资源简介

第6节 磁生电
【教学目标】
1.知道电磁感应现象，知道磁生电过程中能量的转化.
2.知道产生感应电流的条件，能对导体有无感应电流作出判断.
3.知道感应电流方向跟什么因素有关.
4.经历磁生电现象，感知逆向思维.
5.通过探究磁生电的条件，进一步了解电与磁的联系，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.
6.知道发电机的原理是电磁感应现象，能说出发电机为什么能发电.
7.初步了解发电机的构造、工作过程，知道发电机发电过程是能量转化的过程.
8.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.
【教学重点】
电磁感应现象，感应电流方向与导体运动方向和磁场方向有关. 通过实验知道发电机的工作原理.
【教学难点】
产生感应电流的条件. 应用原理分析发电机的工作过程.
【教具准备】
小电动机、电源、导线、开关、电流表、线圈框、U型磁体、手摇发电机、小灯泡、电流表、导线、多媒体课件等.
【教学课时】
1.5课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解)，加强学生对 知识的巩固.
【新课引入】
师 电动机的使用，提高了人类改造自然的能力，改善了人们的生活.请列举电动机在生产、生活中的使用实例，并简要说明使用电动机的意义.
学生讨论、回答.
师 电动机及其他用电器运作时，消耗大量的电能从何而来？
学生积极思考.可能：
热能→电能、化学能→电能、核能→电能、光能→电能、机械能→电能.
(再找学生带着感情朗读课本P167，然后请学生提出问题）
师 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？
生: 磁能否生电？
生: 怎样能使磁生电？
师 下面我们用实验来探究磁能否生电.
【进行新课】
知识点１　什么情况下磁能生电
师 电能从何而来的，人做出了多样的猜测.这些猜想，大都变成了现实.现在我们一起重点探索一下: 机械能→电能.
首先，我们再观察一下电动机的转动.要求:①同桌的二位同学合作进行;②画出电路图.
生: 连接电路，电动机运转.
师 很好！我们观察到给电动机通电，电动机转动.反过来，想想让电动机转动（如用手转动它的轴），会出现什么情况呢？
学生猜想、创新.
师 与周围的同学说说你这样猜想的原因吧.
学生议论.
师 对学生的猜想肯定、赞许.引导生:转动电动机的轴，可能产生电流，是因为电动机能把电能转化为机械能，所以输入机械能可能产生电能.（尝试逆向思维）
对我们上述的猜想，准备通过什么方法加以验证，请用文字表达一下.
学生制定计划、设计实验、进行实验.
引导学生，可用电流表(耳机、喇叭)检测电流.
师 请把你看到的现象写在纸上，告诉老师和其他同学.
学生文字表达、口语表达.（交流）
师 在这现象中，发生能的转化吗？
学生思考议论:机械能→电能.
师 下面我们来探究:什么情况下磁可以生电.
师 大家已经知道小电动机是由一对磁体和线圈构成的.利用一只小电动机可以获得电流.那么是不是只要存在磁场和导线框，就能产生电流呢？
学生猜想、议论.
师 为了更好地探究磁生电，我们使用课本P168图20.6-2的装置进行实验，同学们可探索下面的问题.
师 请分析一下上面看到的现象，你得到了什么结论？
学生讨论.
师 把你得到的结论跟大家一起交流一下.
学生汇报交流.
教师引导:闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线，电路中产生电流.
学生体验“切割”的含义.明确：以镰刀割麦子类比，说明当导线运动方向与磁场方向有一定夹角时叫切割，当运动方向与磁感线方向平行时，不切割.
产生感应电流的条件和影响感应电流方向的因素.
师 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流的现象叫电磁感应现象，它是根据电流能生磁逆向思维而发现的物理规律，是英国物理学家法拉第经过10年的探索在1831年首先发现的.这种由于导体在磁场中运动而产生的电流叫作感应电流，这个发现，使人类大规模用电成了可能，开辟了电气化的时代.
学生归纳:产生感应电流的条件及影响感应电流方向的因素.（如下）
①产生感应电流的条件：a.电路必须是闭合电路;b.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动.
②影响感应电流方向的因素:在电磁感应现象中，感应电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向和磁感线方向有关.只改变磁场方向或导体切割磁感线运动的方向，感应电流的方向改变;若同时改变磁场方向和导体切割磁感线运动的方向，则感应电流的方向不变.
特别提醒：
正确理解电磁感应现象的内容： “闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时”这句话包含两层意思：①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;②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”(不是整个电路，去做切割磁感线的运动.也就是说:切割磁感线的导体一定是闭合电路中的一部分.还要注意的是“做切割磁感线的运动”.所谓切割磁感线，类似于切菜，垂直地切割或斜着切割都可以.这就是说，导体的运动方向一定与磁感线成一定的角度，而不是与磁感线平行，否则无法切割磁感线.“切割磁感线运动”指的是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，能产生感应电流；导体不运动，磁场运动，导体也能切割磁感线，同样能产生感应电流.
知识拓展：
影响感应电流大小的因素:①导体切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大;②磁场越强，感应电流越大;③线圈匝数越多，感应电流越大.
师 电磁感应实现了机械能转化为电能，其他形式的能可以转化为电能吗？
①请列举生活实际，讨论一下生产、生活中的电能来源.
②请结合你家及你周围的情况.思考:你所在的地方可采用什么来获得电能？
学生汇报交流.
知识点2 发电机
师 导体切割磁感线会产生电流，人们可以根据这一原理制造发电机.下面我们来学习发电机.
出示课本P168图20.6-4的手摇发电机，演示实验：手摇发电机发电，让学生观察.
师 磁极是什么形状的？线圈是通过哪些装置和灯泡连接起来的？摇把是通过什么带动线圈转起来的？
学生观察发电机的构造，说出答案.
师 让学生摇动发电机，使小灯泡发光.用不同速度转动摇把，观察灯泡亮度的变化.
提问：小灯泡消耗的电能从何而来？
生: 机械能转变为电能.
师 若把小灯泡换成一个电流表，电流表的指针将怎样运动？
学生思考后动手实验得到现象:指针左右摆动.
师 出现上述现象的原因是什么？提示:课本P168图20.6-2是最简单的发电装置的示意图，对照示意图（或挂图）进行思考.
学生思考、议论得出：由于磁感线方向不变，导线ab运动方向改变，造成感应电流方向改变、电流表指针左右摆动.
教师把两个发光二级管极性相反地并联起来，并与发电机串联.转动摇把，让学生观察二极管的发光情况.
学生观察，做好记录.
师 上述现象表明，在磁场中，感应电流的方向跟导线运动方向有关.
师 把导线弯成一个线圈框，增加线圈的圈数，使发电机产生更强的电流、更高的电压.实际的发电机就是这样构造的，分析发电机的原理，可取其中一匣线圈进行分析，如图.
思考：
1.如果ab边中的感应电流从b→a，那么cd的方向是______，通过灯泡的电流将向_______.
2.线圈转过180 后，ab向______运动，cd向______运动，其中电流方向______,灯泡中电流方向______.
生: 通过以上分析，可知交流发电机产生的电流方向是______的，这样的电流与电池供出的电流是______的.
学生体验1:当慢慢转动摇把，线圈在磁场中转动，电流表中指针摆动，线圈转动一周，指针来回摆动两次.
学生体验2:发电机中线圈转动越快，小灯泡越亮.
交变电流
师 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.周期性改变方向的电流叫交变电流，简称交流电.在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫频率. 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.
师 之前我们学习的电路用电池供电，电路中的电流从电池的正极流向负极，方向不改变.这种电流叫作直流.
师 同学们做得非常认真，回答得也很好，值得表扬. 下面我们看屏幕（多媒体播放关于发电机的内容），看看从中获得什么信息？
生1:实际发电机也是由转子（转动部分）和定子（固定部分)组成.
生2:大型发电机一般采取线圈不动，磁极旋转的方式来发电.
生3:发电机发电过程是把机械能转化为电能.
在发电机中，用连续转动的线圈代替往复运动的导线.为了把线圈中产生的感应电流输送给用电器，还要用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来（图20.6-6）.
实际的发电机比模型发电机复杂得多，但仍由转子（转动部分)和定子（固定部分)两部分组成的.大型发电机发的电，电压很高、电流很强，一般采取线圈不动，磁极旋转的方式来发电，同时为了得到较强的磁场，还要用电磁铁代替永久磁体.
教师用多媒体展示白鹤滩水电站的资料.
师 发电机的能量转化过程是什么？
生 发电机靠内燃机、汽轮机、水轮机等机械带动，把燃料中的化学能或者水流的机械能转化为电能.
