资源简介

第二十单元 电与磁
在本单元学习中：
你将学习磁场的知识，知道磁极间的相互作用，了解磁场和磁感线，知道地磁场的方向与磁极方向相反。
你将学习电生磁、磁生电。在学习电生磁时要知道电磁感应现象，产生感应电流的条件；探究磁生电的条件，进一步了解电和磁之间的相互联系。
【课时建议】
单元名称 学习内容 课 时
电与磁 1.磁现象 磁场 实验：研究磁场的方向 5
2.电生磁 实验：探究通电螺线管外部的磁场分布
3.电磁铁 电磁继电器
4.电动机 演示：通电导体在磁场中受力
5.磁生电 实验：探究什么情况下磁可以生电 演示：观察手摇发电机电流方向的变化
【学法指导】
注重基本概念和规律的理解及应用，能结合物理现象进行简单的说明。
要挖掘知识点间的联系，将本章知识用磁场串起来，形成系统的知识结构。
3. 本单元会有自己动手操作的物理实验，要正确使用仪器，记录实验数据要实事求是，学会写简明的实验报告。
4.通过了解物理知识的实际应用，提高学习物理知识的兴趣。
1 磁现象 磁场
一、磁现象
1.磁极间的相互作用
做一做 回形针能掉下来吗？
想一想 为什么会发生这样的现象？
做一做 用条形磁体靠近南北指向的小磁针，小磁针会怎样变化？
想一想 这说明了什么？
磁针在刚才的那个空间里能够指南北，到了磁铁周围的空间就不再指南北了，那么磁铁周围的空间与其它空间有什么不同呢？在磁铁周围的空间存在着一种物质，这种物质能够使磁针偏转，这种物质叫做磁场。
STSE
指南针的由来
据传说，皇帝为了打败蚩尤，制造了指南车，即史上最早的指南针。
春秋战国时发明了司南（现在战国是的司南模型是根据汉朝出图的和记载为原型做的）。宋朝是出现了指南鱼（怎么做的以及长成什么样楼主自己去了解吧）
在后来根据指南鱼发展出了指南针，就是最接近现在的指南针。战国时期，我国人民已经发现磁石指南北的特性，制出了“司南”。用司南确定准确的时间。这些说明司南在当时已在多方面得到应用。北宋初期，人们发现了人工磁化法，用天然磁石摩擦钢针，制出了指南针。以后，人们学会了把指南针固定在方位盘里，制出了罗盘针。当时的罗盘还是水罗盘，即将磁针横贯着灯芯浮在水面上。水罗盘在南宋时已得到遍使用。至于旱罗盘，我国到了明朝嘉靖年间（1522—1566）时才出现。
二、磁场
做一做 在一块玻璃板上均匀地撒一些铁屑，然后把玻璃板放在条形磁体上，轻敲玻璃板，观察铁屑分布，用磁感线描述磁场。
磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的带方向的曲线，不是客观存在的。但磁场客观存在。磁感线是立体的，不会相交，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
电磁场
研究表明地磁场的形状与条形磁体的磁场很相似。 地理两极与地磁两极并不重合。 地磁北极在地理的南极附近，地磁南极在地理的北极附近。
议一议 地磁场的方向是一直不变的嘛？
问题解决
1.在图中标出磁感线的方向和小磁针的N、S极。
2.为什么指南针总是南北指向？
2 电生磁
一、电流的磁效应
做一做 什么是质点？如下图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行。
想一想 接通电路以后，小磁针是否发生偏转？改变直导线中电流的方向，观察小磁针的变化。
议一议 思考一下通电直导线周围的磁场分布是怎样的？
二、探究通电螺线管外部的磁场分布
做一做 把螺线管接入电路中，接通电路后，将小磁针放在螺线管周围的不同位置，画出通电螺线管周围各点小磁针N极的方向，并画出通电螺线管外部的磁感线。
做一做 把电池的正负极调换，画出通电螺线管周围各点小磁针N极的方向，并画出通电螺线管外部的磁感线。
想一想 总结判断通电螺线管的极性方法。
电磁继电器
想一想 写出电磁继电器的组成部分，说出电磁继电器是如何工作的？有什么样的优点？
议一议 列举几个电磁继电器在生活中的应用。
问题解决
1. 判断下面螺线管中的N极和S极。
2.……。
……
2.据小磁针的指向，标出通电螺线管的极性和磁感线的方向，并标明电源的“+、—”极。
3 电磁铁 电磁继电器
一、电磁继电器
