20.5.磁生电课题20.5磁生电教学目标【知识与技能】1知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件。2知道发电机的原理，知道发电机的能量转化。3知道什么是交变电流，能区别交流与直流。【过程与方法】1经历探究磁生电条件的过程，提高学生观察分析能力及概括能力。2培养将科学技术应用于日常生活的意识和能力。【情感态度与价值观】1认识自然现象之间是相互联系的，进一步了解探索自然奥妙的科学方法；2认识任何创造发明的基础是科学探索的成果，初步具有创造发明的意识。教学重点电磁感应现象产生的条件；发电机的工作原理。 教学难点发电机的工作原理。 器材手摇发电机模型、电源、开关、导线、蹄形磁铁、真金属棒、线圈、铁架台等。教学过程教 学 内 容 与 师 生 活 动设计意图一、创设情景，提出问题导入新课：奥斯特实验说明了什么？奥斯特实验说明了通电导体周围存在着磁场。（电能生磁）追问：反过来想，磁能否生电呢？1831年，英国伟大的物理学家法拉第，在长达10余年的探索后，就实现了这一愿望。依据他的成就发明的发电机，开辟了电气化时代。图片展示：水力发电站、火力发电站，风能发电站。电能在当今社会可谓是必不可少，发电站是如何产生巨大的电能的呢？二、探究性活动：什么情况下磁可以生电1、让学生依据教师的引导设计实验装置，引导问题(让学生讨论回答）:问题一：既然探究磁生电，一定离不开磁场，那么，选择什么样的磁体好呢？联想通电导体的受力实验，讨论回答：选用蹄形磁体。问题二：假设能够磁生电，必须具备怎样的电路呢？讨论回答：不要电源的闭合电路，为电流提供路径。问题三：如何验证是否有电流存在呢？ 讨论回答：串联小灯泡。但是当电流很弱时，不会发光，无法观察现象；串联普通电流表。因不知电流方向，无法正确连线；串联灵敏电流表。电流弱时，指针也会摆动，且接线时不分正负接线柱，同时，根据指针摆动方向，还可以判断电流方向。引导学生猜想磁生电需具备的条件。如：闭合电路在磁场中静止即可；磁体的磁性要足够强；部分导体在磁场中要运动等。2、设计实验步骤：将部分导线ab放置于磁场中，保持导线与磁场的相对静止，观察灵敏电流表指针。更换强磁体，增强磁场强度，仍保持导线ab与磁场的相对静止，观察灵敏电流表指针。保持磁场不变，将导线ab上下移动（平行于磁感线方向），观察灵敏电流表指针。保持磁场不变，将导线ab左右移动（与磁感线方向垂直），观察灵敏电流表指针。保持磁场不变，将导线ab与磁感线方向相交方向移动，观察灵敏电流表指针。1、 操作实验：按以上步骤，尝试性操作实验，让学生观察发生的实验现象并记录。导线与磁场运动情况电流计指针摆动情况导线ab放置于磁场中相对静止基本不动导线ab放置于强磁场中相对静止基本不动导线ab放置于磁场中ab平行于磁感线运动（上）基本不动导线ab放置于磁场中ab平行于磁感线运动（下）基本不动导线ab放置于磁场中ab垂直于磁感线运动（左）向左摆动导线ab放置于磁场中ab垂直于磁感线运动（右）向右摆动导线ab放置于磁场中ab在磁场所中斜向运动摆动2、 学生尝试性总结后，引导性告知学生，步骤中的运动情形，就像是“刀割线”。进而总结出产生电流的条件。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。这种现象，称为电磁感应现象。此时产生的电流，称为感应电流。5、探究新问题：实验中我们发现，产生电流时，指针是来回摆动的，这说明什么？是什么影响到了电流方向呢？还有其他的影响因素吗？猜想后探究：重复以上实验步骤，改变导线ab运动方向，对调磁极，改变磁感线的方向，观察电流表的指针偏转方向变化。学生观察讨论总结出：感应电流的方向跟导体切割磁感线方向和磁感线方向有关。三、发电机1、展示并演示手摇式发电机，注意观察灯泡是否发光。（由慢到快摇动摇把，会发现灯泡发光，逐渐变亮）2让学生观察手摇发电机构造：转子、定子、铜环、电刷等。说明：转子在定子中旋转，完成切割磁感线运动。铜环、电刷的配合，既始终形成通路，又避免了导线的缠绕，向外输送电流。3.观察发电机转速对灯泡亮度的影响：加快转动速度时，灯泡会变得越亮，现象很明显。这表明：加快切割磁感线的速度，电流会变大。（机械能转化为电能）4.检验手摇发电机电流方向的变化：a.将灯泡换成灵敏电流表，慢摇发电机，会发现：指针来回摆动；b.把两个发光二极管极性相反的并联起来，串联接入电路中，摇动摇把，会发现交替发光。这些都说明产生的电流其方向在发生规律性的改变。