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/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理学科
电与磁
第六节　探究产生感应电流的条件
教 材 解 读 　本节内容是本章知识结构的核心。主要内容有电磁感应现象及产生感应电流的条件、动圈式话筒的原理、发电机的结构及工作原理。在教学过程中应使学生能够区分发电机和电动机结构上的区别,知道我国电网供应交流电的频率,并能从能量的观点分析发电机的工作过程。
学 习 目 标 物理观念 　1.知道电磁感应现象及产生感应电流的条件。 　2.知道感应电流的方向与导体运动方向和磁感线方向有关。 　3.了解动圈式话筒的结构和原理。 　4.了解发电机的结构,知道发电机是根据电磁感应现象制成的,它是把机械能转化为电能的装置。 　5.知道什么是交流电;知道我国供生产和生活使用的交流电的频率;能把交流电和直流电区分开来。
科学思维 　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。
科学探究 　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,提高学生的观察能力、分析概括能力和联系简单现象探索物理规律的能力。
科学态度 与责任 　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.认识任何发明创造的基础都是科学探索的成果,初步具有发明创造的意识。 　3.通过电磁感应现象的学习,感受到科学的对称、和谐的美感。
重 点 难 点 　重点:电磁感应及交流发电机的工作原理。 　难点:电磁感应、应用电磁感应分析发电机的工作原理。
(续表)
合 作 探 究 　探究课题:探究产生感应电流的条件 　提出问题:如课本P171页图14.6-2所示,电流表指针发生偏转,必须满足什么条件 　学生活动:动手做实验,并观察电流表指针偏转情况。 　1.保持线圈和磁体都不动; 　2.磁体不动,使线框底边ab左右运动; 　3.使线框底边ab竖直向上或竖直向下运动,并不切割磁感动; 　4.使线框底边ab沿其他方向运动; 　5.保持线框底边ab使磁体沿不同方向运动。 　现场指导:教师巡回指导强调学生记录电流表指针是否偏转,有什么规律。 　归纳总结:产生感应电流的条件 　1.闭合电路; 　2.部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
备课资料 　word版电子教案、匹配的课件见电子资源
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 奥斯特实验将电和磁联系起来。 电→磁　应用:电动机 那么,磁能否产生电呢 思考、交流 运用逆向思维,引入新课。
【探究新知】 一、电磁感应现象 探究活动:什么情况下磁能生电 思考:要探究磁生电需要哪些器材 ①用什么实验器材最方便获得磁场 ②用什么实验器材检测电流 ③要把电流表接入电路需要哪些器材 思考、实验、交流、回答 思考设置的问题,引导学生步步深入。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
现象: 实验器材情况指针摆动情况电路图　开关断开,电路断路,无论导体做何种运动不摆动　开关闭合,电路接通,导体始终保持静止不摆动　开关闭合,电路接通,导体上下运动不摆动　开关闭合,电路接通,导体前后运动不摆动　开关闭合,电路接通,导体左右运动摆动
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,导体中就产生电流,这种现象叫电磁感应现象,产生的电流叫感应电流。 电磁感应现象是由英国物理学家法拉第发现的。是第二个将电和磁联系起来的科学家。 法拉第 观察、思考、交流 通过对比实验,让学生在实验的过程中,体会磁生电的条件。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
