物理人教版九年级全册磁生电教学设计.docx

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物理人教版九年级全册磁生电教学设计

第5节　磁生电

导入一:

情景导入

重做奥斯特实验,请同学们观察后回答:

问题1:

此实验叫什么实验?

回答1:

奥斯特实验.

问题2:

奥斯特实验揭示了一个什么现象?

回答2;电流周围存在磁场,电流的磁场方向跟电流方向有关.

教师:

电流周围存在磁场,即电能生磁.那么逆向思维将会怎么样?

指导学生阅读课本第一段话,然后说一说自己想了解什么问题.

　　[过渡语]　这节课我们就用实验来探究磁能否生电.我们先设计实验,从实验需要的器材、实验条件、实验操作入手来展开学习.

导入二:

问题导入

问题1:

由奥斯特实验可知,当导线中有电流时,小磁针会转动,那么反过来,如果我们让小磁针转动,导线中会不会有电流产生呢?

问题2:

通电导线在磁场中会受到力的作用,从而使导线发生运动,那么反过来,如果让导线在磁场中先运动,导线中会不会产生电流呢?

　　[过渡语]　学了这节内容,你的疑问就迎刃而解了.

一、什么情况下磁能生电

思路一

【实验】　按照课本所示装置,探究在什么情况下才能产生电流.

1.让直导线在蹄形磁体的磁场中静止,换用不同强度的磁体,观察到电流表指针不偏转;

2.让直导线在蹄形磁体中上、下运动,观察到电流表指针不偏转,说明没有产生电流;

3.将直导线在磁场中左右运动,电流表指针发生偏转,说明导线中产生了电流.

4.将直导线在磁场中斜着运动,电流表指针也发生偏转,说明导线中产生了电流.

【结论】　如果导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中就会产生电流,我们把这种现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流.

[知识拓展]　电磁感应现象是一种“暂态”现象,只有当线圈中的磁场发生变化时,才会产生电磁感应现象,灵敏电流计的指针才会发生偏转.如果线圈中的磁场稳定不变,就没有电磁感应现象发生,灵敏电流计的指针也就不会发生偏转.也就是说,灵敏电流计的偏转只发生在磁铁插入或抽出线圈的这一瞬间,一旦磁铁插入线圈静止不动,灵敏电流计的指针就会回到零刻度处.

　　[过渡语]　电磁感应现象产生的电流是短暂的,怎样让电流持续,能被我们利用呢?

　　思路二

1.实验目的:

探索磁能否生电,怎样使磁生电?

2.实验器材:

蹄形磁体、电流表、导线、粗直导线、铁架台、细线等.

分析:

根据研究的对象,需要有磁体和导线;检验电路中是否有电流需要有电流表;控制电路必须有开关.

3.实验步骤

分析:

电能生磁,反过来,我们可以把导体放在磁场里观察是否产生电流.那么,导体应怎样放在磁场中呢?

是平放?

竖放?

斜放?

导体在磁场中是静止?

还是运动?

怎样运动?

另外磁场的强弱对实验有没有影响?

下面我们依次对这几种情况逐一进行实验,探索在什么条件下导体在磁场中产生电流.

（1）把闭合电路的部分导体置于磁场中,保持导体与磁场相对静止;

（2）更换强磁体,增强磁场,仍保持导体与磁场相对静止;

（3）使闭合电路的一部分导体在磁场中上下运动;

（4）使闭合电路的一部分导体在磁场中左右运动;

（5）使闭合电路的一部分导体在磁场中斜着运动;

（6）断开电路,把部分导体置于磁场中,保持导体与磁场相对静止;

（7）断开电路,使部分导体在磁场中任意运动.

教师按实验步骤进行演示,学生仔细观察,每完成一个实验步骤后,请学生将观察结果填写在表格里.

电路

导体ab在磁场中运动情况

电流表指针偏转情况

闭合

静止

不偏转

静止（强磁场）

不偏转

上下

不偏转

向右切割

向右偏

向左切割

向左偏

斜着

偏转

断开

静止

不偏转

任意方向

不偏转

　　4.实验完毕,提出下列问题让学生思考:

问题:

在什么条件下才能产生磁生电现象?

回答:

当闭合电路的一部分导体在磁场中左、右或斜着运动时.

问题:

为什么闭合电路的一部分导体在磁场中左、右、斜着运动时能产生感应电流,而上、下运动或者静止时却不能呢?

