课程基本信息
课例编号 学科 物理 年级 九年级 学期 第1学期
课题 磁生电（第二课时）
教科书 书名：九年级全一册 出版社：人民教育出版社 出版日期：2013 年6 月
教学人员
姓名 单位
授课教师
指导教师
指导教师
教学目标
教学目标：了解发电机的构造、工作过程和原理，知道发电机发电过程中的能量转化。 教学重点：发电机的工作原理。 教学难点：发电机的工作原理。
教学过程
时间 教学环节 主要师生活动
1min 9min 9min 1min 引入新课 认识手摇发电机 发电机 课堂小结 布置作业 上节课，我们通过实验，观察到了磁生电的现象。即电磁感应现象。什么是电磁感应现象呢？ 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，这种现象叫做电磁感应。 我们通过实验还了解到，产生的感应电流的方向与导体切割磁感线的方向、磁场的方向都有关系。 发电机的基本原理就是电磁感应。 生活中有各种各样的发电机，例如风力发电机、水力发电机、火力发电机、便携式发电机等等。 请同学们想一想：发电机如何发电的呢？ 这是一个手摇发电机，它主要由磁铁、线圈和可摇动的手柄组成。 我们一起来看看它的内部构造。 【播放视频】 转动手摇发电机的手柄，真的会发出电来吗？ 我们把一个小灯泡和手摇发电机相连，小灯泡会发光吗？ 我们一起来做做看【播放视频】 转动手柄，观察到小灯泡发光，说明，电路中产生了电流。 在实验过程中，同学们还观察到什么现象了吗？ 请同学们再认真观察实验，注意观察小灯泡的亮度变化？跟老师的什么操作有关系？【播放视频】 通过实验，我们发现，在转动手柄的过程中，小灯泡的亮度发生了变化，有时暗一点，有时亮一点。 是实验过程的什么操作，导致了小灯泡的亮度变化呢？ 同学们一定都发现了，是转动手柄的速度。 当转动手柄速度较慢时，线圈转动得较慢，小灯泡亮度较暗，这说明，产生的电流较小。 当转动手柄速度较快时，线圈转动得较快，小灯泡亮度较亮，这说明，产生的电流较大。 因此，线圈转的越快，小灯泡越亮，说明产生的电流越大。 我们利用灵敏电流计，来检验刚才对电流大小变化做出的判断。 将灵敏电流计和手摇发电机相连，转动手摇发电机手柄速度较慢，请同学们认真观察灵敏电流计指针的偏转情况。 【播放视频】 第二次我们转动手摇发电机手柄的速度较快，请同学们认真观察灵敏电流计指针的偏转情况。 【播放视频】 通过两次实验对比，我们发现，当手摇发电机手柄转动较慢时，带动线圈在磁场中转动的较慢，灵敏电流计指针偏转较小，说明产生的电流较小。 当手摇发电机摇把转动较快时，带动线圈在磁场中转动的较快，灵敏电流计指针偏转较大，说明产生的电流较大。 因此，发电机线圈转动越快，产生的电流就越大。也就是手摇发电机产生的电流大小是变化的 通过实验，同学们还发现什么现象了吗？ 没错，当转动手摇发电机的手柄时，灵敏电流计的指针偏转方向也发生了变化。由此，我们判断手摇发电机发出电流的方向是变化的。 我们通过下面的实验进行验证。 发光二极管具有单向导电性， 我们把两个发光二极管极性相反地并联起来，并与发电机相连，转动手摇发电机的手柄，请同学们认真观察这两个发光二极管的发光情况。 【播放视频】 通过实验我们发现，当转动手摇发电机的手柄时，两个二极管交替发光。这说明，手摇发电机产生的电流方向也是变化的。 实验表明：手摇发电机发出的电流的大小和方向都是变化的。这种大小、方向不断发生变化的电流，称为交变电流，简称交流。发出交变电流的发电机也叫交流发电机。 在交变电流中，有一个非常重要的概念，就是交变电流的频率。在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率。我国电网以交流供电，频率为50赫兹。 