问题:将电能转化为机械能的装置是电动机,那么将机械能转化为电能的装置是什么呢 二、动圈式话筒 利用多媒体讲解其工作原理,当声音信号使金属膜片振动时,连接在膜片上的线圈就随着一起振动,在磁场中做切割磁感线运动,线圈中就产生感应电流,这就是电信号,经扩音器放大后传给扬声器,就是放大的声音。 原理:电磁感应现象 能量转化:机械能转化为电能 演示:手摇发电机 三、发电机 观察手摇发电机转速对小灯泡亮度的影响。 现象思考:二极管为什么会交替发光呢 点拨提示:线圈在磁场中转动时,有感应电流产生,会发现电流表的指针左右摆动,且随着转速的改变指针偏转角度也发生改变。 发电机是如何发电的呢 思考、交流 阅读课本,讨论交流 通过教师的问题设置,自然而然引出电磁感应现象的两个应用,动圈式扬声器和发电机。 让学生了解交流电和直流电的产生,并联系生活实际,增强物理的生活化意识。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
原理:电磁感应现象。 能量转化:机械能转化成电能。 引导思考:线圈通过两个铜环与外部电路相通,铜环的作用是什么 1.交流发电机 (1)频率:数值上等于每秒内完成周期的次数。 (2)我国交流电频率:50 Hz。 2.直流发电机 3.认识各种发电站 课堂小结(略) 课堂练习(略) 布置作业(略) 交流、回答 通过图片,介绍生活中真实的发电站,让学生体会物理就在我们身边。
学点1　电磁感应现象
提出问题:电流能够产生磁场,磁场能否产生电流 导体在磁场中怎样运动才能产生电流 影响电流方向的因素有哪些
实验探究:按如图14-6-8所示组装实验器材,闭合开关,让导体在蹄形磁体的磁场中运动,观察什么情况下电路中能产生电流 画出磁极间的磁感线及其方向,用箭头标出导体的运动方向,并记下灵敏电流表指针的偏转方向,记录下来。
图14-6-8
实验分析:(1)如果导体运动方向与磁感线方向垂直,导体中　能　(选填“能”或“不能”)产生电流。
(2)如果导体运动方向与磁感线方向平行,导体中　不能　(选填“能”或“不能”)产生电流。
(3)如果导体不动,移动蹄形磁体,导体中　能　(选填“能”或“不能”)产生电流。
(4)上述实验中,　机械　能转化为　电　能。
实验结论:(1)当闭合回路中的一部分在磁场中做　切割磁感线　运动时,回路中就会产生　电流　,这种现象称为电磁感应。在电磁感应现象中产生的电流叫作　感应电流　。
(2)通过分析灵敏电流表指针的偏转方向可以总结得出,改变电流方向的方法有:　改变磁场方向　或　改变导体切割磁感线运动的方向　,若两个方向同时改变,则感应电流方向　不变　(选填“改变”或“不变”)。
学点2　动圈式话筒
阅读教材P172“动圈式话筒”部分内容,回答问题:
问题1:动圈式话筒主要由　永磁体　、　线圈　、　膜片　组成(如图14-6-9所示),它的原理是　电磁感应　。
图14-6-9
问题2:动圈式话筒的工作过程是:当人对着话筒说话时,膜片发生　振动　,带动后面的线圈发生　振动　,在永磁体的磁场中　切割磁感线　,产生感应电流。
学点3　发电机
阅读教材P173“发电机”部分内容,观察图14-6-10,回答下列问题:
图14-6-10
问题1:发电机的原理是　电磁感应　。
问题2:图(a)是实验室用的手摇发电机。转动手柄时,与发电机连接的小灯泡会发光,表明电路中有了　电流　,若在电路中接入电流表,可以看到电流表的指针左右摆动。这个现象表明,发电机发出的是　大小　和　方向　都发生变化的电流,这样的电流叫作　交流电　。
问题3:图(b)是　交流发电机　的结构原理图,两个电刷始终与对应的滑环接触,它发出的是　交流电　。我国电网供应的交流电的频率是　50　Hz。
问题4:图(c)是　直流发电机　的结构示意图,它用两个半环组成的　换向器　来代替图(b)中的滑环,这样线圈中产生的是　交流　电,而供给外部电路的是　直流　电。
问题5:实际的发电机由　定子　和　转子　两部分组成。大型发电机的　定子　上分布着线圈,　转子　是一组电磁铁。
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电与磁
第六节　探究产生感应电流的条件
方式一　【问题导入】
师:同学们,前面我们已经知道奥斯特发现了电生磁的现象。既然电能生磁,那磁能不能生电呢 本节我们就来研究一下这个问题。引入新课。
方式二　【实验导入】
演示实验:手摇发电机(如图14-6-1所示)发电。
图14-6-1
(现象:手摇发电机发电时小灯泡会发光)
师:发电机是如何发电的呢 本节我们来研究这个问题。引入新课。
方式三　【情境导入】
多媒体播放新闻视频:风力发电电动汽车(如图14-6-2所示)。
图14-6-2
师:风力发电的电动汽车还真是有些创意!以后我们也许同样能够制造出更多更有创意的东西,但首先应有足够的理论知识,今天我们来学习发电机的知识。引入新课。
1.正确理解电磁感应现象的内容
“闭合电路的一部分导体”这句话包含两层意思:一是电路应该是闭合的而不是断开的,即组成电路的各个器件连接成一个电流的通路;二是要有一部分导体做切割磁感线的运动。这里要注意的是“一部分导体”而不是“整个电路”,也就是说切割磁感线的导体一定是闭合电路中的一部分。
