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引导学生在学习物理知识及其实际应用的同时,初步了解物理学对科学技术发展、人类文明和社会进步等方面的重大作用。在主动学习的过程中,培养学生发现问题、分析现象、得到科学结论的能力,提高运用所学知识解释物理现象的水平。下面是小学生作文网www.zzxu.cn 为大家整理的磁生电教学设计,供大家参考。(一)磁生电教学设计
《磁生电》教学设计 河北省武安市实验中学 李子明
第九章:电与磁 第七节:磁生电
学习
目标
知识目标:
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50 Hz的意思;能把交流电和直流电区分开来。
能力目标:
1.通过探究磁生电的条件,进一步了解电和磁之间的相互联系,提高学生观察能力、分析概括能力和联系简单现象探索物理规律的能力;
2.观察和体验发电机是怎样发电的,提高学生应用知识分析和解决问题的能力。
情感目标:
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。
学习重点
电磁感应现象产生的条件;发电机的工作原理。
学习难点
发电机的工作原理。
教具与
媒体
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
程
序
内容与教师活动
学生活动
设计
依据
一、创设情境,引入新课(3min)
〖师〗由以前学过的奥斯特实验说明电可以生磁,那么反过来磁能不能生电呢?
现在我们所用的发电机是可以产生电,它是由磁产生的吗?它的工作原理是什么,什么条件下才能生电?今天我们就研究这个问题?(板书课题)
二、进入新课,科学探究
(一)什么情况下磁可以生电(12min)
1.由奥斯特实验,当导线中能有电流时,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?
2.通电导线在磁场中会受到力的作用,从而使导体发生了运动,那么反过来,如果让导体在磁场中先运动,导体中会不会产生电流呢?
3.【实验】课本图8.5—1所示的装置,探究在什么情况下才能产生电流。
学生回答
学生思考
学生回答
学生观察
培养辩证看问题的习惯
反过来思考习惯的培养
4.尝试的角度
(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,这说明没有产生电流;
(3)将直导线在磁场中左右运动,电流表指针发生了偏转,说明导线中产生了电流。
(4)将直导线在磁场中斜着运动,电流表指针也发生了偏转,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,则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。
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。
5.【视频】电磁感应现象。
(二)发电机(12min)
1.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?
〖实验〗用电流表换下小灯泡,缓慢摇动大轮,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。
2.为什么会是这样的呢?
(1)【发电机的构造】
看书后回答:发电机是由哪几部分组成的?
它是由磁体、线圈、滑环、电刷组成。与电动机相似,但没有电动机的换向器。
(2)【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,且切割的方向不同,所以它们主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,所以还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。
(三)交流电(6min)
1.概念:线圈转动一周,电流方向变化两次,所发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电流,简称交流。
2.频率: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,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8.5—4所示的发电机发出的是交流电,因为线圈本身产生的就是大不上、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。
(四)实际发电机的构造(5min)
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;实际发电是由其它形式的能转化为电能的。
(五)话筒的原理(5min)
作用:把振动的声音变成变化的电流。
原理:振动声音的运动在磁场中切割磁感线,这样线圈中就产生了变化的电流。
学生观察
师生讨论
学生观察
回答
师生讨论
师生讨论
学生计算
师生讨论
学生回答
尝试失败不一定都是坏事,起码知道这样做是不行的
对学生进行科学史的教育
先由直观的现象吸起讨论的话题
原理图直观、明了,能让学生看得更清楚
工作原理以简约为主,主要针对一个原理图说明一下大致的过程即可
把它与演示的现象、照明电路结合起来是不难理解的
体现了了从物理走社会
小
结
这节课我们学习了磁生电的知识,认识了电磁感应现象,了解了发电机的构造、原理和工作过程,知道了交流电的一些基本常识。
磁能生电是有条件的,即当导体切割磁感线时能产生感应电流,这时是机械能转化为电能;发电机就是根据这样的原理而制成的,发电机由磁体、线圈、滑环、电刷组成,当线圈在磁场中转动时,线圈两边的导体做切割磁感线运动,则线圈中就产生了感应电流,由于线圈的转动,线圈产生的电流大小和方向都在改变,这样的电流我们叫做交流电,把这样的电流直接输送出来的发电机就是交流发电机,如果输出时通过一个换向器,则就成了直流发电机。
(二)磁生电教学设计
第七节 磁生电 教学设计(1课时)
天荣中学 黎燕萍
一、教学目标
1.知识与技能
•知道电磁感应现象,知道产生感应电流的条件。
•知道发电机的原理,能说出发电机为什么能发电,知道发电机发电过程的能量转化。
•知道什么是交流电,知道我国供生产和和生活用的交流电的频率,能把交流电和直流电区分开来。
2.过程和方法
•探究磁生电的条件,进一步了解点和磁之间的相互联系。
•观察和体验发电机是怎样发电的。
3.情感、态度与价值观
•认识自然现象之间是相互联系的,认识科学研究方法的重要性。
•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。
二、重点和难点
1.重点:通过探究实验,认识电磁感应现象和感应电流,发现磁生电的条件。
2.难点:引导学生设计实验,连接电路,在探究过程中发现磁生电的条件。
三、学生情况分析
学生刚掌握电能生磁的理论并了解电动机的工作原理,所以在教授时采用逆向思维,思考磁生电的现象并了解发电机的原理。另外,由于知识有限,学生在设计探究实验时考虑缺乏全面思考,通过法拉第和科拉顿两位科学家实验设计的对比,让学生亲自完善实际方案,培养学生周全思考的能力。
四、实验器材
学生实验:踢形磁铁,导体,开关,电流表
演示实验:演示电流表,手摇发电机
五、教学过程
教师活动 学生活动 说明
引入
演示:奥斯特实验
让学生复习电流能够产生磁场
引导学生逆向思考:磁场能否产生电流?
回忆复习旧知识
逆向思考猜想
温故知新,以旧知识逆向思考引出新知识,培养逆向思维
新课
一. 什么情况下磁能生电
1.磁场能够产生电流吗?
提问:①什么情况下磁能生电?②要使磁能生电须哪些器材?③怎样连接器材?
2.由教材P78的9.7-1所示的装置进行实验探究:导体在磁场中运动产生电流的实验。
3.实验表格见附图
4.实验结果分析:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,就有感应电流产生。
5.介绍法拉第发现电磁感应现象的历史,并与瑞士物理学家科拉顿的实验相比较,分析科拉顿失之交臂的原因,并为其改善实验方案。
二.发电机
1.用课件介绍发电机的构造
师:①磁极是什么形状?②线圈是通过哪些装置和灯泡连接起来?③摇把是通过什么带动线圈转起来的?
2.实验演示:把手摇发电机与电流表连接起来观察电表指针情况。
师:当线圈在磁场中转动时,灯泡和电流表的情况有什么变化?
师:指针摆动的次数和线圈转动的次数有什么关系?
(三)磁生电教学设计
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)。
播放课件:磁生电 由北京国之源软件技术有限公司提供
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
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