教师用多媒体播放文件“发电机与电动机的区别”，并对学生讲解.
[拓展延伸]
(1)动圈式话筒
师 当你唱卡拉OK时，要用到话筒（麦克风），话筒的种类很多，有一种动圈式话筒，由永久磁体、线圈、膜片组成，你知道它的工作原理吗？
生: 思考完成课本P171“练习与应用”第4题.
教师用多媒体播放文件“动圈式话筒”，并对学生讲解.
(2)磁记录
课下阅读课本P170科学世界“磁记录”.
【教师结束语】
同学们，我们今天研究“磁生电”的方法，和当年法拉第等科学家的研究方法基本类同，也可以这么认为，我们重走了伟人走过的路，说明科学研究并非一件很神秘的事情，只要我们方法正确，持之以恒，我们一定也会取得成功.
这节课我们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，那么就成了直流发电机.
课后作业
完成本课时的习题.
1.针对发电机的工作原理，只是对课本P169图20.6-6作一个简单的描述、趋势分析即可.
2.教材没提到交直流发电机的转换，将换向器的知识再次使用一下，对学生来说难度不算太大，对他们的学习还有帮助，培养了学生的创新意识和创新能力，使之对发电机的转换有了清晰的认识.
3.话筒的工作原理是在课后习题中出现的，把它与上节课所讲的扬声器结合起来，学生就有了完整的知识印象，对他们的记忆也是有帮助的.
4.在学习发电机的过程中，以学生自主学习为主，结合图片和模型，解决有关问题，同时通过“话筒”、“磁记录”等内容，把所学知识应用于生产实际中，以培养学生的自学能力及终生的探索乐趣.磁现象 磁场
第2课时 磁场
1.知道磁体周围存在磁场.
2.知道磁感线可以用来形象地描述磁场，知道磁感线的方向是怎样规定的.
3.知道地球周围有磁场以及地磁场的南北极.
4.观察磁体之间的相互作用，感知磁场的存在.
5.通过亲历“磁场”概念的建立过程，进一步明确“类比法”、“转换法”、“理想模型法”等科学思维方法.
6.通过了解我国古代对磁的研究方面取得的成就，进一步提高学习物理的兴趣.
7.通过感知磁场的存在，知道磁感线和地磁场，使学生养成良好的科学态度和实事求是的精神，帮助学生树立探索科学的志向.
【教学重点】
会画磁感线.理解地磁场的概念.
【教学难点】
磁场和磁感线.
【教具准备】
磁感线演示仪（自制）、条形磁体、磁针、铁屑、多媒体课件等．
【教学课时】
1课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固．
【新课引入】
教师手端着磁针，站在远离讲台的位置，磁针指向南北.
师 在上一节课里，我们已经知道，磁体具有指南北的性质，现在请你们判断:教室的哪个方向是南？
实验演示:教师把磁针放在讲台上，磁针立即发生了偏转，不再指南北了，在学生惊诧目光的注视下，教师把讲台上的报纸揭开，发现讲台上有一个大磁铁.
师 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？今天我们就来研究磁场.
【进行新课】
知识点1 磁场 磁感线
磁场
师 我们看不见风，但可以通过它对树叶的吹动情况来认识它.在物理学中，
对于一些看不见、摸不着的物质，可以通过它对其他物体的作用来认识它.
教师把磁针拿到一个磁体附近，请同学观察现象.
生 小磁针会发生偏转.
师 磁针和磁体并没有接触，怎么会有力的作用呢？
(1)磁场的概念：
在磁体周围存在的一种人眼看不到的物质，它虽然看不见，摸不到，但确实是实际存在的.
验证:我们是通过磁体间有相互作用力而得出结论.如果没有这种物质，两磁体靠近时根本不会产生力的作用.
(2)磁场的基本性质：
师 磁场有怎样的特点呢？
演示:在一个静止不动的小磁针周围放一块条形磁体， 会发现小磁针的偏转方向发生了改变，说明条形磁体的磁场对小磁针产生了力的作用.
结论:磁场对放入其中的磁体有力的作用.
应用:利用磁场的基本性质我们可以判断某一空间是否存在磁场.如果将小磁针放到某空间，它的偏转方向没有改变，则该空间没有磁场，如果发生了改变，则这个空间一定存在磁场．
(3)磁场方向：
师 磁场对放入其中的小磁针产生力的作用，那么这个力有固定的方向吗？
演示:在磁场中的某点，把不同的小磁针放到该点处，发现磁场对小磁针的作用力方向都是一致的，这说明磁场是有方向的.
这个力使得小磁针的N极与S极的受力方向正好相反，所以我们规定把放在磁场中的小磁针静止时北极所指的方向规定为该点磁场的方向.
(4)磁场的分布：
师 磁场中各个不同位置的磁场方向一样吗？对小磁针产生的力的大小一样吗？
演示:移动一个小磁针，观察它的指向变化，但一个太少，不容易看清整体的情况.我们在磁体周围撒上碎铁屑，这些铁屑被磁化后，就是一个个的小磁针，这些小磁针在磁场的作用下会沿一定的方向排列，这些方向就是小磁针在磁场中的受力方向，铁屑多的地方表示磁力作用强，铁屑少的地方表示磁力作用弱.所以铁屑的分布及排列就表示了磁场的分布情况.(或教师用磁感线演示仪演示条形磁体和蹄形磁体的磁场分布情况，并参照课本P149图20.1-6说明铁屑的分布情况.）
2.磁感线
师 可以看出，这些铁屑的分布很有规律，为了研究方便，我们怎样把这些铁屑的分布情况描绘下来呢？
(1)磁感线的概念:为了形象地描述磁场，在物理学中，
用一些带箭头的曲线，方便、形象地描述磁场，这样的曲线叫作磁感线．
(2)磁感线的方向：为了让磁感线能反映磁场的方向，我们把磁感线上都标有方向，并且磁感线的方向就是磁场方向．
(3)根据铁屑的分布，画出条形和蹄形磁体的磁感线.
从图中可以看出，在用磁感线描述磁场时，磁体外部的磁感线都是从磁体的北极（N)出发，回到南极(S)的.
画磁感线时应注意的问题：
①磁感线只是帮助我们描述磁场，是假想的，实际并不存在，磁感线用虚线画；
②磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体的南极，每一条磁感线上画一箭头表示方向；
③靠近磁极的地方磁感线密集，远离磁极的地方磁感线稀疏，磁感线一般用曲线画；
④任何两条磁感线都不能相交；
⑤磁体周围都充满磁感线，但不可能都画出，一般要对称地画一些.
注意:磁场是实际存在的，而磁感线不存在，它是为描述磁场的分布情况而假设出来的，磁感线方向就是磁场方向，也是磁场中的小磁针的北极所指的方向，三者永远是一致的．
知识点2 地磁场
能水平转动的磁针就是指南针.
教师拿来几枚小磁针放在桌面上，请同学们观察现象.
生 静止时它们都指向同一方向，即小磁针的N极总是指向北方.
这说明，地球周围存在着磁场——地磁场.
师 我们认识了磁场并知道磁场的方向和用磁感线描述的磁场分布情况.你们还有什么疑问吗？
生1:为什么指南针能指南北？
生2 ：地理的南极和北极是不是在我们指的南北方？
生3:地理的两极和地磁的两极一致吗？
师 要想知道这些我们来看屏幕(用多媒体播放课件，显示地磁场的存在和地磁感线的指向及分布，说明地磁场的情况，并介绍地磁场的有关史料），看完后回答上述问题.
生1:地磁场的形状跟条形磁体的磁场相似.
生2:地理的两极和地磁场的两极并不重合.
生3:地磁场使小磁针指南北.
生4:地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近，所以小磁针南极指南、北极指北.
生5：小磁场所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离.
教师用多媒体展示沈括的相关事迹.并播放绿海龟、鸽子等动物利用地磁场“导航”的视频.
地磁场究竟是怎么产生的？至今还没有满意的结论.希望同学们以后能探索其中的奥秘.
【教师结束语】
这节课我们学习了磁场及地磁场的知识.磁场和磁感线都比较抽象，磁场是实际存在的，磁感线不存在，它是为描述磁场的分布情况而假设出来的，磁感线方向就是磁场方向，也是磁场中的小磁针的北极所指的方向，三者永远是致的.
课后作业
完成本课时作业.
1.磁场和磁感线概念都比较抽象，所以这节课讲起来并不容易，对这些较为抽象的概念我们要多通过具体的实验帮助学生在大脑中建立相应的直观感性认识，为学生的思维储存必要的具体形象.
