资源简介

《§16.5电磁感应 发电机》研学案
学校： 设计教师： 设计时间
【教学目标】
1. 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）知道感应电流的方向跟磁场方向和切割磁感线的运动方向有关；
（3）了解发电机的工作原理，知道发电机发电时的能量转化形式，知道我国生产、生活中所用交流电的频率是50Hz，能区分直流电和交流电；
（4）了解电能的输送和高压输电的原理．
2. 过程和方法
（1）通过探究感应电流产生的过程，认识电现象与磁现象的密切联系，了解探索自然奥秘的科学方法；
（2）体验发电机发电的过程．
3. 情感态度与价值观
（1）认识到一切发明创造的基础都是科学探究，初步形成创造发明的意识；
（2）了解科学的发展历程，学习科学家勇于探索、不畏艰难的精神．
【教学重难点】
1. 重点：产生感应电流的条件；影响感应电流方向的因素；交流发电机的原理．
2. 难点：产生感应电流的条件；影响感应电流方向的因素．
【教法学法】
科学探究法、讲授法
【教学器材】
微型电风扇、发光二极管、蹄形磁体、灵敏电流计、导体、开关、手摇发电机模型等
【教学过程】
一、新课导入
回顾：奥斯特实验说明了什么？会给你什么启示？
启示：电能生磁，磁能否生电呢？（逆向思维）
同理：通电导体在磁场中会受力运动，逆向思维你觉得怎样才能磁生电呢？
二、新课教学
（一）电磁感应
1．活动16.9：观察“磁生电”现象
（1）观察微型电扇的结构，其内部主要由磁体和线圈组成；
（2）在微型电扇的插头处接一个发光的二极管，用手旋转叶片，你会发现什么现象？
（3）如果用手指捏紧插头的两极，旋转叶片，你有什么感觉？以上现象说明了什么？
2．电磁感应
（1）利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象．电磁感应产生的电流叫做感应电流．
（2）1831年，英国物理学家法拉第发现电磁感应现象．
3．活动16.10：探究感应电流产生的条件
（1）如何判断是否有电流产生？
灵敏电流计又称为小量程电流表，可以测量几十微安到几毫安的微弱电流．
（2）实验中电路处于什么状态？
（3）连接成如图所示的电路，沿不同方向运动导体ab，观察灵敏电流计指针的偏转情况．
实验结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流．
（4）感应电流的方向与哪些因素有关？实验探究．
改变磁场方向或改变切割磁感线的运动方向，感应电流的方向就会改变，即感应电流的方向与磁场方向和切割磁感线的运动方向有关．
（5）感应电流的大小与磁场强弱和切割磁感线的速度有关．
（二）发电机
1．发电机的工作原理：电磁感应现象．
2．能量转化：发电机工作时，将机械能转化为电能．
3．活动16.11：观察手摇发电机发电
（1）手摇发电机主要由磁体和线圈等组成；
（2）摇动手柄时，小电灯会发光，说明电路中有电流；
（3）将小电灯换成小量程电流表，缓缓地摇动手柄，小量程电流表的指针左右摆动，这表明线圈在磁场中转动时所产生的感应电流的大小和方向随时间发生周期性变化,这种电流叫做交变电流．
（4）我国家庭电路的交流电频率为50Hz，周期为0.02s，电流方向1个周期内改变2次，电流方向1s内改变100次．
（三）电能的输送
远距离输电采用高压输电，这样做的好处是可以大大减少输电线上电能的损耗．
四、直流电动机和交流发电机的区别
直流电动机 交流发电机
实质
构造
原理
能量转化
外部电路中的电流
三、新知应用
1．英国物理学家 经过长期探索，发现了 现象．他的发现，实现了 的愿望，进一步揭示了 现象和 现象之间的联系.
2．如图1所示，实验时，要使灵敏电流计的指针摆动，应先 ，然后让导线ab (选填“上下”或“左右”)运动．
3．根据图2甲所示的现象为原理可以制成 机，根据图2乙所示的现象为原理可以制成 机（以上两空均选填“发电”或“电动”）．
4．如图是探究“电磁感应现象”的实验装置．闭合开关后，下列操作能使灵敏电流表指针发生偏转的是( )
A.磁体、导体AB均保持不动
B. 磁体不动，导体AB沿竖直方向上下运动
C.导体AB不动，磁体沿竖直方向上下运动
D.磁体不动，导体AB沿水平方向左右运动
5. 下图是某小组的同学探究感应电流方向与哪些因素有关的实验情景(图中箭头表示导体的运动方向)．下列说法正确的是( )
A.比较图甲和图乙可知，感应电流的方向与磁场方向有关
B.比较图乙和图丙可知，感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向无关
C.比较图甲和图丙可知，感应电流的方向与磁场方向无关
D.由图丁可以得出，感应电流的方向与导体是否运动无关
6．下列电器对应的工作原理正确的是（ ）
A.发电机——电流磁效应 B.电动机——磁场对通电线圈的作用
C.电磁铁——电磁感应 D.电磁继电器——电流的热效应
7．如图3所示的四幅实验图，下列表述中正确的是（ ）
A.图（甲）是研究电磁铁磁性强弱与电流大小关系
B.图（乙）是演示电磁感应现象
C.图（丙）是研究磁场对电流的作用
