作人员的安全，实现遥控和生产自动化。

结构――电磁继电器的主要部件是电磁铁、衔铁、弹簧和触点。

原理――如图所示

电话组成：

话筒、听筒。

电话基本工作原理：

振动、变化的电流、振动。

例题解析：

例1、通电螺线管上方的小磁针静止时的指向如图所示，a端是电源的_______极，c端为通电螺线管的_______极．

例2、如图所示，当开关S闭合时，通电螺线管旁的小磁针按图示方向转动，则通电螺线管的a端为_______极，电源的d端为_______极；当图中滑片P向左滑动时，小磁针受到的磁场力将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

例3、课堂上教师做了如图3的演示实验，同学们根据实验现象得到如下结论，其中不正确的是：

（）

A.甲、乙两次实验表明通电导线周围存在磁场;

B.甲、丙两次实验表明磁场对电流有力的作用;

C.甲、丙两次实验表明通电导线周围的磁场方向与电流方向有关;

D.甲、乙、丙三次实验现象共同表明电能生磁，且其磁场方向与电流方向有关.

例4、闭合电键后,螺线管内的小磁针静止后停在图中位置,那么：

（）

A.电源A端为负极,B端为正极,线圈右端为S极,左端为N极 ;

B.电源A端为负极,B端为正极,线圈右端为N极,左端为S极;

C.电源A端为正极,B端为负极,线圈右端为S极,左端为N极;

D.电源A端为正极,B端为负极,线圈右端为N极,左端为S极.

例5、通电环形导体中间和上部各有一小磁针，当通以如图电流后，小磁针的N极将分别：

（）

A．a的N极向纸外指，b的N极向纸里指;

B．a的N极向纸里指，b的N极向纸外指;

C．a和b的N极都向纸外指 ; 

D．a和b的N极都向纸里指。

例6、要使通电螺线管的磁性减弱，可以（）

A．改变通电电流的方向

B．减小通电电流的大小

C．在通电螺线管中插入铁芯

D．增加通电螺线管的线圈匝数

例7、通电螺线管两端磁极的性质决定于（   ）

A、螺线管的匝数            B、螺线管中电流强度的方向 

C、螺线管中有无铁心    D、螺线管的长

例8、关于电与磁的叙述正确的是

A．由于导体在磁场中运动而产生电流，发电机的电能应来自磁能

B．磁场是磁体周围看的见、真实存在的物质

C．地磁场的两极与地理的两极互相重合

D．通电导线周围有磁场，磁场方向并与电流的方向有关；这种现象叫电流的磁效应

四、磁场对电流的作用：

1、通电导体在磁场中受到磁场力的作用，力的方向与磁场方向和电流方向有关。

左手定则：

一直电流的方向和磁感线方向，判断通电导体在磁场中的受力方向。

方法：

伸开左手使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。

让磁感线穿入手心，四指指向电流方向，大拇指所指的方向则是导体受力方向

2、通电线圈在磁场中，当线圈平面与磁感应线不垂直时，磁场力会使线圈转动；当线圈平面与磁感应线垂直时，也会受到磁场力的作用，但不会转动，这一位置叫做平衡位置。

3、直流电动机――用直流电源供电的电动机。

a原理――电动机是根据通电线圈在磁场中转动的基本原理制成的。

原理图如下：

b构造――直流电动机模型主要由磁铁（定子）、线圈（转子）、换向器和电刷四部分组成。

c直流电动机的转速可由电流大小来控制；转动方向可由电流方向和磁极的位置来控制。

d能量转化：

电能转化为机械能

例题解析：

例1．通电导体在磁场中受力而运动时（）

A．消耗了电能，产生了机械能B．消耗了机械能，产生了电能

B．消耗了机械能，产生了内能D．消耗了化学能，产生了电能

例2.某个直流电动机的模型通电后不能转动，其发生的故障不可能是：

（）

A.磁铁磁性太弱B.电流方向接反了

C.换向器和电刷接触不良D.轴与轴架的摩擦太大

例3.要改变直流电动机的转动方向，应采取的方法是：

（）

A.增强磁极的磁性；B.加大通电电流；

C.改变线圈中的电流方向；D.将磁铁的磁极对调.

