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20.5 磁生电
【学习目标】
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；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的含义；能区分交流电和直流电。
【教学重难点】
重点：通过实验探究认识电磁感应现象，发现磁生电的条件。
难点：交流发电机的工作过程。
【教学方法】讨论法、启发法。
【教学过程】
（一）新课导入：
1．科幻故事：科学家带领科考队员乘飞机环地球自西向东考察时，遇到能源不足的问题，科学家巧妙地利用长导线和一个金属球，借地球这个大磁场感应出来电能，为什么能产生电？
2．多媒体展示各种发电机，提出问题：现在我们所用的发电机可以产生电，它是如何产生电的？它的工作原理是什么？什么条件下才能生电？
前面我们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？
（二）新课讲授：
(一)什么情况下磁能生电
教师提出问题：1.由奥斯特实验可知，当导线中有电流时，小磁针会转动，如果我们让小磁针转动，导体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，从而使导体发生运动，如果让导体在磁场中运动，导体中会不会产生电流呢？
学生认真思考后回答：磁能生电，并连接此实验的装置。
学生以小组为单位，按照如图所示的装置，探究在什么情况下才能产生电流
教师引导学生结合“奥斯特实验和电动机原理”，进行实验设计并进行实验：
(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，观察电流表的指针是否偏转。
(2)让直导线在蹄形磁体中上、下运动，观察电流表指针是否偏转。
(3)将直导线在磁场中左右运动，观察电流表指针是否偏转。
(4)将直导线在磁场中斜着运动，观察电流表指针是否偏转。
教师提示：实验产生的电流很小，用实验室常用的灯泡和电流表不容易观察，所以采用更灵敏的电流表，即灵敏电流计。
提醒学生仔细观察灵敏电流计的变化并进行记录。
次数 磁场方向 导线运动方向 电流表指针是否偏转
1
2
3
4
结合实验记录的结果，教师提问：在什么情况下磁能生电？
教师引导学生：如果把磁感线想象成一根实实在在的线，把导线想象成一把刀，表达起来会方便些，师生讨论如何表达。
师生共同总结得出：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(如教材图20.5－2)。这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象，是一种电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。
教师简单介绍法拉第的有关资料：电磁感应现象是英国的物理学家法拉第发现的，他经过10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现象之间的联系，根据这个发现，后来发明了发电机，开辟了电气化的时代，所以电磁感应现象的发现具有划时代的意义。
(二)发电机
1．发电机
教师展示手摇发电机的实物。
教师请学生认真观察：磁极是什么形状的？线圈是通过哪些装置和灯泡起来的？摇把是通过什么带动线圈转动起来的？
演示实验：
(1)把手摇发电机跟小灯泡连接起来，摇动手柄使线圈在磁场中快速转动，让学生观察小灯泡的发光情况；改变转速，观察转速和灯泡亮度的关系。
(2)取下灯泡，换上灵敏电流计，慢慢摇动发电机手柄，指导学生观察灵敏电流计指针偏转情况。
教师引导学生思考以下问题：
(1)电路中为什么会产生电流，是怎样产生电流的？
(2)电流计的指针为什么发生左右摆动？说明了什么？
(3)电流的大小和方向的变化与什么因素有关？
以小组为单位，学生讨论分析。师生共同归纳总结出发电机的原理，通过分析灵敏电流计的指针来回摆动，得出交变电流和直流的概念。
学生自主学习教材相关知识，了解交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数，我国电网以交流供电，频率是50 Hz。
2．发电机的构造
展示发电机模型。
学生认真观察并回答：它是由磁体、线圈、滑环、电刷组成的，与电动机相似且没有电动机的换向器。
发电机工作过程：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，所以它们产生的感应电流方向也不同，这正好使线圈沿某一方向向外流出电流，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°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。
3．发电机的能量转化过程
引导学生思考：刚才实验中没有电源但灵敏电流计的指针偏转了，电能是从何而来的呢？
学生小组讨论分析得出：发电机发电的过程是把机械能转化为电能，实际发电是由其他形式的能转化为电能的。
[知识拓展]动圈式话筒的工作原理
当对着话筒说话或唱歌时，产生的声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生感应电流，这种感应电流随着声音的变化而变化，经过放大后，通过扬声器还原成声音。
（三）课堂练习：
1．下列装置中是利用电磁感应原理工作的是(　　)
A．电动机　　 　 　B．话筒
C．电磁继电器　 　 D．扬声器
2．小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微风电风扇居然变成了“发电机”。关于该实验，下列说法正确的是(　　)
A．电风扇发电的原理是电磁感应
B．电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
C．电风扇发电过程是把电能转化为机械能
D．小灯泡发光是把光能转化为电能
3．(1)如图甲所示，当悬挂着的导体棒ab在磁场中左右运动时，观察到小量程电流表的指针会摆动，随着对这种现象的深入研究，人们发明制造了________机，实现了________能向电能的转化。
(2)如图乙是一种“手摇充电式电筒”，握住它上下摇动就能自动充电。从透明外壳可观察到内部有固定线圈；摇动时可感觉到内部有一个物块在来回滑动，据此猜测，这种电筒的制造原理是________，其中那个滑动的物块是________。
甲　　　　 　 　 　乙
【答案】1.B　2.A　3.(1)发电　机械　(2)电磁感应现象　磁铁
（四）课堂小结：
与学生一起归纳本节课学习的主要内容：1.电磁感应、感应电流；2．发电机。
（五）作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
第5节　磁生电
(一)什么情况下磁能生电
1．电磁感应：由于导体在磁场中运动而产生电流的现象
2．感应电流：在电磁感应中产生的电流
(二)发电机
1．我国交变电流的频率为50 Hz
2．发电机由转子和定子两部分组成
3．发电机工作时将机械能转化为电能
【课后反思】
本节课重视探究实验教学，在“什么情况下磁能生电”的实验中充分讨论实验方案，认真观察实验现象，在感性认识的基础上引导学生分析概括出“磁生电”的条件，有效地突出了重点。

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