2.小实验要多做，尽量采用演示的方式，让大多数学生看得见，感受得真.或用挂图和投影的形式将铁屑的分布情况展示出来，为学生画图打下良好的基础.
3.多让学生动笔画，光看是解决不了什么问题的，知识必须落实到每个图上，所以要多让学生画，在画中感受知识的微妙关联，感受美的熏陶.本章复习和总结
【教学目标】
1.知道磁极、磁化、磁场、磁感线、地磁场的概念，知道磁极间的相互作用.
2.知道磁感线是假想的曲线，会作磁感线的图.
3.知道电流的磁效应，会用安培定则来判断通电螺线管的两端各自对应哪个磁极.
4.知道电磁铁的特点及电磁继电器的工作原理.
5.知道磁场对通电导线有力的作用以及电磁感应现象，会区分电动机和发电机.
【教学方法】
1.转换法:磁场是一种看不见、摸不到的物质，因此，为了研究它的性质，我们可以通过磁场对磁体产生的作用来认识它，通过这种转换法我们能更形象地学习磁的性质，加深对本章知识的理解.
2.控制变量法:本章涉及用控制变量法研究的内容有:(1)探究电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关;(2)探究磁场对通电导体作用力的方向与哪些因素有关;(3)探究感应电流的方向与哪些因素有关.通过这种控制变量法的学习，帮助学生加深理解知识的内涵，熟悉解题的方法与技巧.
3.逆向思维法:从问题反方向的角度，提出问题进行研究，可以锻炼学生加深对知识的理解与掌握.
【教具准备】
多媒体课件.
【教学课时】
1课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解)，加强学生对知识的巩固.
【本章总结】
1.知识结构（用多媒体展示并总结）
2.例题讲解（用多媒体展示）
知识点1 磁现象、磁场
例1 关于磁体、磁场和磁感线，以下说法中正确的是( )
A.铁和铝都能够被磁体所吸引
B.磁感线是磁场中真实存在的曲线
C.磁体之间的相互作用是通过磁场发生的
D.小磁针的北极在任何情况下都指向地理的南极
解析:铁能被磁体吸引，铝不能被磁体吸引，故A选项错误;磁感线是为了形象地描述磁场而假设的线，实际是不存在的，故B选项错误;磁体之间的相互作用是通过磁场来 进行的，故C选项正确；小磁针静止时N极指向地理的北 极，故D选项错误.
答案:C
例2 (贵阳中考)如图所示,条形磁体静置于水平面, 将两枚相同的小磁针分别置于磁体周围的A、 B区域．请在图中两虚线框内画出小磁针静止 时的情形．(用“ ”表示小磁针,涂黑端表示 N极)
解析：由图可知，条形磁铁的左侧为N极，右端为S极，磁体外部磁感线都是从北极出发回到南极，对于A区域来说，磁感线方向是向右的，对于B区域来说，磁感线方向是向左的，且小磁针静止时N极所指的方向与磁感线方向相同，据此作图如下：
答案：
知识点2 电生磁
例3 在下图中标出开关S闭合后电源的正极和置于螺线管正上方小、磁针的N极.
解析：运用安培定则，已知通电螺线管右端为N极，则 可判断出电源左端为正极；同时根据异名磁极相互吸引，可知小磁针左端为N极.
答案：
知识点3 电磁铁及其应用
例4 在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中,小明制成简易电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路．
(１)实验中通过观察______________________来判断电磁铁磁性的强弱,运用的物 理方法是______．下面的实验也用到了这 种科学探究方法的是______ (填字母)．
A．认识电压时,用水压来类比
B．用磁感线来描述磁场
C．物体动能的大小通过木块被推动的距离来反映
(２)闭合开关S,将滑动变阻器滑片向左移动, 电磁铁甲、乙吸引大头针的数量______ (选填“增加”或“减少”),说明电流越______,电磁铁磁性越强．
(３)根据图示的情境可知,电磁铁______ (选填 “甲”或“乙”)的磁性更强,这说明电流一定时, ______,电磁铁磁性越强．
(４)请你判断出电磁铁乙的上端是______极．
答案：（1）电磁铁吸引大头针数量的多少　 转换法 C
(2)增加 大 （3）甲 线圈匝数越多 （4）N
例5小、明同学设计了一个电动按摩棒，其结构示意图如图甲所示，ABO可以看做是一个杠杆. 0为支点，B处有一个条形磁体，为按摩槌头.当电磁铁输入方向改变的交流电时，条形磁体会受到引力或斥力，带动按摩槌头A振动.某一时刻，电磁铁与条形磁体间的磁感线如图所示，请画出此时：
(1)磁感线方向并标出电磁铁上端的磁极.
(2)螺线管中的电流方向.
(3)条形磁体所受磁力的示意图.
解析:从磁感线形状可以看出，这是同名磁极的磁感线分布，由于条形磁体的下端是N极，所以电磁铁的上端也是N极.根据安培定则，可判断通电螺线管中电流是自下而上；同名磁极相排斥，则它所受磁力的方向向上，作用点在条形磁体上.
答案:如图乙所示
例6 如图是“自动水位显示器”，的电路图.当水位未到金属块B时，绿灯亮；当水位到达B时，红灯亮.请根据以上要求，用笔画线代替导线，完成工作电路的连接.
解析:从题意知，未到达水位B时，电磁铁不通电，没有磁性，衔铁在弹簧的拉力作用下向上翘起，绿灯接入电路，绿灯亮，当水位到达B时，电磁铁通电，产生磁性，将衔铁吸下，红灯亮，所以绿灯与上触点连接，红灯与下触点连接，共用一个电源.
答案:如图所示
知识点4 电动机、发电机
例7 (２０２４临沂中考)２０２４年５月１１日,由临沂市五 名中小学生组建的无人机足球队在FIDA第 二届世界锦标赛中,以全胜的战绩荣获世界冠 军．无人机动力系统的核心部件是电动机,下列 实验,能说明电动机工作原理的是 (　　)
解析：A实验说明通电导体的周围存在磁场，故A不符合题意；B实验可以探究影响电磁铁磁性强弱的因素，故B不符合题意；C实验说明发电机的基本原理，故C不符合题意；D实验可以说明电动机的基本原理，故D符合题意。
答案：D
例8 在“探究感应电流的产生”的实验中，小颖同学的四次实验情况分别如图所示.
甲 乙
丙 丁
(1)有同学说：“只要闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，就会产生感应电流.”你认为他的说法对吗？_______，图_______可支持你的结论.
(2)为了探究感应电流的方向跟磁场方向和导体运动方向之间的关系.
A.根据图甲和图乙的实验现象可以得出结论：____________.
B.根据图乙和图丁的实验现象可以得出结论：____________.
(3)从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是_______能转化为电能.
解析:产生感应电流的条件必须是闭合电路的部分导体，在磁场中做切割磁感线运动，若不切割磁感线则不能产生感应电流，如图丙中导体只在磁场中运动，但没有切割磁感线，则电路中没有电流；图甲与图乙磁感线方向相同，只有导体切割磁感线方向不同，两电流表的指针偏转方向不 同，说明感应电流的方向与导体的运动方向有关；而图乙与图丁中导体切割磁感线方向相同，磁感线方向不同，两电流 表指针的偏转方向不同，说明感应电流的方向与磁感线（磁场）方向有关；实验中导体运动时具有机械能，切割磁感线产生了电流，具有电能，所以这一过程中将机械能转化为电能
答案：(1)错 丙 (2)A.在磁场方向不变的情况下，感应电流的方向和导体切割磁感线的方向有关B.在导体运动方向相同的情况下，感应电流的方向和磁场方向有关 (3)机械
课后作业
完成本课时的习题.第1课时 电磁铁
【教学目标】
1.了解什么是电磁铁，知道电磁铁的特性和工作原理.
2.了解影响电磁铁磁性强弱的因素.
3.经历探究电磁铁的过程，体会控制变量的方法.
4.了解电磁继电器的结构和工作原理.
5.通过阅读说明书和观察电磁继电器，知道如何使用电磁继电器，提高学生的观察、分析及操作能力.
6.通过认识电磁铁、电磁继电器的实际应用，引导学生在头脑中使理论知识和生产实际建立联系，提高学习物理知识的兴趣.
【教学重点】
1.探究影响电磁铁磁性的因素.
2.了解电磁继电器的结构和工作原理.
【教学难点】
1.如何引导学生自主探究电磁铁磁性与影响因素的关系.
2.电磁继电器的工作原理.