想一想 写出电磁继电器的组成部分，说出电磁继电器是如何工作的？
议一议 电磁继电器的优点是什么？
二、探究电磁铁的磁性强弱
做一做
①如右图，将开关S接1的位置，适当调节滑动变阻器滑片的位置，观察电磁铁吸引大头针的数目。
②断开开关，观察电磁铁能否吸引大头针。
③开关S接1的位置，适当向右调节滑动变阻器滑片的位置，电流表的示数将变 ，观察电磁铁吸引大头针的数目。
④开关S接2的位置，适当向 调节滑动变阻器滑片的位置，使电流表的示数与③步骤中的相同，观察电磁铁吸引大头针的数目。
想一想 电磁铁的磁性强弱与什么因素有关？
继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置。电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
问题解决
1.小丽要研究电磁铁的磁性强弱跟什么因素有关．现有线圈匝数分别为50匝和100匝的外形相同的电磁铁，她先后将这两个电磁铁接入图中．闭合开关S后用电磁铁吸引大头针，并移动滑动变阻器的滑片P．重复了多次实验，记录如下：
50匝的电磁铁 100匝的电磁铁
实验次数 1 2 3 4 5 6
电流表示数／A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5
吸引大头针的最多数目／枚 5 8 10 10 16 25
（1）实验中小丽是通过观察电铁 来判定其磁性强弱的。
（2）分析第1、2、3次的实验记录，会发现 相同时， 磁性越强。
（3）分析第 次的实验记录，会发现电流相同时， 磁性越强。
2.温度自动报警器的工作原理如图所示，在水银温度计的上方封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指示的温度时，红色报警灯亮，平时绿灯亮．请根据以上要求，用笔画线代替导线，完成工作电路部分的连接。
(
绿灯
红灯
绿灯
红灯
图5
)
4 电动机
一、探究感应电流产生的条件
做一做 探究磁场对电流的作用：
实验器材：磁铁、电源、导线、开关等按照如下图组装。
实验步骤：1.连接好电路，观察通电导线在磁场中的运动；
2.改变磁场方向，观察通电导线运动的方向是否变化；
3.改变电流方向，观察通电导线运动的方向是否变化。
。
做一做 把观察到的现象记录在表格中。
电流方向 磁场方向 通电导线的运动方向
想一想 根据你观察到的实验现象，你能否总结出通电导线的运动方向与哪些因素有关？
二、电动机
做一做 从能量角度来看，磁场对电流的作用，表明电能可以转化为机械能。因此科学家提出了电动机的设想。经过几十年的努力，实用的电动机的制造技术采逐渐完善。下图是电动机的模型结构，如何才能使通电线圈在磁场中持续转动？
我们知道影响通电导体受力方向的两个因素，从而得出：应该在线圈刚刚转过平衡位置时改变电流方向，或者改变磁感线方向。而要改变磁感线方向就是要及时交换磁极，显然这不容易做到；实际的直流电动机是靠及时改变电流方向来改变受力方向的。
STSE 冰箱和空调都是利用制冷压缩机达到制冷目的的。制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器。同时轴流风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器、节流机构后喷入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量。同时贯流风扇使空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后变冷的空气送向室内。如此室内空气不断循环流动，达到降低温度的目的。而压缩机的核心部件就是电动机。
电动机从发明之日起，一个多世纪以来，对人类社会的发展产生了极大的推动作用，大大提高了社会生产力水平，至今仍在整个社会机器大生产时代发挥着极为重要的作用。
科技的发展总是带动社会的变革，从而推动整个人类社会的发展。今天，我们仍然要大力发展科学技术，使有益于社会向更好的方向发展的科技成果更快、更好地应用于社会生产中，更大程度地促进社会的发展。
问题解决
