《磁生电》教学设计

作者:物理组 来源:转摘 录入者:王雅文 编辑审核: 发布时间:2018年01月11日 点击数:

一、教学目标

(一)知识与技能

1.通过探究活动,知道电磁感应现象,知道产生感应电流的条件。

2.通过实验探究,知道感应电流的方向与磁场方向、切割磁感线的运动方向有关。

3.了解发电机的原理,知道发电机工作过程中的能量转化。

(二)过程与方法

经历什么情况下磁能生电的学习,掌握从多种因素中找出与研究目的有关的信息,得出电磁感应的条件。

(三)情感态度和价值观

了解电磁感应在生产、生活中的应用。通过电生磁以及磁能生电的对比,认识自然现象之间是相互联系的。

二、教学重难点

本节内容是“电生磁”的逆向思维,可以从奥斯特实验入手,电能生磁,考虑磁能否生电。如何利用磁生电,通过实验发现,只有当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中才会有感应电流。导体的运动方向与磁场方向不能平行。电磁感应实验中要消耗机械能,最后获得了电能,所以电磁感应是发电机的原理,工作时把机械能转化为电能。本节中感应电流的产生条件既是重点也是难点,实验就是围绕这个主题展开的,通过实验还发现感应电流的方向与磁场方向和导线切割磁感线的运动方向有关。

重点:通过电磁感应实验,认识电磁感应现象,发现磁生电的条件。

难点:产生感应电流的条件。

三、教学策略

利用逆向思维提出磁如何能生电的问题后,可以利用迁移的方法来研究感应电流产生的条件。在磁场对电流的作用中,磁场方向、电流方向与导线的受力方向是相互垂直的,那么在感应电流产生条件中磁场方向、导线运动方向及感应电流的方向这三者是否也是垂直的呢。从四个方面来研究,即闭合电路的一部分导体在磁场中静止;沿着磁感线的方向、与磁感线相垂直;导线静止,磁体沿与导线垂直的方向运动等。通过实验总结出感应电流产生的条件。在实验中除了可以看到感应电流的产生,还看到电流的方向也在改变,当磁场方向、切割磁感线的运动方向发生改变时,感应电流的方向就会发生改变。电磁感应在实际中应用于发电机、动圈式话筒等,电磁感应的过程就是把机械能转化为电能的过程,通过手摇发电机来了解电磁感应在实际中的应用。

四、教学资源准备

手摇发电机、线圈、检流计、U形磁铁、铁架台、发电机模型、发光二极管、小灯泡、开关、导线、多媒体等。

五、教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

创设情景

5分钟)

重做奥斯特实验,请同学们观察后回答:

此实验称为什么实验?它揭示了一个什么现象?

奥斯特实验说明了电可以生磁,那么,我们可不可以反过来进行逆向思索:磁能否生电呢?怎样才能使磁生电呢?

回忆:

通电导线周围存在磁场,并且磁场方向与电流方向有关。

 

 

学生提出猜想。

创造课堂情景,激发学生的兴趣和求知欲。

 

利用逆向思维引入课堂。

引入新课

5分钟)

不少科学家进行了这方面的探索,英国科学家法拉第,坚信电与磁有密切的联系。经过10年坚持不懈的努力,终于在1831年取得了重大的突破,发现磁可以产生电,但需要一定的条件。什么条件下磁才能生电呢?

学生了解法拉第。

通过对科学家的介绍,对情感态度和价值观的培养。

新课内容25分钟)

什么情况下磁能生电

本实验应选择哪些实验器材?为什么?

还需要补充实验器材吗?

思考:

1)如何获得磁场?

2)电路中有电流的条件?

3)如何显示电路中有无电流?

 

在电路中谁是电源呢?

按照电路连接实物(图1)。

1)让导线在磁场中静止,换用不同强度的永磁体;观察电流表的反应,分析现象;用多匝数导线线圈进行实验,仍保持静止。

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1

2)改进实验方案,固定磁体不变,使导线在磁场中沿着不同方向运动,观察电流表的反应。

把磁感线想象成一根根线,把导线想象成一把刀,总结闭合电路中产生电流的条件。

由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流。

 

思考:如图2,导线固定不动,移动磁铁,在电路中会产生感应电流吗?为什么?

2

生讨论总结

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。

导线、直导线、铁架台、细线等。

学生思考后回答:

1)磁体周围有磁场,利用磁体可以获得磁场。

2)电路中有电流,电路要闭合,还需要电源。

3)利用电流表来检测电路中有没有电流。

 

磁场中的导线。

观察现象,发现电流表的示数不变,说明导线在磁场中静止,电路中不会产生电流。

 

在实验中,观察到当导体沿着磁场方向运动时,电路中没有电流。当导线在磁场中水平运动、斜运动都会产生电流。

学生根据实验现象总结:

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。

 

 

学生思考得出结论:

也会产生感应电流,因为当磁体运动时,线圈相对于磁场也是运动的,并且在做切割磁感线,所以会产生感应电流。

 

可以结合磁场对电流的作用来分析实验器材和操作,体现了知识和方法的迁移。

 

 

 

培养学生观察实验、分析实验的能力。

 

 

 

 

 

 

 

 