【教具准备】
电源，螺线管，小磁针，铁棒，大铁钉，导线，曲别针，滑动变阻器，电流表，开关，导线，电磁继电器、挂图、多媒体课件等.
【教学课时】
1.5课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
师 上一节课，我们做实验时，通电螺线管磁场的磁性比较弱，同学们，你们有什么办法使它的磁性变强呢？
生:增大电流;螺线管绕密些;给螺线管中间加入铁芯.
师 请同学们观察下面的实验.
演示实验:先将小磁针放在螺线管的两端，通电后观察小磁针偏转的程度，再将铁棒插入螺线管，通电后观察小磁针偏转的程度.
生:插入铁芯的通电螺线管磁性明显增强.
师 这种加了铁芯的通电螺线管就叫电磁铁，这就是今天要学习的内容.（板书课题）
【进行新课】
知识点1 电磁铁
1.电磁铁
师 我们把插有铁芯的螺线管叫电磁铁.这种磁体，在有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性.
为什么插入铁芯后，通电螺线管的磁性会增强呢？
原理:铁芯插入通电螺线管，铁芯被磁化，也要产生磁场，于是通电螺线管的周围既有电流产生的磁场，又有磁铁产生的磁场，因而磁场大大增强了.
用多媒体播放文件:生活及生产中电磁铁的应用实例.
师 从视频中可以看出电磁铁在生活中的用途很广泛.请大家阅读课本，列举一下电磁铁在生产生活中有哪些应用？
生：电磁起重机，电动机，发电机，进水、排水阀门，感应式冲水器的阀门，磁悬浮列车，电磁继电器等.
2.电磁铁磁性强弱的影响因素
师 既然电磁铁的磁性相对来说比较强，那么，你认为是哪些因素决定了它的磁性强弱呢？
学生进行猜想．
对学生的猜想进行归纳，最后可以得到：电流的大小、匝数、铁芯可能会影响电磁铁的磁性强弱.
师 我们怎样验证自己的猜想呢？
生: 通过实验.
师 在实验时磁场的强弱怎么判定？
生: 大头针.
(提醒生:有这么多变量都可能影响电磁铁磁性的强弱，那么我们采用什么方法进行探索？在探究过程中要注意什么？）
师 由于受器材的限制，先来探究电流和匝数这两个变量对电磁铁磁性的影响.
将学生按座位分为A、B两个大组，分别分配任务进行探究实验.引导学生制定计划与设计实验，并提出设计要求.
教师用多媒体播放文件“制定计划与设计实验”为例子，并讲解.
教师鼓励学生大胆说出自己的设计方案，并对学生实验方案进行优化.
教师指导学生按设计方案的需求，领取实验器材.引导学生发现器材中缺少电磁铁，并提出以小组为单位，按探究目的绕制一个电磁铁，时间为3分钟.
课件展示：电磁铁的绕制方法（慢放）.
教师充分调动每位同学积极参与，要求学生按设计方案 进行实验，并巡回指导学生进行实验，指出学生实验过程中 存在的问题及不规范的操作，使学生实验顺利进行.(提示：学生对制作的电磁铁的性能进行测试后方可连入电路.)
指示首先完成实验的小组将实验数据填入教师设计的表格中（粘贴在黑板上）.
待大部分学生完成实验后，引导学生对实验所得数据仔细思考，分析并表述发现的规律.引导学生准确、科学、规范地表述自己的观点.
板书：电磁铁磁性的强弱与线圈中电流的大小和线圈的匝数有关.匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，匝数越多，电磁铁的磁性越强.
实验完毕，引导学生对所完成的实验进行评估：
（1）操作中有没有什么失误？
（2）测量结果如果不准确，原因是什么？
学生讨论、交流.
师 拿出条形磁铁，请同学们说出电磁铁与永磁体相比有哪些优越的地方.
生: ①电磁铁磁性有无，可用通断电来控制；②电磁铁磁性强弱，可用电流强弱和匝数多少来控制;③电磁铁的极性变换，可用电流的方向和线圈的绕法来实现.
师 你能制作一个简易的电磁起重机吗？
教师引导学生做教材P158想想议议：制作简易的电磁起重机
师 怎么改变线圈中电流的大小？需要什么器材？
生 需要滑动变阻器，移动滑片可以调节线圈中电流的大小.
师 对于外形相同的线圈，电磁铁磁性的强弱跟线圈的匝数会有怎样的关系？
生 匝数越大，磁性越强.
教师引导学生对“起重机”进行改进，使其能吸引更多的曲别针.
师 电磁铁有哪些优点？
学生自主阅读教材P158，进行回答.
教师总结：它的磁性的有无可由通断电来控制，磁性的强弱可由电流的大小来控制，它的磁极可以通过改变电流方向来改变.
知识点 2电磁继电器
师 请同学们通过屏幕看一个这样的现象：
用多媒体播放动画展示人直接操作高压电路开关，发生了危险，以警示人们不要直接操作高压电路;再放录像， 工厂里有很多机器都是由强电流驱动的，可工人师傅利用 按钮来控制机器.
这是为什么？难道工人师傅不怕危险？其实工人师傅按下的只是继电器的开关，这节课我们就来学习有关电磁继电器的知识，你们想了解它吗？想知道什么？（板书课题）
教师出示实物的电磁继电器，并让学生对照电磁继电器的构造图进行观察.
提出问题：
(1)什么是继电器？
(2)电磁继电器的实质是什么？
(3)电磁继电器的结构是什么？
(4)电磁继电器的原理是什么？
(5)电磁继电器的应用是什么？
教师请学生结合教材P159的内容，自己看书了解一会儿找同学回答这些问题.
生1: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、强电流电路的装置.
生2:电磁继电器实质是由电磁铁控制的开关.
生3:电磁继电器的结构由电磁铁、衔铁、弹簧、触点（静触点、动触点）组成.
生4:电磁继电器电路由低压控制电路和高压工作电路两部分组成.
生5:控制电路由电磁铁、低压电源和开关组成.
生6:工作电路由机器（电动机或电灯）高压电源和电磁继电器的触点部分组成.
生7:电磁继电器的工作原理：当较低的电压加在接线柱D、E两端，较小的电流通过线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过B、C带动机器工作了.工人师傅所按的按钮只控制电磁铁电流的通断，而高电压、强电流电路的通断则由B、C两个接线柱所连的触点控制，这样人们就可以安全、方便地操纵大型机械了.
生8:断电时，电磁铁失去磁性，弹簧把衔铁弹起，切断工作电路，A、B电路接通.
教师展示电磁继电器的挂图，根据实物和投影对刚才同学们提出的问题进行归纳总结讲解并板书.
例 课本P160练习与应用第2题.
让学生看题意，然后尝试回答问题，锻炼学生的口头表达能力.
出示范例:当水面上升到A时，电磁铁有电流通过，电磁铁产生了磁场，吸引其上的衔铁，使触点向下运动，绿灯熄灭，红灯发光.
师 大家通过对挂图和实物的观察及投影的讲解和讨论，对电磁继电器有了初步的了解.我们阅读电磁继电器说明书，看看又能获得哪些信息.
1.阅读电磁继电器的说明书.明确“线圈额定电压、额定工作电流、工作电路电压”的含义是什么？
“线圈额定电压直流6V”表示控制电路正常工作时，D、E两端接直流6V的电压;“被控制电压220V、电流1A”表示工作电路电压是220 V，电路中电流是1A.
2.观察电磁继电器，并尝试拨动触点，看其与谁是接触的，与谁是断开的.
3.使用电磁继电器.
学生实验:看清各触点的位置后，讨论哪两个接线柱是接控制电路的，哪些接线柱是控制工作电路的.
连接电路，控制电路与工作电路分开，工作电路中连接一个小灯泡，看是否能通过电磁继电器控制小灯泡的亮灭. 教师用多媒体播放例3，并给学生讲解.
例2 张华同学在学习了电磁继电器的知识后，想把房间窗帘改成自动开启、闭合的，他设想白天房内要透光，也要防止太阳光照进房内，因此要用薄纱型的窗帘；傍晚太阳下山后，窗帘要换成厚绒的.请你帮他设计电路、选购器材并连好线路.
解析:要实现自动控制，我们可以选择电磁继电器.又因为需要光控制，所以还需选用光敏控制器.当光线强烈时，光敏元件相当于一个闭合开关；当光线变弱，到傍晚时，光敏元件相当于一个断开的开关，所以需要有两个静触头，傍晚时与控制厚绒窗帘的触点接触，白天时与另一个触点接触，来完成自动控制.