另外,要注意的是“做切割磁感线的运动”,所谓切割磁感线,类似于切菜,垂直的切割或者斜着切割都是可以的,这就是说,导体的运动方向一定要与磁感线成一定的角度,而不是与磁感线平行,否则将无法切割磁感线。“切割磁感线运动”是指导体与磁场的相对运动。磁场不运动,导体运动时,导体能切割磁感线;导体不动,磁场运动,导体也能切割磁感线,两者都能产生感应电流。
2.帮助学生理解交流发电机的工作原理
如图14-6-3所示是交流发电机的工作原理图,矩形线圈abcd可绕轴OO'转动,ab边和cd边分别接到铜滑环K和L上,两个滑环又分别跟电刷A和B接触,用导线将电刷A、B分别连接到电流表的两个接线柱上,组成闭合电路。线圈在磁场中转动一周的过程中,前半周与后半周的情况刚好相反,线圈中电流方向在发生改变,由d→c→b→a变为a→b→c→d。例如,取ab边为研究对象,可以看出ab边时而向上运动,时而向下运动,在磁场中做周期性切割磁感线运动,因而线圈中感应电流方向以及外部电路中电流的方向都做周期性的变化,形成交流电。
图14-6-3
[拓展]除了上面讲到的交流发电机外,还有直流发电机。直流发电机内部线框中产生的电流仍是交流电,只是外部电路中的输出电流是直流电,它是通过换向器来实现交、直流的转换的。
[中考解读] 本节涉及的内容是有关电磁感应的知识,其中感应电流的产生条件及方向的影响因素是中考的热点。电磁感应的实验探究及装置、发电机的原理及能量转化问题是常考点。中考中多以选择题、填空题和实验探究题的形式出现。
[考点对接] 1.电磁感应现象
例1　(广州中考)如图14-6-4所示的a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合电路的一部分,它在磁场中按箭头方向运动时,下列情况中不会产生感应电流的是 (　　)
图14-6-4
[答案] D
例2　小明以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来,并连接成如图14-6-5所示的电路,开关S闭合后,灯泡发光。下列说法不正确的是 (　　)
图14-6-5
A.甲、乙电机转动
B.甲电机相当于发电机
C.乙电机相当于电动机
D.将电源正、负极对调,灯泡亮度发生改变
[答案] D
[考点对接] 2.电磁感应现象的应用
例3　(新疆中考)如图14-6-6所示是一种动圈式话筒,当你对着话筒说话时,声音使与膜片相连的线圈振动,线圈在磁场中振动能产生随声音变化而变化的　　　　,这是　　　　　　　　现象。
图14-6-6
[答案] 电流　电磁感应
材料一——麦克风的工作原理
麦克风也称为话筒,它一般有两种,如图14-6-7所示,一种是动圈式麦克风,一种是驻极体麦克风。
图14-6-7
动圈麦克风的工作原理是以人声通过空气使膜片振动,然后膜片上的线圈绕组和环绕在动圈麦头的磁铁形成磁力场切割,形成微弱的电流。
驻极体麦克风的工作原理是以人声通过空气使膜片振动,从而使上膜片和下金属铁片的距离产生变化,使其电容改变,形成电流阻抗。
而声卡的MICIN(麦克风输入端)是对阻抗性的信号进行放大,驻极体麦克风用的LINEIN(音频输入)是对微弱电流进行放大,而动圈式麦克风是利用前置放大电路对输出信号加以放大。如果动圈式麦克风插在MICIN上,或许可以用,又或许会出现各种不同的问题,这要取决于声卡的兼容性和麦克风的质量。
因此录歌时,可以用质量稍好的驻极体麦克风头插在MICIN上录,质量好的驻极体麦克风并不比动圈式麦克风差,因为驻极体的频响宽,指向性好,灵敏度高。
材料二——IC信用卡与传统磁条银行卡
IC信用卡与传统磁条银行卡有什么不同呢
银行卡按介质类型划分,可分为芯片卡和磁条卡。过去,商业银行发行的银行卡主要是磁条卡,而IC信用卡是芯片卡。磁条银行卡存在信息存储量小、容易被复制和伪造的缺陷,而金融IC卡抵御复制、盗刷的能力更强,且由于存储介质是芯片,一张IC卡就如同一台微型计算机,可以存储密钥、数字证书、指纹等信息。
IC卡根据通信方式不同,可分为接触式、非接触式和双界面IC卡。IC信用卡除了能做所有磁条卡支持的交易,还可实现一系列拓展功能,如让持卡人在不和银行系统连接的情况下实现脱机使用,在地铁站、公交车等需要快速支付的场所进行小额的快付,甚至在社保、医疗等领域实现一卡多用。
　　材料一　麦克风的工作原理 　　材料二　IC信用卡与传统磁条银行卡 　　——详见电子资源
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