培养学生的总结能力、语言表达能力。

 

 

 

 

 

 

 

培养分析与总结能力、物理思想迁移的能力。

重做图1所示的实验,导线在磁场中向左和向右运动,观察电流表的指针偏转情况。

固定导线不变,把把磁体向左和向右运动,观察电流表的指针偏转情况。

若把磁场方向和导体切割磁感线的运动方向同时改变,观察电流表指针偏转情况。

小结:感应电流方向与磁场方向和切割磁感线的运动方向有关,磁场方向或导线运动方向相反,则感应电流的方向会变化,而同时改变磁场和导线运动方向,则感应电流方向不变。

学生观察实验,当导线的运动方向不同的,电流表指针偏转方向不同,说明感应电流方向与切割磁感线的运动方向有关。

电流表指针偏转情况也不同,说明感应电流方向与磁场方向有关。

电流表指针偏转方向不变。

 

 

培养观察思考、分析实验能力。

在电磁感应实验中能量是如何转化的呢?实验中消耗了什么能量,获得了什么能量?

你能实际生活中机械能转化为电能的实例吗?

实验中消耗的是机械能,获得了电能,电磁感应实验中把机械能转化为电能。

发电机是把机械能转化为电能的装置。

通过分析得出电磁感应能量转化过程。

发电机

展示手摇发电机。观察手摇发电机的构造。

把手摇发电机与电流表连接起来,先慢后快的摇动把手,观察灯泡的亮暗情况。

把两个发光二极管极性相反地并联起来,接到原来灯光的位置,进行实验。观察二极光的发光情况。说明了什么问题?

这种方向不断变化的的电流叫交变电流,简称交流。

交流和直流电有什么区别?

常见的直流电源有电池、有些充电器的输出电流等。

演示:利用电池给灯泡供电和手摇发电机给灯泡供电,比较它们有什么不同。

课件播放:发电机的工作过程如下图。

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分析发电机线圈转至不同位置时,电流方向的变化。了解电磁感应产生的条件及感应电流方向与切割磁感线运动方向的关系。

总结:发电机是利用电磁感应原理制成的,从工作过程我们能看出,线圈转动一周,电流方向变化两次。

回忆:什么叫频率?单位是什么?

构造:线圈、U形磁体等。

 

 

 

 

 

学生描述看到的现象:

灯泡一闪一闪的发光,并且转速越快,灯越亮。说明电流大小与转速有关,转速越快,电流越大。

 

观察实验,二极管在交替发光,说明手摇发电产生的电流方向在变化。

 

交流电的电流方向是变化的,而直流电的电流方向不变。

 

电池是直流电源,给灯泡供电时电流大小和方向都不变,灯泡的亮度恒定。手揺发电机供电时,灯的亮度发生改变。

 

分析交流发电机的工作过程,了解线圈中感应电流方向的变化。

 

 

 

 

回忆:

频率是物体在每秒内振动的次数,本实验中线圈中的感应电流是周期性变化的。频率的单位是赫兹(Hz)。

结培养学观察能力。

 

 

 

 

 

培养学生实验分析能力。

 

 

 

 

 

 

培养学生观察实验、分析现象、得出结论的能力。

 

 

 

 

 

结合实际的发电机,知道物理与实际联系紧密。物理应用于实际。

交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数。我国电网以交流供电,频率为50Hz。根据前面的分析,我国的交流电在1s内电流方向改变了几次?

播放发电站、发电厂中电机组的工作视频,了解实际发电机是如何工作的。

讨论:发电机发电过程中能量的转化。

机械能从哪儿来?你能说出一些来源吗?

阅读课本中“科学·技术·社会”,了解磁记录的原理。了解生活中哪些地方利用了磁记录。

交流电一个周期内,电流方向改变了两次,50Hz表示1s内有50个周期,电流改变了100次。

实际的发电机也有转子和定子,大型发电机发的电,电压高、电流强,一般采用线圈不动,磁极转动的方式来发电。并且为了得到较强的磁场,还利用电磁铁来替代永磁体。

实际发电机发电时是把机械能转化为电能。

提供机械能的有内燃机、水轮机、汽轮机等。

讨论录音机是如何进行磁记录的?如何把磁带上的磁信息转化成声信息的?

培养学生利用物理知识解决实际问题的能力

 

 

把物理、技术与社会紧密联系起来,培养热爱科学的情感态度价值观。

总结5分钟)

课堂小结:

1.通过这节课你学到了什么?

2.感应电流产生的条件。

3.发电机是怎样发电的?

4.交流电与直流电的区别。

拓展:如图是一个话筒的简图,说出它是如何把声音信号转化为电信号的?

 

 

 

学生根据本课所学内容进行总结。其余同学进行补充。

 

 

 

提示:可以从电磁感应的角度来分析话筒的工作原理。

 

 

培养学生总结归纳的能力。

 

 

利用物理方法解决实际问题,加强理论联系实际。

作业布置

1.完成《动手动脑学物理》

13题。

2.思考:如图是一个扬声器的结构图,它的构成与话筒相似,有同学说可以利用扬声器作为话筒,把声音信号转化为电信号,请谈谈你的想法。

 

按要求完成。

知识巩固。

 
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