答案:选购器材有：光敏控制元件一只、电源、电磁继电器、电动机两个、导线、连接电路如图所示.
【教师结束语】
这节课我们学习了电磁铁的有关知识，了解到影响电磁铁磁性大小的因素，知道插有铁芯的螺线管就是电磁铁，它的磁场强弱与电流大小、线圈匝数有关，电流越大，线圈匝数越多，则电磁铁的磁场就越强.所以电磁铁比永久性磁铁有无可比拟的优势，它的磁性有无可以由通电的有无来控制，它的磁性强弱可以由电流的大小来控制，它的磁极可以由电流的方向来控制，这大大地方便了人们对不同磁性的需求.
这节课我们学习了电磁继电器的工作原理及其在日常生活中产生的应用.电磁继电器的核心部件是电磁铁，它的电流通断引起其磁性的有无,而磁性的有无又直接对衔铁的吸引产生作用，使之能对另外的一个电路起到控制作用.
课后作业
完成本课时的习题.
1.本节课课堂教学以学生的探究为主，教师只是课堂活动的组织者和参与者，充分发挥学生的主体地位,体现了新课标的精神.
2.考虑到探究实验课的弊端：即拖沓，冗长，学生注意力不容易集中等因素，采取在一定的探究环节中规定时间的办法，刺激学生的好胜心，使他们最大限度地利用时间，提高课堂效率.
3.在评估交流中，给学生提供一定的空白时间，让学生充分讨论、自由交流，生生对话、师生对话时有出现.
4.在分析有关电磁继电器的工作电路时，要抓住它的实质是一个由电磁铁控制的开关，它有两个电路，一个是电磁铁所在的控制电路;一个是动、静触点所在的工作电路. 表述时语言要有条理、规范.
5.这是一节应用课，电磁继电器的原理容易理解，但是它的应用很多，尤其是作图题和问答题讲解起来有点困难，可结合挂图和视频资源讲解.第二十章 电与磁
磁这一章与电学有很大的联系，学习本章的内容时要既要理清关于磁的基础概念，又要结合电学的知识来学习.通过本章的学习，引导学生认识磁场和磁感线，理解电生磁和磁生电中的能量转换，理解电磁继电器、电动机和发电机的原理.
本章共分5节:
1.第1节“磁现象 磁场”，通过实例让学生知道磁性、磁体、磁感线、磁极的表示方法以及磁极间的相互作用规律；常识性了解地磁南极在地理北极附近，地理的两极和地磁场的两极并不重合.
2.第2节“电生磁”，通过实验引导学生认识电流的磁效应，初步了解电和磁之间有某种联系；通过实验演示探究通电螺线管周围存在着磁场；通电螺线管的磁场与条形磁体相似.
3.第3节“电磁铁 电磁继电器”通过实验让学生了解电磁铁、电磁继电器的特性和工作原理以及影响电磁铁磁性强弱的因素；通过生活实例了解电磁铁、电磁继电器在生活中的广泛应用，初步认识电磁学知识的实际应用.
4.第4节“电动机”，首先通过实验让学生理解磁场对通电导体的作用，以及受力方向与电流方向和磁场方向的关系； 结合电动机的基本构造和工作原理，初步认识科学与技术、社会之间的关系.
5.第5节“跨学科实践：制作简易直流电动机”，让学生利用前面学过的直流电动机的工作原理，制作一台简易的直流电动机.
6.第6节“磁生电”，通过观察和分析实验现象，运用逆向思维的方法，学习电磁感应现象，让学生理解磁生电过程中能量的转化，通过探究产生感应电流的条件，使学生能对导体有无感应电流产生作出判断，继而能够更深入地探究感应电流方向 跟什么因素有关；结合发电机的构造、工作过程，引导学生理解发电机发电过程中各种能量的转化.
【教学目标】
1.①知道磁体周围存在着磁场；②知道磁感线可用来形象地描述磁场，知道磁感线的方向是怎样规定的；③知道地球周围有磁场以及地磁场的南、北极；④认识电流的磁效应，知道通电导体周围存在着磁场；通电螺线管的磁场与条形磁铁磁场相似；⑤理解电磁铁的特性和工作原理；了解电磁继电器和扬声器的结构和工作原理；⑥了解磁场对通电导体的作用；知道电动机的基本构造；⑦知道电磁感应现象；知道产生感应电流的条件；知道发电机的原理以及发电过程中各种能量的转化.
2.观察磁极间相互作用规律的实验，探究磁极间相互作用的规律；通过亲历“磁场”概念的建立过 程，进一步明确“类比法”、“转换法”、“理想模型法”等科学思维方法；通过观察直导线电流磁场和通电螺线管的磁场实验，进一步发展学生的空间想象力；通过实验方法探究直流电动机的结构和工作原理，经历磁生电现象，感知逆向思维.
3.通过探究活动体验成功的喜悦，引导学生在头脑中使理论知识和生产实际建立联系，提高学习物理知识的兴趣；在与小组成员一起探索过程中，养成与人共处、协作学习的好习惯；关注日常生活，乐于将所学的物理知识应用到自然现象和日常生活中去，乐于探索自然的奥妙，帮助学生树立探索科学的志向.
【教学重点】知道磁极间的相互作用；磁场的概念；奥斯特的实验；通电螺线管的磁场；安培定则；探究影响电磁铁磁性的因素；电磁铁的优越性与应用实例；了解电磁继电器的结构和工作原理；磁场对电流的作用；电动机的工作原理，换向器的作用；直流电动机的能量转化；电磁感应现象，感应电流方向与导体运动方向和磁场方向有关；通过实验知道发电机的工作原理.
【教学难点】了解磁化现象；磁场和磁感线；通电螺线管的磁场及其应用；引导学生对影响电磁铁磁性的因素做出科学猜想和探究；电磁继电器的工作原理；电磁继电器控制电路的通断的原理；理解通电线圈在磁场里为什么会转动；电动机 能够持续转动的原因；产生感应电流的条件；应用原理分析发电机的工作过程.
【课时建议】本章共6节，建议10课时
磁现象 磁场…………………………2课时
第1课时 磁现象…………1课时
第2课时 磁场…………1课时
电生磁……………………………………1.5课时
电磁铁 电磁继电器……………………1.5课时
电动机……………………………………1.5课时
跨学科实践：制作简易直流电动机…………1课时
磁生电………………………………1.5课时
本章复习和总结………………………………1课时
第1节 磁现象 磁场
第1课时 磁现象
【教学目标】
1.知道磁性和磁体.
2.知道磁极、磁极的指向性和磁极的表示方法.
3.理解磁极间的相互作用规律.
4.了解磁化现象及其应用.
5.感知物质的磁性和磁化现象.通过观察实验现象认识磁极，理解磁极间的相互作用规律.
6.观察磁极间相互作用规律的实验，探究出磁极间相互作用规律.
【教学重点】
知道磁极间的相互作用.
【教学难点】
了解磁化现象.
【教具准备】
教师演示准备:条形磁铁、蹄形磁铁、大头针、铁钉.
学生活动准备:条形磁铁、蹄形磁铁、大头针、小磁针、 铁片、钴片、镍片.
【教学课时】
1 课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对 知识的巩固.
【新课引入】
师 公元843年，在没有航标、没有明确航道的大海上，一艘帆船正在日夜不停地航行.一些聪明的中国人利用手中的罗盘指示方向，开辟了从浙江温州到达日本值嘉岛的航线.是什么神秘的力量驱动着罗盘，让它指示方向
从这一章起我们要学习一个与电联系非常紧密的现象，那就是“磁”现象，我们把这一章叫电与磁.
【进行新课】
知识点1 磁性 磁极
教师用多媒体展示罗盘的相关资料.
师 同学们知道罗盘是利用什么原理工作的吗？
生 磁场.
教师用多媒体展示各种各样的磁体.
师 在小学自然课中，我们了解了简单的磁现象，同学们想想，有哪些磁现象？
生1：磁铁能吸引铁.
生2: 指南针可以指南北，帮助人们辨别方向.
生3：小磁针指示南北.
生4: 两磁铁可以相吸，其中一个换另一头就相斥.
师 同学们回答得很好，这说明大家对磁现象有了简单的了解.磁现象与生产、生活密切相关，具有较高的科学价值，你们很想对它有更多的了解是吧？那么你们都想了解什么呢？
生1:磁铁只能吸引铁吗？磁铁具有哪些性质？
生2:指南针为什么可以指南北？
生3:什么叫磁性？磁铁各部分的磁性一样吗？
生4:什么叫磁体？磁体哪部分磁性最强？
生5:何为磁极？磁极间有什么作用？
师：大家提出这么多问题，说明都很注意观察和思考，我很高兴.这些问题可能有的同学通过看书已经知道答案，有些就要通过实验和讨论来得到答案，下面就用我们准备的仪器设计实验，亲手试一试.