D.图（丁）是研究电流的磁场
8. 如图4所示是交流发电机的示意图，图中所画
abcd是 ;K、L是 ;A、B
是 ;N、S是 ．线圈所在
磁场的磁感线水平向 ，当线圈顺时
针转动时，ab边向下运动， (填“能”
或“不能”)切割磁感线， (填“会”
或“不会”)产生感应电流；cd边向上运动，
(填“能”或“不能”)切割磁感线，
(填“会”或“不会”)产生感应电流．
四、课后作业
1．图甲中的a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合回路的一部分．它在图乙所示各磁场中水平运动时，哪种情况不会产生感应电流( )
2. 小华根据如图5所示的原理，制作了一台小型风力发电机，用以辅助照明．他发现发电机工作时，灯泡发光较暗，下列措施不能增加灯泡亮度的是( )
A．把铜线圈换成铁线圈 B．换用磁性较强的磁体
C．提高线圈的转动速度 D．换用匝数较多的线圈
图 5 图 6
3．如图6是一种充电鞋垫的结构示意图．当人走动时，会驱动磁性转子旋转，使线圈中产生电流，产生的电流进入鞋面上的锂聚合物电池．这种充电鞋垫的工作原理是( )
A.电磁感应现象 B电流的磁效应
C.磁极间的相互作用 D.通电线圈在磁场里受力转动
4. 图7甲是发电机原理的示意图，图7乙中的“○”表示图甲中的线圈在磁场中分别转动到1～4位置时导线ab的位置，运动方向已用箭头标出，下列说法正确的是( )
A图甲的电路中没有电源 B.在位置1时，电路中不会产生感应电流
C.发电机产生的电流方向不变 D.在位置2时，电路中不会产生感应电流
图 7 图 8
5. 刷卡机广泛应用于银行、超市等．如图8所示的POS刷长机读出信息的原理是当带有磁条的信用卡在刷卡机上刷过时，刷卡机的检测头就会产生感应电流，便可读出磁条上的信息．下列装置的工作原理与刷卡机读取信息原理相同的是( )
6. 将电动机与小灯泡按如图9所示的电路连接，在电动机转轴上绕线，然后用力拉线，使电动机转动．在电动机转动的过程中，小灯泡发光．关于此现象，下列说法正确的是( )
①电产生了磁，使电动机转动
②磁产生了电，使小灯泡发光
③电动机是电源
④转速越快，灯泡越亮
A.①②③ B.①③④ C.①②④ D.②③④
7. 将两个电流表(主要部件是永久磁铁和带有指针的线圈)G1和G2用导线连接起来，如图10所示．当拨动G1的指针时，观察到G2的指针也会随之摆动，下列说法正确的是( )
A. G1利用了电流的磁效应 B. G1利用电磁感应产生了电流
C. G2的指针摆动幅度一定大于G1 D. G2相当于电动机
图 9 图 10 图 11
8. 在探究产生感应电流的条件时，小东采用了如图11所示的实验装置．闭合开关后，小东左右移动金属棒AB，均未发现电流表的指针发生偏转．经检查，全部实验器材均无故障且连接无误．请你猜想电流表指针不偏转的原因是 ，写出检验猜想的方法: ．
9. 如图12所示是动圈式话筒构造示意图．当你对着话筒说话时，产生的声音使膜片带动线圈一起 ，能产生随着声音的变化而变化的 ，经放大后，再通过扬声器还原成声音．与动圈式话筒原理相似的是 (填“电动机”或“发电机”)．
图 12
10. 如图13所示，用漆包线绕成矩形线圈，将线圈两端的导线拉直并用刀将漆全部刮掉，作为转动轴，将线圈放在金属支架上，在它下面放一块小磁体，用纸做一个小风车固定在转动轴上，将装置与小量程电流表相连，使小风车转动，可观察到 的现象，说明电路中有电流产生，此过程中 能转化为电能．若将电流表换成干电池接入电路，线圈 (填“能”或“不能”)持续转动．
11. 如图是研究电磁感应现象的实验图，在实验时，让矩形线框在水平方向上作切割磁感线运动，并观察电流计示数，实验数据记录如下：
次 数 磁场 线圈匝数 速度m/s- 运动方向 感应电流/mA
① 强 10 5 左 20
② 强 20 5 左 40
③ 强 30 5 右 60(反向)
④ 强 30 10 左 120
⑤ 弱 30 5 左 20
⑥ 强 30 5 左 60
(1)通过比较 可以得出结论：感应电流大小与线圈匝数有关．
(2)通过比较⑤与⑥可以得出结论: ．
(3)通过比较③与⑥可以得出结论：在确保垂直切割时，感应电流的大小与切割磁感线的运动方向 (填：“有关”或“无关”)．
(4)还可以通过比较 与 得出结论: ．
参考答案
三、新知应用
1．法拉第 电磁感应 磁生电 电 磁
2．闭合开关 左右
3．发电 电动
4．D
5．A
6．B
7．D
8．线圈 铜滑环 电刷 磁体 右 能 会 能 会
四、课后作业
1. B
2. A
3. A
4. B
5. C
6. D
7. B
8. 感应电流太小 将电流表更换为灵敏电流表再进行实验
9. 振动 电流 发电机
10. 电流表指针偏转 机械 不能
11. (l) ①②⑥
(2)当线圈匝数和切割磁感线的运动速度一定时，磁场越强，感应电流越大
(3)无关
(4)③ ⑥ 感应电流的方向与切割磁感线的运动方向有关
图 2
图1
图 3
图 4
图 13
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