讨论分析:

闭合电路的一部分导体在磁场中左、右、斜着运动时切割磁感线能产生感应电流,而上、下运动或静止时不切割磁感线,所以不产生感应电流.

问题:

通过此实验可得出什么结论?

5.总结回答:

（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）磁场产生感应电流必须同时满足两个条件:

①具有闭合电路;②一部分导体在磁场中做切割磁感应线运动.

问题:

在电磁感应现象中为什么一定要强调“闭合电路”?

回答:

如果电路不闭合,一部分导体在磁场中做切割磁感应线运动时不能产生感应电流,只能产生感应电压.

讲述:

电磁感应现象是英国物理学家法拉第发现的.他经过十年坚持不懈的努力,才发现了这一现象.这种热爱科学、坚持探索真理的可贵精神,值得我们学习.这一现象的发现进一步揭示了电和磁之间的联系,推动了发电机的发明,开辟了电的时代,所以电磁感应现象的发现具有划时代的意义.

6.研究感应电流的方向

我们知道,电流是有方向的,那么感应电流的方向是怎样的呢?

它的方向与哪些因素有关呢?

请同学们观察下面的实验.

演示实验:

保持上述实验装置不变,反复改变磁场方向或改变导体在磁场中的运动方向.

问题:

你观察到什么现象?

把你观察到的事实总结出来.由此能得出什么样的结论?

回答:

磁场方向、导体运动方向变化时,指针偏转方向也变化,电流的方向随着变化.即导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向有关.

7.研究电磁感应现象中能的转化

问题1:

在电磁感应现象中,导体做切割磁感线运动,它消耗了什么能?

得到了什么能?

实现了什么能与什么能之间的转化?

回答1:

消耗了机械能,得到了电能,实现机械能与电能的转化.

[知识拓展]　感应电流产生的条件:

（1）电路是闭合的且是通路;

（2）穿过闭合电路的磁通量发生变化;（3）电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动.切割磁感线运动是为了保证闭合电路的磁通量发生改变,如果缺少一个条件,就不会有感应电流产生.电磁感应现象中之所以强调闭合电路的“一部分导体”,是因为当整个闭合电路切割磁感线时,左右两边产生的感应电流方向分别为逆时针和顺时针,对于整个电路来讲电流抵消了.

　　[过渡语]　人们利用机械能可以转化为电能这一原理做成了发电机,世界第二次科技革命——电气化时代开始了,其意义和影响是巨大而深远的.下面我们就一起来学习有关发电机的一些知识.

二、发电机

老师出示发电机模型.

【实验】　把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来,当摇动手柄使线圈在磁场中快速转动,观察到什么?

【现象】　小灯泡闪烁发光.

【实验】　用电流表换下小灯泡,缓慢摇动手柄,观察电流表的指针发生了怎样的变化.

【现象】　电流表指针左右摆动.

【发电机的构造】

问题:

发电机是由哪几部分组成的?

回答:

是由定子和转子组成,包括磁体、线圈、滑（铜）环、电刷等.与电动机相似,但是没有电动机的换向器.

【工作原理】

当线圈在外力的带动下在磁场中转动时,线圈的两个边分别切割磁感线,而且切割的方向不同,所以它们产生的感应电流方向也不同,这正好使线圈沿着某一个方向向外流出电流.

当线圈转过图中的这个位置时,两边切割磁感线的方向变成了倾斜的方向,使得切割磁感线的条数减少,故产生的感应电流也减小,所以出现一大一小的指针摆动现象.

当线圈转过了180度以后,线圈的每条边的运动方向正好相反,故它们产生感应电流的方向也会相反,所以会出现电流表指针方向一会儿向左偏一会儿向右偏的现象.

【发电机的工作过程】

当ab向下cd向上运动,做切割磁感线运动,有感应电流,ab边电流方向从b→a.当ab转过平衡位置,ab向上运动,cd向下运动,做切割磁感线运动,ab边的电流方向从a→b.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.

【交流电】

1.概念:

线圈转动一周,电流方向变化两次,发电机发出的电流方向是周期性变化的,我们把周期性改变方向的电流叫交流电.

2.频率:

交流电电流每秒内周期性变化的次数叫频率.频率的单位是赫兹,简称赫,符号为Hz,线圈转动一周所用的时间叫周期.我国照明用电的频率是50Hz,周期是0.02秒.