(学生们相互讨论，动手做实验，教师巡回指导）
师 每组通过实验得出结论后，把结论告诉大家，让我们一起享受成功的快乐.
第一组：
生:我们把铁、钴、镍片，橡皮，塑料尺等器材放在桌上摆好，用条形磁铁和蹄形磁铁分别接近它们，观察到磁铁能吸引铁片，能微弱地吸引钴片和镍片，不吸引橡皮和塑料尺.
板书: 磁体:具有磁性的物质叫磁体.
磁体能够吸引铁、钴、镍等物质，磁铁的这种性质叫磁性.
知识点2 磁极间的相互作用
第二组：
生:我们组是把大头针平铺在一张白纸上，分别将条形磁体和蹄形磁体平放在大头针上，然后用手轻轻将磁体提起，并轻轻抖动，观察到磁铁两端能吸引较多的大头针，而中部没有吸引大头针.
生:这个实验表明，磁体各部分的磁性强弱不同，磁体两端的磁性最强.
板书:磁极:磁体吸引能力最强的两个部位叫磁极.
第三组：
生1:我们是把条形磁体用线悬挂在铁架台上，或把小磁针支起，让它在水平方向上自由转动，观察它的静止方位.
生2:得出的结论都是一端指南，一端指北.
板书：能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫南极，又叫S极，指北的那个磁极叫北极，又叫N极.
第四组：
生1:我们组是把两块条形磁体用线吊起来，用其中一块条形磁体的N极靠近另一块条形磁体的S极，观察现象.再用这块条形磁体的N极靠近另一块条形磁体的N极，观察现象.
生2:从这个实验中，我们得出结论：异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥.
板书:磁极间相互作用的规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.
知识点3 磁化
师 生活中有哪些磁化现象？
生1 机械手表磁化后，走时不准.
生2 钢针磁化后，可以用来制作指南针.
教师一边做演示实验，一边对学生提问：
用普通的铁钉靠近大头针，能否吸起大头针？
用磁体向同一方向摩擦铁钉，靠近大头针，看到什么现象？
（3）这种令铁钉产生磁性的现象叫做什么？
板书：磁化：有些物体在磁体或电流的作用下获得磁性的现象.
教师引导学生根据现象得出结论后，分组做磁化实验，掌握用磁体磁化钢针的技巧.
介绍其他磁化的方法和生活中应用到磁化的例子:如磁带，1C卡等.
简单介绍磁化的利与弊，让学生根据自己的认识继续补充说明磁化的利与弊.
【教师结束语】
这节课我们学习了一些简单的磁现象，明确了一些关于磁现象的基本概念，知道了磁体、磁极、磁化.磁体按不同的情况可以分为若干类，磁极只有两个，是根据其指向性命名的，磁化的现象也很多，生活中已把它作为一个记录信息的载体来看待和使用了.
课后作业
完成本课时作业.
新课标注重从自然与生活现象中引入，通过探究寻找规律，然后介绍知识在生产、生活中的应用.由于磁现象在学生平时的学习、生活中都有了一定的基础，所以认识起来不会存在什么大的困难.但他们对磁现象的认识还很肤浅，有的还不统一，为此，本节课我采用了教师演示与学生动手操作进行教学.同时又采用了“读一读、想一想、做一做”的多样化教学方式.对于生活中一些记录磁信息的东西，学生比较新奇，他们见得也不多、不全，上课时拿一些磁卡之类的东西展示，学生的兴趣能得到很好地提高，这是个省力又能取得不错效果的方法.由于学生的自主探究能力不太强， 有些探究活动要在教师指导下进行，进而引导学生自主建构磁现象有关概念，突破教学难点.第2节 电生磁
【教学目标】
1.认识电流的磁效应，初步了解电和磁之间有某种联系.
2.知道通电导线周围存在着磁场；通电螺线管的磁场与条形磁体相似．
3.会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向．
4.通过观察直导线电流磁场和通电螺线管的磁场实验，进一步发展学生的空间想象力.
5.通过对实验的分析，提高学生比较、分析、归纳得出结论的能力.
6.通过认识电与磁之间的相互联系，使学生乐于探索自然界的奥妙，培养学生的学习热情和实事求是态度，初步领会探索物理规律的方法和技巧.
【教学重点】
奥斯特的实验；通电螺线管的磁场；安培定则.
【教学难点】
通电螺线管的磁场及其应用.
【教具准备】
奥斯特实验器材一套、通电螺线管、小磁针、大头针、多媒体课件等.
【教学课时】
1.5课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
教师播放多媒体文件：电和磁之间的相似之处.
师 电和磁从现象上看有非常相似的地方，它们之间有没有一定的联系呢？
从哲学角度看，应该是有的，我们生产和生活中的一些电器设备中，如扬声器、电磁继电器、话筒、电吉他、电话等，均用到了磁性，但它们的磁性均离不开电，由此看来，电与磁之间一定存在着某种联系.首先揭开这个奥秘的是丹麦物理学家奥斯特
【进行新课】
知识点1 电流的磁效应
1.探究奥斯特实验——通电导线周围有磁场
师 我们怎样判断一个物体是否具有磁性呢？
生:看它能否吸引铁屑；利用磁体间的相互作用来检验.
师 一个电池能吸引铁屑吗？我们怎样做才有可能产生磁性呢？
生:要有电流……要形成一个电路，电路闭合才有电流.
师 我们可以设计一个什么样的实验来检验你的猜想？
小组讨论后交流.
师 根据学生所述对该实验进行演示.
“奥斯特实验”演示:沿着静止的小磁针方向，把一导线水平放置在它的正上方，最好是铜导线，因为它能够不受磁场的影响.当导线中通有电流后，发现小磁针发生了偏转，如图甲所示.
分析和结论：
①小磁针偏转—受到了磁力的作用；
②由磁场的基本的性质可判断出小磁针处于某个磁场中；
③导线通有电流，小磁针就偏转，断开电流，又会恢复原来的状态（如图乙所示）.说明是通电导线产生了磁场.
板书：通电导线和磁体一样，周围存在磁场.
2.磁场方向与电流方向的关系
问题:磁场方向与电流方向有没有关系呢？
猜想:有或没有.
演示:改变电流方向，发现小磁针的偏转方向也发生了改变，说明磁场方向也改变了.（如图丙所示）
结论: 电流产生的磁场方向跟电流的方向有关.
奥斯特实验的意义:奥斯特实验第一次揭开了电与磁联系的发展史.
3.电流的磁效应
总结以上现象，可以得出结论：
板书：通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作电流的磁效应.
知识点2 通电螺线管的磁场
1.初步认识通电螺线管
提出问题:通电直导线周围的磁场较弱，怎样才能将这种较弱的磁场能够明显地显示出来，供我们加以应用呢？
进行猜想:①增大电流；②让直导线集中起来绕成管状，这就是螺线管.
练习画法:教师让学生练习螺线管的画法、有骨架的螺线管的画法等.
教师出示两个绕线方向不同的螺线管模型，示范画出绕线结构示意图.
要求每个学生画出手边所用的那个螺线管的结构示意图，画完后小组内交换传看，看画得是否正确.（说明:学生从没画过甚至没见过螺线管及示意图，所以不会画，必须示范和指导，否则没法判断极性与电流方向的关系，此处是难点.）
学生观察所用螺线管的绕线，画出绕线方向示意图，画好后交换检查.
2.探究通电螺线管的磁场分布
(1)提出问题:如何确定一个磁场是怎样分布的？需要什么器材？
(2)进行实验:探究通电螺线管的磁场分布
①向学生介绍螺线管磁场演示仪的构造，线圈的位置，铁屑的均匀分布情况等.
②向螺线管磁场演示仪中通电流，振动演示仪，观察铁屑的重新分布情况.
③把它与条形磁体的铁屑分布进行对比.
(3)得出结论:通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似.
教师用多媒体播放文件“通电螺线管和条形磁体的磁
场辨析比较”，并向学生讲解.
3.探究电流方向对通电螺线管磁场方向的影响
()提出问题:直导线的磁场方向与电流方向有关，那么螺线管的磁场方向与电流方向有关吗？如何验证是否有某种关系？
(2)进行猜想:有关或者无关.