总结：电流方向周期性变化的电流叫交变电流，简称交流。这和电池供电电流不同，电池供电电流方向总是从电池的正极流向负极，方向不变，称为直流。我国电网采用交流供电，频率为50Hz。5、提出问题：这台发电机为我们提供了交流电，原理是什么呢？为什么电流方向还会发生规律性的改变呢？播放动画：播放发电机发电时，线圈两个边框切割磁感线的慢动作动画。发电机原理：电磁感应现象。展示发电机原理图，让学生仔细观察分析：两个边框在同样的磁场中切割运动方向总是相反的，这正好在闭合通路中形成向外输送电流。但是，当线圈转过线圈平面与磁感线垂直的位置时，两个边框切割运动方向都发生了改变。因此，产生的电流方向也都发生了改变。于是电路中的电流方向出现周期性的变化。6、 播放视频：自制涡轮发电机。根据内容提出思考问题，由学生讨论后回答：大型发电机组为什么用多组线圈？（增大输出电流）。定子和转子各是什么？（线圈为定子，磁极为转较强的磁场是怎样获得的？（永磁体改为电磁体）。发电机的能量转化是什么？（发电机的能量转化：机械能转化为电能）。创造课堂情景，激发学生学习兴趣，引入新课。引导学生一步步进入电磁感应的学习。经历整个探究过程。引导猜想，培养学生猜想能力。让学生经历探究过程，培养学生实事求是的科学态度。让学生设计数据记录表格，正确记录实验现象，培养分析实验、总结实验结论的能力。创设情景，提出问题，让学生观察思考讨论，并总结出结论。培养学生观察分析能力。开扩学生视野，知道电磁感应现象的应用。让学生从物理走向社会，感受物理学在生活中的巨大作用。培养学生，让学生知道任何创造发明的基础都是科学探索的成果。课堂小结回顾本节知识点：1、 什么是电磁感应现象?产生感应电流的条件是什么?感应电流的方向与什么方向有关?2、 发电机的原理是什么?发电机中能量转化情况如何?3、 什么是交流电?我国交流电的频率和周期分别是多少?板书设计20.5磁生电一、电磁感应1、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。这种现象，称为电磁感应现象。此时产生的电流，称为感应电流。2、感应电流的方向跟导体切割磁感线方向和磁感线方向有关。二、发电机1、发电机构造：转子、定子、铜环、电刷等。2、发电机原理：电磁感应现象。3、发电机的能量转化：机械能转化为电能）。课堂训练1.在央视2套“是真的吗”栏目中，一位网友演示了一把如图所示的“铜丝琴”；他将一根张紧的铜丝两端与扬声器接通，铜丝旁边放置一块磁铁，用手指拨动铜丝，就能使扬声器发声，演奏出优美的乐曲。这个声音是（D）A振动的铜丝直接发出的 B空气振动而发出的 C通电铜丝在磁场中受力振动而发出的 D振动的铜丝切割磁感线产生感应电流使扬声器发出的2. 图为交流发电机原理图，线圈在磁场中转动，则（B）A两磁极间的磁场方向向左B线圈在磁场中切割磁感线 C通过灯泡的电流方向不变 D线圈一定不受磁场力作用 3. 如图是研究产生感应电流的实验，下列说法正确的是（B）A只要导体AB在磁场中运动，电流表的指针就会发生偏转 B对调两个磁极方向，电流表的指针偏转方向发生改变 C改变导体AB切割磁感线的方向， 电流表的指针偏转方向不发生改变 D电磁感应是把电能转化成机械能 4.中央电视台“加油向未来”某期节目中，有一项比赛，两个小组利用完全相同的设备，通过骑车发电来烤熟两个一样的面包，首先烤熟面包的小组获胜，以下判断正确的是（ C）A骑车发电利用了电流的磁效应 B骑车发电利用了磁场对电流的作用 C获胜小组获得的电流要大些 D两个小组烤熟面包用的发热体是串联的 5. 如图所示，两根绝缘细线悬挂着的导体ab，放在U形磁铁中央，ab两端连接着导线。在虚线框中接入某种实验器材可进行相应的实验探究。下列说法中正确的是（A）A接入电流表可探究电磁感应现象，与发电机原理相同 B接入电流表可探究通电导体在磁场中受力，与发电机原理相同C接入电源可探究电磁感应现象，与电动机原理相同 D接入电源可探究通电导体在磁场中受力，与发电机原理相同 6. 科学家经过长期研究，发现了电和磁有密切的联系，其中两项重要的科学探究如图甲、乙所示，下列关于这两项科学探究的说法正确的是 （B）A甲图实验探究磁场对通电导线的作用 B乙图实验所揭示的原理可制成电动机 C甲图中导体棒ab只要运动，电路中就会产生电流 D乙图中若只将磁体的两极对调，导体棒ab的运动方向不改变 作业布置1.课后P142“动手动脑学物理”第1、2、4题2.调查生活中还有哪些地方用到了发电机