教案示例

第七节 磁生电

教学目标

一、 知识和技能

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：能说出发电机为什么能发电；知道什么是交流电；知道发电机发电过程是能量转化的过程。

3 ． 知道我国供生产和生活用的交流电的频率是 50HZ 的意思；能把交流电和直流电区分开来。

二、 过程和方法

1 ． 探究磁生电 的条件，进一步了解电和 磁之间 的相互联系。

2 ． 观察和体验发电机是怎样发电的。

三、 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秘的科学方法。

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： 1. 通过探索概括出电磁感应。 2. 通过实验知道交流发电机的工作原理。

教学难点： 1. 由实验现象概括物理规律——电磁感应。 2. 应用原理分析问题——发电机工作原理。

教学准备：演示电流表、蹄形磁铁、导体、开关、投影、微机、挂图、手摇发电机一台、小灯泡。

教学过程

一、引入新课

重做奥斯特实验，请同学们观察后回答：

1. 此实验叫什么实验？奥斯特实验。

2. 它揭示了一个什么现象？电流周围存在着磁场，电流的磁场方向跟电流方向有关。

电流周围存在着磁场，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。

下面我们用实验来探究磁能否生电。我们先设计实验，从实验需要器材、实验条件、实验操作入手。

二、新课学习

（一）什么情况下磁能生电

1. 实验器材

实验目的：探索磁能否生电，怎样 使磁生电 ？

根据实验目的，本实验应选择哪些实验器材？为什么？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。

让学生弄清蹄形磁铁的 N 、 S 极 和磁感线的方向，然后按书上的装置安装好 ( 直导线先不要放在磁场内 ) 。

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实验器材 : 蹄形磁体、电流表、导线、直导线、铁架台、细线。

2. 实验步骤

如何做实验？其步骤又怎样呢？

我们先做如下设想：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。演示 8.5-1 所示实验

1 置闭合电路的部分导体于磁场中，且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

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上面表格里。实验完毕，提出下列问题让学生思考：

上述实验说明磁能生电吗？ ( 能 )

在什么条件下才能 产生磁生电 现象？ ( 当闭合电路的一部分导体在磁场中左右或斜着运动时 )

为什么导体在磁场中左右、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？如果把磁感线想象成一根根实实在在的线，把导线想象成一把刀，表达起来会方便些，讨论一下如何表达？

讨论分析：导体在磁场中左右、斜着运动时切割磁感线产生感应电流，而上下运动或静止时不切割磁感线，所以不产生感应电流。 )

通过此实验可得出什么结论？

学生归纳、概括后，教师板书：

1. 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。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作切割磁感应线运动。

在电磁感应现象中的为什么一定要强调“闭合电路”？如果电路 不 闭合，一部分导体在磁场中作切割磁感应线运动时就不能产生感应电流，只能产生感应电压。

讲述：电磁感应现象是英国的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，导致了发电机的发明，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。

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。

同学们观察到了什么现象？把你观察到的事实归纳总结出来。由此能得出一个什么样的结论呢？ ( 磁场方向、导体运动方向变化时，指针偏转的方向也发生变化，即电流的方向也随着变化 ) 。

3. 导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关

研究电磁感应现象中能的转化

在电磁感应现象中，导体作切割磁感线运动，注意是导体作切割磁感线“运动” :

它消耗了什么能？ ( 机械能 ) 得到了什么能？ ( 电能 ) 在电磁感应现象中实现了什么能与什么 能之间 的转化？ ( 机械能与电能的转化 )

4. 在电磁感应现象中，机械能转化为电能

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

发电机是怎样发电的呢？

继续播放课件 : 磁生电

演示实验二：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？（小灯泡发光）这说明了什么？（有感应电流产生，并通过小灯泡）再用电流表换下小灯泡，缓慢摇动大轮，请同学们判断：

当摇动转柄带动磁场中的线圈转动后，接在电路中的电流表指针会怎样摆动？是一直朝一个方向偏转，还是左右偏转？

当学生判断取得基本一致的意见（电流表指针左右摆动）后，作演示验证。这说明了什么呢？（通过电流表中的电流大小和方向是变化的）

（三）交变电流

从上面演示可以看出，发电机能发电，且发出的电的大小和方向是变化的。我们把这种 大小和方向随时间变化的电流叫做交变电流 , 简称交流。下面我们接着来学习发电机的构造是怎样的？工作原理是什么？

1. 发电机的构造：由定子和转子组成，包括磁极、线圈、铜环、电刷等。

2. 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 a → b 。

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 b → a 。

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。

在交流电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率，频率的单位是赫兹。线圈转动一周所用的时间叫周期。周期和频率是用来表示交流电特点的两个物理量。

我国供生产和生活用的交流电周期是 0.02 秒，频率是 50 赫兹。

接下来我们一起来看课本“想想做做”，通过做、想、观察得出结论。

其中第 3 题“体验发电机转速对小灯泡亮度的影响” , 这一部分内容利用多媒体课件达到提高可见度及分解构造和过程的要求。）

①实际发电机也是由转子（转动部分）和定子（固定部分）组成。

②大型发电机一般采取线圈不动，磁极旋转的方式来发电。

③发电机发电过程是把机械能转化为电能。

同学们学了这一节内容，回去除了可以调查身边的发电机以外，还可以发挥你们的想象力，思考“如何利用身边的能源来发电？”甚至试验其可行性。

三、小结

我们现在一起来对这节课的内容进行小结。

四、板书设计

第五节 磁生电

一、磁能否生电，怎样 使磁生电

1. 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。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作切割磁感应线运动。

3. 导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关。

4. 在电磁感应现象中，机械能转化为电能。

二、发电机

1. 发电机的构造：由定子和转子组成，包括磁极、线圈、铜环、电刷等。

2. 发电机的工作过程 : 线圈转动一周，电流方向变化两次。

三、交变电流

1. 交变电流：大小和方向随时间变化的电流叫做交变电流 , 简称交流。

2. 频率：电流在每秒内周期性变化的次数，叫做频率，频率的单位是赫兹。

3. 周期：线圈转动一周所用的时间，叫做周期。

4. 我国供生产和生活用的交流电周期是 0.02 秒，频率是 50 赫兹。 即一秒内有 50 周期，电流方向变化 100 次 。