(3)进行实验:探究电流方向对通电螺线管磁场方向的影响
①在螺线管一端放一个小磁针，当电流的方向变化时，观察小磁针的方向是否也随着偏转.
②观察小磁针的N极指向，从而判断出通电螺线管磁场的方向.
③改变电流方向，观察小磁针的指向是否发生改变.
(4)观察现象：当电流方向改变时，小磁针的方向也随着发生偏转；改变电流方向，小磁针偏转的方向正好相反.
(5)得出结论:通电螺线管的磁场方向与电流方向有关.
4.探究线圈绕向对通电螺线管磁场方向的影响
(1)提出问题：由于把导线绕成螺线管后，还存在一个绕向的问题，磁场方向除了与电流方向有关外，与线圈的绕向是否也有关系呢？
(2)进行猜想:有关或者无关.
(3)进行实验:拿两个绕向不同的螺线管，给它们通有相同方向的电流，用小磁针判断螺线管的极性是否发生改变.
(4)观察现象:小磁针的偏转方向正好相反.
(5)得出结论:在电流方向一定的情况下，通电螺线管的磁场方向还与线圈的绕向有关，绕向变了，则磁场方向也会改变.
教师用多媒体播放下列文件“通电螺线管磁场方向的影响因素”
知识点3 安培定则
师 如何由电流方向、线圈的绕向确定磁场方向呢？大家看课本上的几种说法有没有道理.
板书：安培定则：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极.
教师用多媒体播放视频:通电螺线管磁场演示.
安培定则的应用一般有以下几种：一是由螺线管中的电流方向，判断通电螺线管的南、北极；二是已知通电螺线管的南北极，判断螺线管中电流的方向；三是根据通电螺线管的南、北极以及电源的正、负极，画出螺线管的绕线方向. 教师用多媒体播放例题，并给学生讲解.
【教师结束语】
这节课我们学习了第一个关联——电能生磁，即电能转化为磁能的现象.该现象是由丹麦的物理学家奥斯特发现的，所以也叫奥斯特实验，这个实验直接证明了电流可以通过导体在其周围产生磁场；这个磁场比较弱，为了进一步地研究和应用，我们把直导线绕成了螺线管，使其磁场进一步增强，发现通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场是相似的，磁场方向遵循安培定则.
课后作业
完成本课时作业.
1.这节课的概念较多，中间的小探究实验有二、三个，所以时间会很紧，根据学生的接受能力，灵活控制.
2.虽然有几个探究实验，但还是要突出探究通电螺线管的磁场，该实验在器材不多的情况下，要注重演示实验的质量，让大多数学生看到其中铁屑的分布是至关重要的.
3.另外几个实验尽量让学生动手，因为该实验涉及的器材以前都用过，步骤也不复杂，能调动学生学习的积极性.第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节所学内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
【项目提出】
师 生活中有许多地方会用到直流电动机，同学们知道哪些地方用到了电动机？
生 很多玩具电动车就是用直流电动机来驱动的.
利用前面学习过的直流电动机的工作原理，你可以制作一台简易的直流电动机.
【项目分析】
我们知道，电动机主要由线圈和磁体组成，要制作直流电动机，需要考虑以下问题.
1.用什么样的导线绕制线圈？绕制的匝数多少为宜
2.哪部分作为转子？哪部分作为定子？
3.如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？
【项目实施】
根据每个人的个性化设计可以制作出不同的直流电动机.
同学可以自主查询资料，设计出简易电动机的制作方法.
师 下面是一个比较简单的电动机设计和制作方法，同学们可以参考.
要制作这样的直流电动机，需要有以下材料：漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）、强磁体、电池等.
把一段粗漆包线绕成约3cm×2cm的矩形线圈（图20.5-1)，作为转子.从线圈的两端各拉出约2cm的漆包线作为转轴.用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板或电池盒上.两个支架分别与电池的两极相连.最后把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁体作为定子.
师 在上节的学习中，我们知道，如果没有换向器，通电线圈在转到下半周时受到的力使线圈反向转动，线圈将不会持续转动.如果把这个反向转动的力去掉，也就是在线圈转动的上半周通电，下半周断电，线圈依靠惯性能否连续转动呢？
生 线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动.
师 改变线圈中电流的方向，线圈将会继续转动下去.
我们用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮半周.组装好电动机，给线圈通电并用手轻轻推动一下，线圈就会不停地转动了（图20.5-2）.
调试自己制作的简易电动机，让它更好地工作起来.
【展示交流】
1.请大家展示自己制作的简易直流电动机，并说明是怎样实现让线圈连续转动的，看看谁的电动机设计得更巧妙.
2.你的电动机线圈匝数是多少？转子在转动时，转轴受到的摩擦情况如何？
3.观察哪个电动机转动得更快，它们可以带动其他装置旋转吗？
学生进行交流讨论，教师点评.第4节 电动机
【教学目标】
1.知道磁场对通电导线的作用.
2.知道通电导线在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关.
3.通过制作模拟电动机的过程，锻炼学生的动手能力.
4.通过实验方法探究直流电动机的结构和工作原理.
【教学重点】
1.磁场对通电导线的作用.
2.电动机的工作原理，换向器的作用.
【教学难点】
1.分析概括通电导体在磁场中的受力方向跟哪两个因素有关
2.理解通电线圈在磁场里为什么会转动.
3.电动机能够持续转动的原因.
【教具准备】
U形磁铁、电源、导线、开关、线圈和直流电动机模型，多媒体课件等.
【教学课时】
1.5课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解)，加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
我们一起来回忆一下奥斯特电生磁的实验，哪位同学可以叙述一下奥斯特的实验过程及结果？
生:丹麦物理学家奥斯特在做实验时偶然发现当导线中有电流通过时，它附近的磁针指向发生了偏转，这个意外的现象引起了奥斯特极大的兴趣，他又继续做了许多实验，终于证实了电流的周围存在着磁场.
师 回答得很好.让我们一起回过头来看看奥斯特的实验(用多媒体课件展示奥斯特实验的实验装置及结论). 奥斯特是用一根小磁针放在通电导线的旁边发现了小磁针会受到力的作用，而且电流方向改变后，小磁针的转动方向也改变.那么我们反过来想一下，假如通电导线放在磁场中会不会也受到磁场的作用力呢？（板书课题）
【进行新课】
知识点1 磁场对通电导线的作用
师 通电导线周围有磁场，那么通电导线是不是也会在磁场中受到力的作用呢？
学生思考、讨论教师提出的问题，并回答.
生: 我想会.因为奥斯特的实验证明了通电导线可以产生磁场，而且我们也知道了通电螺线管产生的磁场就相当于一个条形磁铁的磁场.那么把通电导线放在磁场中也就相当于把两个磁铁放在一起，肯定会有力的作用.因为两个磁体之间是可以相吸或相斥的.
师 这个同学的猜想听起来很有道理，但是正不正确呢？我们应该怎样去判断？
生: 用实验去验证.
师 那么我们应该怎样去设计这个实验呢？请同学们再讨论一下，给出一个比较好的方案来.
(巡回听取学生讨论的方案)
师 请小组代表把你们讨论的结果告诉大家.
生1:因为我们考虑到问题是要验证通电导线在磁场中有没有受到力的作用.所以我们想到实验必须有一条通电的导线，选择器材时就应该有导线，电源和开关;另外还要有提供磁场的条形磁铁.把通电导线放在磁场中看它能不能受到力的作用.
生2:我们的方案和他们的大致相同.但是我们觉得用U形磁铁可能更好些，因为U形磁铁内的磁场集中些.还有我们觉得那根通电导线最好能用一个支架把它支起来，使它可以自由地摆动，这样才能更好地观察.
师 你们是根据什么想到这一点的呢？
生2:我们是根据奥斯特的实验想到的.其中的小磁针不也是可以自由转动的吗？
师 同学们设计的方案都很好，特别是这组的同学考虑得非常全面，而且有根有据的.
(鼓励学生深入、严谨地思考，激发学生积极主动地探究)
师 那么同学们看看我的这套实验仪器能不能验证你们的猜想呢？
(拿出演示实验仪器)
师 （介绍实验仪器）像刚才那位同学说的，为了使通电导体棒能自由地摆动，我们给它做了个导轨.（安装好实验装置）导体棒放在磁场里，我们把开关合上，请同学们认真观察这根导体棒看它会怎么样？（闭合开关，演示实验）
师 同学们看到了什么现象.
生: 导体棒运动了.
师 怎么运动？
生：向左运动.
师 那么这个实验说明了什么问题？
生: 说明了导体棒在磁场中可以运动.
