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/ 让教学更有效 精品教案 | 物理学科
20.6　磁生电
1.物理观念：知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件，知道发电机工作原理及能量转化。
2.科学思维：通过从“电生磁”到“磁生电”的逆向思维提出问题，通过实验归纳规律，培养归纳推理能力；通过用模型理解发电机工作过程，体会模型法的应用，提升抽象思维。
3.科学探究：通过探究磁生电的条件，进一步了解电与磁的联系，提高学生观察的能力、分析概括的能力和联系简单现象探索物理规律的能力。
4.科学态度与责任：通过探究电磁感应的应用，感受物理与生活的联系；了解发电机的发展对社会进步的作用，增强创新意识。
1.教学重点：电磁感应现象及感应电流产生的条件；发电机的工作原理。
2.教学难点：感应电流产生的条件；发电机工作过程中能量转化及电流方向变化。
如图所示，科研人员设计了一种“能量采集船”，在船的两侧附着可触及水面的旋转“工作臂”，每只“工作臂”的底端装有一只手掌状、紧贴水面的浮标。当波浪引起浮标上下浮动时，工作臂就前后移动，获得电能储存起来。你知道这种“能量采集船”是如何获得电能的吗？其中蕴含着怎样的物理原理？今天我们就来探究“磁生电”的奥秘。
任务一　磁生电
教师活动 学生活动
[过渡]我们知道电流周围存在着磁场，即电能生磁，因此通电导体在磁场中会受到力的作用，那么反过来，让导体在磁场中运动，会不会产生电流呢？ [提问]如何设计实验来验证“磁能否生电”？需要哪些器材？ [学生实验]指导学生按如下步骤进行实验： （1）闭合开关，让直导线在蹄形磁体的磁场中静止，观察灵敏电流计指针的偏转情况。 （2）闭合开关，让直导线在蹄形磁体中上下运动，观察灵敏电流计指针的偏转情况。 （3）闭合开关，让直导线在磁场中左右运动（切割磁感线），观察灵敏电流计指针的偏转情况。 （4）断开开关，让直导线在磁场中左右运动，观察灵敏电流计指针的偏转情况。 [提问]哪些情况下灵敏电流计的指针会发生偏转？这说明了什么？ [小结]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，在导体中就会有电流产生，这种现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。 [追问]请总结产生这种电流的条件是什么？ [提问]要想改变产生感应电流的方向，应该如何操作？自己进行实验验证。 [讲解]正确理解电磁感应的内容： （1）“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时”包含两层意思：①电路应该是闭合的而不是断开的；②要有一部分导体做切割磁感线的运动，这里要注意是“一部分导体”，不是“整个电路”去做切割磁感线的运动。 （2）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。 （3）“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。 [猜想]可能会产生电流。 [小组讨论]小组成员讨论交流实验方案，列举所需器材。实验器材：蹄形磁体、导体棒、开关、灵敏电流计、导线等。实验方案：如图所示，让导体在磁场中运动，观察灵敏电流计的指针是否发生偏转。 [分组实验]学生分组进行实验，记录每种情况下灵敏电流计指针的偏转情况。 [交流回答]四种情况中，只有闭合开关，且导体在磁场中左右运动时，指针才偏转，说明此时产生了电流。 [交流回答]产生感应电流的条件：①电路必须是闭合的；②电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。 [交流、讨论，动手操作]导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向有关，只要导体切割磁感线的方向和磁场的方向中的任何一个改变，就会使感应电流的方向发生变化。
任务二　发电机
教师活动 学生活动
[过渡]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。 [演示实验]出示手摇发电机（如图），演示手摇发电机发电，引导学生观察。 （1）观察手摇发电机模型，分析发电机的构造。 （2）观察线圈转速变化时，小灯泡亮度如何变化？ （3）手摇发电机工作的过程中能量如何转化？ （4）用发光二极管或灵敏电流计检验手摇发电机产生的电流方向是否发生变化。 [讲解]把导线弯成一个线圈框，增加线圈的匝数，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。 如图所示，当线圈在外力的带动下在磁场中转动时，线圈的两条边ab、cd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，这正好使电流沿着某一个方向向外流出。 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ab、cd两边产生感应电流的方向也会相反，所以会出现灵敏电流计指针方向一会儿向左偏、一会儿向右偏的现象。 [讲解]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，像这样周期性改变方向的电流叫交变电流，简称交流，我们生活中所用的就是交流，频率是50赫兹（Hz）。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。 [展示]出示实际的发电机。 [提问]你能从中获得哪些信息？ [展示]介绍白鹤滩水电站的资料。 [提问]试着分析一下发电机工作过程中能量的转化情况。 [回顾]现在回到课堂开始的问题，能量采集船是如何获得能量的？ [提问]在生活中还有哪些应用了电磁感应现象？ [提问]动圈式话筒由永久磁体、线圈、膜片等组成，你知道它的工作过程吗？ [引导自学]阅读教材P170“科学世界”。 [观察交流] （1）手摇发电机和电动机结构相似，由多匝金属线圈和强磁体构成，电动机与电源相连接，而发电机与小灯泡、电流表相连接，其中转动部分叫作转子，固定部分叫作定子。 （2）当摇动转盘时，小灯泡的亮度会明暗交替。当转轮的速度变大时，线圈切割磁感线的速度会增大，小灯泡的亮度会变亮，说明发电机中感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关。 （3）手摇发电机工作的过程中，将机械能转化为电能。 （4）如果把小灯泡换成灵敏电流计，灵敏电流计指针左右摆动，说明电流方向在不断改变。 理解交流的定义和特点。 [讨论并回答]实际的发电机比模型发电机复杂得多，但仍由转子和定子两部分组成。大型发电机一般采取线圈不动，磁极旋转的方式来发电，为了得到较强的磁场，还要用电磁铁代替永久磁体。 [回答]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。 [交流讨论]“工作臂”里面有导体，导体在磁场中做切割磁感线的运动，所以产生了电能。 [回答]动圈式话筒、超市门禁、感应充电等。 [回答]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，能产生随着声音的变化而变化的电流，经放大后，通过扬声器还原成声音。
教师活动 学生活动
[任务]以思维导图形式归纳总结本节内容。 [总结]本节课我们应用控制变量法和转换法的科学方法进行实验探究，根据灵敏电流计指针的偏转情况概括总结出了感应电流产生的条件：闭合回路的部分导体做切割磁感线运动。发电机就是根据这样的原理制成的，发电机由磁体、线圈、滑环、电刷等组成。当线圈在磁场中转动时，线圈中两条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。 [小组合作]总结核心知识，绘制思维导图。
第6节　磁生电
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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