1.小凌同学在学习了磁知识后,对磁现象很感兴趣。一天晚上,她在台灯下研究磁铁,偶然发现当磁铁靠近发光的台灯时,灯泡内的钨丝晃动了。
让我们和小凌同学一起来探究:
(1)提出问题:　　 　　　　　　　　　 。
(2)建立假设:①可能是磁铁对钨有吸引作用;②可能是……
(3)获得证据:小凌找来同样的钨丝,用磁铁靠近,发现钨丝不能被吸引。
(4)得出结论:钨丝晃动并不是磁铁对钨有吸引作用,而是　　　　　 。
2.如图甲所示为通电导体在磁场中的受力情况。
(1)根据图甲所示,画出图乙中导体的电流方向;
(2)画出图丙中螺线管的绕向。
5 磁生电
一、探究感应电流产生的条件
做一做 装置：导体AB、开关、小量程电流表和蹄形磁铁按照如下图组装。
实验步骤：1.让导体AB静止在磁场中，闭合开关，观察回路中是否有感应电流的存在。
2.在电路闭合时，让导体AB分别沿磁场方向运动和做切割磁感线运动，观察回路中是否有感应电流的产生。
做一做 把观察到的现象记录在表格中。
导体AB在磁场中的运动情况 是否有感应电流
静止
沿磁场方向运动（不切割磁感线）
切割磁感线运动
想一想 根据以上实验，你能否总结出产生感应电流的条件
二、发电机
做一做 1.微型电扇的结构，在微型电扇的插头处连接一个电流表，你发现了什么？用手指捏住插头的两个插脚，旋转叶片，你有什么感觉？
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。
STSE 科拉顿“跑失良机”
1825年，科拉顿做了这样一个实验，他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈，来观察在线圈中是否有电流产生。但是在实验时，科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响，他通过很长的导线把接在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里他想，反正产生的电流应该是“稳定”的（当时科学界都认为利用磁场产生的电应该是“稳定”的），插入磁铁后，如果有电流，跑到另一间房里观察也来得及就这样，科拉顿开始了实验。 跑来跑去的科拉顿
然而，无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置。科拉顿失败了。科拉顿的这个失败，是一个什么样的失败呢？后人有各种各样的议论。有人说这是一次“成功的失败”。因为科拉顿的实验装置设计得完全正确，如果磁铁磁性足够强，导线电阻不大，电流计十分灵敏，那么在科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时，电流计的指针确实是摆动了的。也就是说，电磁感应的实验是成功了，只不过科拉顿没有看见，他跑得还是“太慢”，连电流计指针往回摆也没看见，有人说，这是一次“遗憾的失败”。因为科拉顿如果有个助手在另外那间房里，或者科拉顿就把电流计放在同一间房里看得见的地方，那么成功的桂冠肯定是属于科拉顿的。有人说，这是一次“真正的失败”。因为科拉顿没能转变思想，没有从“稳态”的猜想转变到“暂态”的考虑上来，所以他想不到请个助手帮一下忙、或者把电流计拿到同一间房里来。事实也正是如此，法拉第总结了别人和他自己以前失败的教训，他决定不再固守“稳态”的猜想，终于在1831年8月，观察到了电磁感应现象。科拉顿只能留下永远的遗憾。
问题解决
1.如图所示是动圈式话筒的结构示意图。当你
对着话筒说话或唱歌时，人的声带由于 产生的声音，
通过 传播到膜片，使与膜片相连的线圈跟着一起
，线圈在磁场中的这种运动，能产生随声音的变化
而变化的 ，经放大后，通过扬声器（喇叭）还原成
声音．线圈在运动中能量的转化情况是 。
2.如图为探究“磁生电”的实验装置。
（1）闭合开关，让悬着的导体AB （选填“左右”、
“上下”、“沿A向B”或“沿B向A“）运动时，电流
表会发生偏转。
（2）若保持导体AB不动，要产生感应电流，正确的操作
是 　。 ·
（3）实验中发现电流表指针偏转不明显，为了使指针偏转明显，请你从实验装置和操作上各提一条改进建议。
装置改进： ，操作改进： 。

展开更多......

收起↑