师 能不能说得更完善些.
生1:应该是通电导线在磁场中可以运动.
生2:说明了通电导线在磁场中会受到力的作用，没有力的作用导线就不会运动.
师 这位同学总结得很好，得到的结论也比较全面.
师 刚才我们用实验验证了我们的猜想，我们的实验现象也很明显，导体棒是运动了，而且是向左运动的.那么同学们再思考一下，奥斯特改变电流方向，小磁针的转动方向也改变了.我们这里的导体棒是不是永远向左运动的呢？怎 么样去验证你的想法？
生: 可以改变电流的方向来看看导体棒的运动方向有没有改变.
生: 可以保持电流方向不变，改变磁场方向来看看导体棒的运动方向有没有改变.
师 那我们再用实验来验证这些同学的想法.
(先改变电流方向，示意学生看现象;保持原来的电流方向，再改变磁场方向)
师 同学们观察到了什么现象？由此又说明了什么？
生: 看到导体棒的运动方向改变了，说明了改变电流或者磁场的方向，通电导体棒的运动方向也会改变.
师 换句话说就是通电导线受到磁场力的方向跟电流和磁感线的方向都有关系.
师 刚才我们是把一根通电导体棒放在磁场中发现它会受到力的作用.那么假如我们不是放一根导体棒，而是把整个线圈放到磁场中，又会怎么样呢？
(演示把线圈放到磁场中的实验)
师 可以观察到，线圈转动了起来，那么同学们可以讨论一下:为什么线圈是转动而不是直线运动呢？
生：（讨论后总结）由于导线两边的电流方向是不一样的，那么它们受到的力也就不一样了，就像一个框被相反的力扭动一样，所以只能是转动的.
师 思考一下线圈为什么能不停地转动，这和我们的实验器材的结构有没有关系？
生：（动手做实验，探究线圈的转动，记录实验现象并思考问题）
师 好了，刚才我们通过实验也验证了我们开始的猜想.那么同学们在做实验的时候有没有注意到我们的实验 器材有什么特别的地方呢？
生: 线圈引线一端的漆皮全部刮掉了，另一端只刮上半周或下半周.
师 对，这是实验的特别之处，同学们回去想一下，为什么要这样做，假如把两端漆皮全部都刮去的话，又会怎么样呢？
师 在做实验时我们发现线圈可以不停地转动，同时我们也发现线圈引线的构造很特别，为什么要这样做，否则线圈可以不停地转动吗？下面我们继续来探讨这个问题.
师 (演示实验）现在我把线圈引线的绝缘漆全部刮去，看看实验的结果会怎么样.
师 我们发现结果是怎么样的呢？
生: 线圈不能连续转动.
师 为什么会出现这种情况呢？难道是结论有错误？
(用多媒体把课本P162图20.4-3放大来给学生看.请学生思考问题）
师 (演示实验)我们再来看看当我把线圈放在这个位置（图乙）时它会动吗？
(同时也用多媒体把线圈在乙的位置放大后显示出来)
师 很显然线圈没有动，这是为什么？
(请学生思考讨论后回答)
生1：我想线圈要在磁场中转动可能和它被放置的位置还有关系
生2 ：我也是这样想的，在乙的位置上可能线圈的两边受到两个反向的力，那么就不能转动了.
师 确实是这样，在乙的位置上刚好在同一直线上受到两个大小相等、方向相反的力（相当于二力平衡），所以线圈不能转动了.我们把这个位置叫线圈的平衡位置.那么，线圈为什么在甲的位置可以转动但又不能连续地转动呢 让我们一起通过线圈的运动受力图来分析.
[用多媒体把线圈在丙的位置也放大后显示出来，并且把它们的电流方向和受力方向也一起标出来（图甲、乙、丙 组合起来），教师一边标出电流方向一边讲解]
师 好了，我们刚刚也分析了线圈不能持续转动的原因，在丙的位置线圈受力的方向恰好与它运动的方向相反. 你能想出什么好办法使线圈能连续地转动吗？
小组讨论，并派代表回答.
生1:我们觉得线圈不能连续转动是因为转到丙这个位置时，左右两边线的电流方向和在甲时相反了.只要我们想办法让它转过平衡位置后就把左右电流方向对换，这样就可以使线圈连续转动了.
生2:我们觉得可以用调换磁感线方向的方法，调换的位置、时间和上一位同学讲的一样.
生3:我们觉得不用那么麻烦，我们做的实验不是可以持续转动吗？我们让电动机转到乙的位置不给导线通电，就不会产生阻碍的力了.由于惯性线圈继续转动，到了甲的位置再给它通电，那样就可以使它持续转动了.
师 同学们都很聪明，能够想出各种各样的办法来解决问题.但有的同学的办法很简单，有些同学的方法就比较复杂，我们可不可以开动脑筋，想出更简单，更实用的方法呢？其实直流电动机和通电线圈在磁场中转动的原理是一样的，它使用了一个叫换向器的零件来使线圈不断转动.
师 (指出电动机里换向器的位置，介绍它的结构特点)换向器由两个彼此绝缘的半环组成，两个半环分别与线圈的两端接通.当线圈转动通过平衡位置后，半环从与一个电刷接触，改变为与另一电刷接触，从而改变线圈中电流的方向和磁场力方向，使线圈得以持续转动.
(让学生通过电动机模型，观察换向器)
教师接通电源，请学生观察电动机转动时换向器的工作，分析电动机换向器的工作情况.
学生分析，并举手发言（大致和上面分析的差不多）
师 我们要特别注意的一点是换向器两个半环之间是绝缘的，等线圈转到另一半和电刷接触时就改变了电流的方向，把另一半的动力也用到了．
板书：换向器的作用：改变线圈中电流的方向，使线圈得以持续转动.
知识点2 电动机
师 我们观察了通电线圈在磁场中转动的过程，知道了电动机的工作原理.电动机转动后能带动其他机器的转动，那么电动机起到了什么作用呢？（提示:从能量的角度来考虑）
生: 把电能转化为机械能.
师 我们来欣赏一些图片（用多媒体播放机床、电梯、电扇、电动玩具、冰箱等使用电动机的电器，并播放它们由停止到运转的状态），这些图片里的东西有什么共同的特点？
生1：它们都是电器.
生2：它们的运转都需要用到电.
生3：它们都是靠电动机来转动的.
师 这些同学都说得很好.（用课件形式显示几种机器如电扇、电梯、电动玩具的结构图，并圈出电动机的位置）这些机器都有一个很重要的设备——电动机.
师 前面我们做了通电线圈在磁场中转动的实验，模拟了电动机转动时的情况.今天我们看看真正的电动机是怎么样的.
(出示直流电动机模型，并通电使它转动）
师 我们先来看看电动机的主要结构是怎样的？
生: 有能转动的线圈，还有不动的磁体.
师 对.电动机就是由能够转动的线圈和固定不动的磁体组成的.我们把它们叫转子和定子.
教师总结：实际的电动机都有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动的过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动.
扬声器
师 我们学习了电动机的有关知识.现在请同学们阅读教材P163~164《科学世界》，让我们来了解一下扬声器的发声原理.
扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置.图20.4-7是扬声器的构造示意图，它主要由固定的永磁体线圈和锥形纸盆构成.当线圈中通有电流时，线圈受到永磁体的作用而运动；当线圈中的电流反向时，线圈向相反方向运动.由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带
动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音.
【教师结束语】
这节课我们能获得那么多知识，和同学们善于思考是离不开的.同学们在讨论问题时都很认真，并且还能联系我们以前学过的东西去想问题，也越来越善于观察实验现象，总结出实验的结论，语言表达更规范.请同学在课外思考我们刚才提出的问题.
本节课学习了电动机的基本构造，电动机为什么会转动以及为什么会连续转动的原因.直流电动机的工作原理是学习的重点，也是学习的难点，理解换向器的作用.
课后作业
完成本课时的习题.
1.本课中活动设计，问题的引出和讨论交流，都能从学生的实际出发，引导学生去做、去说、去思、去发现，激发了学生的探究兴趣和探究欲望，调动了学习积极性，课堂非常活跃.学生在学习过程中，很自然的提高了科学素养.
2.本节采用程序性的提问和讨论，启发学生弄清电动机线圈受力情况和停止转动的原因，以及解决问题的办法，可以培养学生的思维和创造能力.
3.换向器是教学的难点，让学生通过电动机模型，观察换向器很有必要.
4.通过前面几节的学习，学生识图能力应该有所提高，本节电动机原理图要尽量让学生自己看图理解.

展开更多......

收起↑