例4．直流电动机换向器的作用是（）

A．改变线圈的转动方向B．改变线圈中的电流方向

C．改变磁感线的方向D．以上作用同时存在

例5．探究通电导体在磁场中受到的力与哪些因素有关时，小丽同学做了如下三组实验，如图9-38所示,其中AB是通电导体的一部分，导线上的箭头表示电流方向，F表示导体受力的方向，N、S表示磁体的两极．

图9-38

⑴通过实验（a）和（b）说明，通电导体在磁场中的受到力方向与的方向有关．

⑵通过实验（a）和（c）说明，通电导体在磁场中的受到力方向与的方向有关．

例7.某一玩具小电动机线圈电阻为1

，在6V的电压下，通过的电流为O．5A，则该玩具的电动机在1min内消耗电能   J，其线圈产生的热量为   J。

五、电磁感应（磁生电）：

1、现象――英国的物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象，即闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感应线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应。

2、感应电流――电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。

感应电流的产生条件：

a电路必须是闭合电路；；

b部分导体放入磁场中；

c做切割磁感线运动。

感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关。

右手定则：

已知导体运动方向跟磁感线方向，判断感应电流的方向。

方法：

伸直右手使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。

磁感线垂直进入手心，大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流的方向。

3、发电机：

原理――发电机是根据电磁感应现象制成的。

构造――交流发电机主要由磁铁（定子）、线圈（转子）、滑环和电刷。

能量转化——机械能转化为电能

4、方向不变的电流叫做直流电；大小和方向作周期性改变的电流叫做交流电。

交流电的周期――电流发生一个周期性变化所用的时间，用T表示，单位是秒（s）。

交流电的频率――电流每秒发生周期性变化的次数。

用f表示，单位是赫兹（Hz）。

计算公式——f=1/T，我国T=0.02，f=50

二、典型例题

例1、小芳在做探究感应电流方向与哪些因素有关时，猜想金属棒在磁场中运

动产生的感应电流的方向可能与磁场的方向有关，也可能与金属棒的运动方向有关。

她设计了如下实验，装置如图22．

①使金属棒向石运动，看到电流表指针向左偏．

②把磁铁南、北极上下对调，金属棒变为向左运动，

看到电流表指针仍向左偏．根据以上现象，小芳得出感应

电流的方向与磁场的方向、棒的运动方向无关的结论．

你认为小芳的结论正确吗？

若认为正确请说明现由．

若有错，分析小芳得出错误结论的原因．

例2、如图9-7-1所示是探究电磁感应现象的实验装置，装置中的直铜线ab通过导线接在灵敏电流计的两接线柱上，当让ab迅速向上运动时，电流表指针      ；将ab改为向左运动时，电流表指针     （填“偏转”或“不偏转”）；实验时开关应该      ，实验结果表明            。

例3、探究产生感应电流条件的实验步骤如图9-7-2所示

B

A

图9-7-2

（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

例4、世界环境日，2006年中国的主题是“生态安全与环境友好型社会”。

化学电池对生态与环境的影响日趋严重。

如图9-7-5是一种安装在自行车上的照明灯，它在某些发达国家被大量使用。

这种灯不用化学电池，是通过车轮的转动来带动小型交流发电机发电使灯泡发光的。

发电机的工作原理是__________，发电机工作时发生的能量转化是_________。

例5、如图9-7-7所示的四个实验中，研究电磁感应现象的实验装置是    （    ）

图9-7-7

例6、我国最大的水力发电站三峡大坝中的大型发电机是（）

A、利用电磁感应现象制成，将电能转化成为机械能

B、利用电磁感应现象制成，将机械能转化成为电能

C、利用通电导体在磁场中受力的作用制成，将电能转化成为机械能

D、利用通电导体在磁场中受力的作用制成，将机械能转化成为电能

例7、如图9-7-11当电流通过弯曲导线时,线圈中心处的小磁针：

（）

A.N极垂直纸面向里转;                      B.N极垂直纸面向外转;

C.N极垂直面向上、下摆动 ;                D.小磁针不会动.

例8、研究电磁感应现象的实验装置如图9-7-12，下面进行的操作能使电流表指针发生偏转的是:

（）

A．使导线AB在水平方向运动;  B．使导线AB向上或向下运动;

C．闭合开关，使导线AB在水平方向运动;D．闭合开关，使导线AB向上或向下运动.

