物理人教版九年级全册磁生电教学设计.docx

1、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

2、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

3、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

4、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;(

5、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

6、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:具有闭合电路;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,

7、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

8、.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

9、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

10、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ba.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ab.从发电机工

11、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50 Hz,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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、.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