3.交直流电的转换:

如图所示的发电机发出的是交流电,因为线圈本身产生的是方向周期性变化的交流电.如果我们把两个圆环换成一个换向器,它就可以把线圈内产生的交流电经过转换,输出的是方向不变的直流电,但大小也是要周期性改变的.

【实际发电机的构造】

1.由定子和转子组成:

小型发电机采用线圈转动,磁场不动的方式.大型发电机采用线圈不动,磁场转动的方式.因为大型发电机的电流大,电刷与滑环间容易产生电火花,很不安全,故采用旋转磁极的方式发电.

2.能量的转化:

发电机发电过程是把机械能转化为电能;实际发电则是由其他形式的能转化为电能的.

[知识拓展]　话筒的种类很多,按结构不同,一般分为动圈式、晶体式、炭粒式、铝带式和电容式等.按使用性能可分成立体声话筒、有线话筒、无线话筒、驻极体话筒等.按接收的方向又可分成心形、超心形、强指向、无方向等.不管是什么样形式的话筒,它们的原理是相同的,都是把声信号转换成电信号,只是采用转换信号的方式不同.

1.什么情况下磁能生电:

电磁感应:

导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中就会产生电流.

2.发电机:

（1）原理:

电磁感应现象;

（2）构造:

磁体、线圈、滑环、电刷等.

3.交流电:

（1）周期性改变方向的电流叫交流电.

（2）电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率;单位是赫兹,简称赫,符号为Hz.

4.实际发电机的构造:

由定子和转子组成.大型发电机的电流大,通常采用旋转磁极的方式发电.

1.在研究“感应电流产生条件”的实验中,如图所示,可以使电流表指针发生偏转的情况是（　　）

A.开关S断开,导线ab竖直向下运动

B.开关S闭合,导线ab竖直向上运动

C.开关S断开,导线ab从纸内向纸外运动

D.开关S闭合,导线ab从纸外向纸内运动

解析:

为使电流表指针发生偏转,电路中应有感应电流产生,需同时满足两个条件:

一是电路要闭合;二是一部分导体做切割磁感线运动.所以A,B,C错误.D正确.

2.关于下列四个实验的认识中,正确的是（　　）

A.a图实验现象说明电流周围存在磁场

B.b图通电螺线管右端为S极

C.c图实验研究的是通电导体在磁场中受到力的作用

D.d图实验研究的是电磁感应现象

解析:

a图是奥斯特实验,说明电能生磁,电流周围存在磁场;b图是通电螺线管,根据安培定则判定螺线管的磁极;c图是研究感应电流产生条件,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流;d图与c图相似,但不同,因为d图中有电池,放在磁场中的导线ab有电流通过,它说明磁场对通电导线有力的作用.故选A.

3.如图所示,关于甲、乙两图说法中正确的是（　　）

A.图甲是研究电磁感应现象的装置,利用该实验的原理可以制成发电机

B.图乙是研究磁场对电流作用的装置,利用该实验的原理可以制成发电机

C.图甲是研究磁场对电流作用的装置,利用该实验的原理可以制成电动机

D.图乙是研究电磁感应现象的装置,利用该实验的原理可以制成电动机

解析:

甲图中有电源,导线中有电流,放在磁场中会受力运动,这是电动机的原理.乙图中没有电源,导线中原来没有电流,当导线在磁场中做切割磁感线运动时,电路中产生感应电流,此时运动的导线相当于电源,电路中有电流.电动机是利用了磁场对电流的作用,发电机是利用了电磁感应的原理.故选C.

4.微型电扇内部构造如图所示.在完好的微型电扇插头处接一只发光二极管,用手旋转叶片,发现二极管发光,这是　　　　现象;微型电扇接入电路中能转动,其工作原理是　　　　　　　　　　. 

解析:

发光二极管发光说明有电流通过电路,电风扇是利用通电导体在磁场中受力的作用工作的,如果让线圈在磁场中转动,就会产生感应电流,使二极管发光.电动机是利用电能生磁,发电机说明磁能生电,电和磁间可以相互转化.

【答案】　电磁感应　通电导体在磁场中受力的作用

1.什么情况下磁能生电

（1）电磁感应

（2）产生感应电流的两个条件

2.发电机

（1）发电机的构造

（2）发电机的工作过程

（3）交变电流

一、教材作业

【必做题】　

教材第142页动手动脑学物理的1,2,3,5,6题

【选做题】　

教材第142页动手动脑学物理的4题