例9．图9-45中，甲图表示闭合电路的部分导体，在磁场中沿箭头所示的方向运动时，导体中的感应电流方向如图，请在乙图中标出感应电流的方向．

图9-45

知识梳理

1、通电螺线管和条形磁体的磁场

条形磁体

通电螺线管

不同点

①是永磁体，磁性长期保持

②N、S极是固定的

③磁性强弱是不变的

①通电时有磁性，断电时失去磁性

②N、S极与电流的方向有关

③磁性强弱与线圈匝数和通电电流大小等有关

相同点

①它们都有吸附铁类物质的性质

②条形磁体磁极位置和通电螺线管相同

③把条形磁体和通电螺线管挂起来都有指南北的现象

④条形磁体和通电螺线管都有两极且都有同极相斥、异极相吸的特点

2、直流电动机的工作原理图

3、发电机的工作原理

4、电磁感应和磁场对电流的作用的区别：

区别

电磁感应

磁场对电流的作用

现象

原因

闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动

通电导体（线圈）在磁场中

结果

产生感应电流

受到力的作用（运动、转动）

能量转化

机械能转化为电能

电能转化为机械能

力的性质

外力

磁场力

导体中的电流

应感应而产生

由电源供给

主要应用

发电机

电动机

能力提升

1.如图所示，是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。

⑴要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察___________________来确定。

⑵、下表是该组同学所做实验的记录：

电磁铁（线圈）

50匝

100匝

实验次数

1

2

3

4

5

6

电流/A

0.8

1.2

1.5

0.8

1.2

1.5

吸引铁钉的最多数目/（枚）

5

8

10

7

11

14

①．比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是：

电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的；

②．比较实验中的1和4（或2和5或3和6），可得出的结论是：

电磁铁线圈中的电流一定时，；

⑶、在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：

“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？

”

①．你对此猜想是：

；

②．现有大小不同的两根铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法：

2.如图是小明研究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图，它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制的针式刻度板组成。

通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱。

在指针下方固定一物体A，当用导线a与接线柱2相连，闭合开关后，指针B发生偏转。

（1）用笔画线代替导线将实物图连接完整；

（2）当开关闭合后，电磁铁左端应为磁极的极；

（3）实验发现：

①当滑动变阻器的滑片P向滑动时（填“左”或“右”），指针B偏转的角度将会___（填“变大”或“变小”）；

②保持滑片P位置不变，当导线a由接线柱2改为与接线柱1相连，闭合开关后，可发现指针B偏转的角度将会____（填“变大”或“变小”）；

（4）经过对电磁铁的研究，可得出结论是：

当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁磁性；当通过电磁铁的电流一定时，电磁铁线圈的匝数越，磁性越。

3.根据小磁针静止时的指向，标出图中磁感线方向和磁体的N、S极。

4.根据图中磁体S极与通电螺线管A端靠近时，磁感线的形状，标出小磁针的N、S极和通电螺线管中的电流方向。

5.一个学生在绕制电磁铁线圈时，用短导线绕了两个线圈，绕向如图，通电后使靠近中间两端相互排斥，画出正确的连接方法。

6、如图所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置．当导线ab中有某方向电流通时，它受到磁场的作用力向上。

（1）如果仅将两磁极对调位置，导线ab受力向；

（2）如果磁极位置不变仅改变ab中的电流方向，导线ab受力向；

（3）如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab受力方向。

7.如所示是小明设计的温度自动报警器原理图.在水银温度计里封入一段金属丝，当在正常工作的温度范围内时，绿灯亮；当温度升高达到金属丝下端所指示的温度时，红灯亮，发出报警信号.请按照题意要求，在图中连接好电路.

8.根据图甲图中磁场方向、通电导体○中的电流方向及导体在磁场中的受力方向三者关系，将乙、丙、丁三图所缺的内容补充完整.

9.在一次课外活动中，小红和小刚设计了如图4甲所示的实验。

当他们闭合开关S后，发现小磁针发生了偏转，这说明________________＿的周围存在着磁场。

接着小红又想用该电路判断电源的正负极。

经过讨论小刚找来了一个小铁钉，把导线的一部分绕在上面，制成了一个电磁铁连在电路中，当再次闭合开关S后，小磁针静止时N极的指向如图4乙所示。

据此他们判断出电源的______________端是正极（选填”a或“b”）

本章巩固训练：

一．选择题

1．磁现象可以为我们的生活提供很大的方便，以下这些做法中，不恰当的是（）

A．将磁性材料装在冰箱的门框上，制成“门吸”B．利用磁铁制成双面擦窗器

C．电视机上面放一块磁性治疗仪D．用磁带来纪录声音

2．如果地磁南极和地磁北极颠倒，在以下现象中不能发生的是（