一个发电机，主要由磁铁、线圈、铜环、电刷等部分组成。线圈在磁场中转动，做切割磁感线运动，产生感应电流。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。 发电机为什么会发出交变电流呢？我们通过一个视频，理解发电机的工作过程。 【播放视频】 线圈的蓝色部分在前半周转动时，向下做切割磁感线运动，电流计指针向右偏转，产生感应电流； 线圈的蓝色部分在后半周转动时，向上做切割磁感线运动，电流计指针向左偏转，产生感应电流的方向相反。 因此，发电机的工作原理，正是闭合回路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流。即电磁感应。 实际的发电机要比手摇发电机复杂的多。但都是由转子，即转动的部分，和定子，固定部分组成。小型发电机一般采用磁极不动，线圈转动的方式发电。大型发电机机发出的电，电压很高，电流很强，一般采用线圈不动，磁极旋转的方式来发电。而且，为了得到较强的磁场，一般要用电磁铁来代替永磁铁。图片中就是一个大型发电机在安装转子。 请同学们想一想：发电机发电的过程中，发生了什么能量转化呢？ 例如，火力发电，发生了什么能量转换呢？ 火力发电机，利用燃料燃烧产生的内能，推动汽轮机转动，带动发电机发电。即先有汽轮机把内能转化为机械能，再由发电机把机械能转化为电能。 水力发电的过程中，是用水流推动水轮机转动，带动发电机发电，将机械能转化为电能。 风力发电的过程中，是用风力推动风车转动，带动发电机发电，将机械能转化为电能。 因此，电能都是由其他形式的能转化而来的。而发电机发电的过程就是把机械能转化为电能的过程。 中国风力发电起步，经过了从外国引进，到自主研发的艰难奋斗历程，历时30余年。风力发电工程的建设，也从最初的平原，转移到山地，再到高原和海洋。 在上海东海大桥东侧，矗立着世界上最大型的海上风力发电机SL5000。它是风力发电机中的巨无霸。它的机舱上可以起降直升机，它的风轮高度超过40层楼，完全由我国自主研发设计。 整个海上风力发电项目投入运行以来，已经累计发电将近12亿度，和火力发电相比，少使用了54万吨标准煤。大大节省煤炭、石油等能源，减少了环境污染。 除了风力发电以外，太阳能发电，即光伏发电也在我国高速发展， 10年来，中国的光伏高速发展，10年以来，光伏发电的成本下降超过90%。中国光伏新增装机量已经连续6年位居全球第一，累计装机规模已连续4年位居全球第一。 光伏发电在生活中有非常广泛的应用，例如太阳能路灯、太阳能电源、太阳能小车等等。 学习了电磁感应，同学们能否利用磁生电，即电磁感应，解释动圈式话筒的工作原理呢？动圈式话筒主要由磁体、线圈、膜片等部分组成。 在使用动圈式话筒时，人发出的声音使膜片振动，膜片带动线圈在磁场中振动，做线圈做切割磁感线运动，线圈中产生感应电流，而且产生的感应电流的大小随声音的变化而变化。产生的电信号经扩音机放大后传给扬声器，从扬声器中就发出了放大的声音。 因此，动圈式话筒的工作原理，主要是利用了电磁感应。 电磁感应现象在生活中有非常广泛的应用。例如磁记录技术。录音机的磁带就应用了磁记录技术。那录音机是如何通过磁带，记录和播放出声音的呢？ 我们先来看第一个过程，录音机是如何录制声音的。 【播放视频】 录音机在录音时，将声音先转化成变化的电流，变化的电流通过录音磁头产生变化的磁场，磁带上的磁粉被变化的磁场磁化，于是将声音记录在了磁带上。 那录音机又是如何播放出磁带上的记录的声音呢？ 【播放视频】 播放声音时，磁带贴着放音磁头运动，强弱变化的磁场使放音磁头中产生变化的感应电流，电流经放大后，使扬声器发声，便播放出了声音。 因此，磁记录的本质是将电信号存储在磁介质内，称为磁记录。磁记录的信息可以是声音、图像、数字或其他可转换为电信号的信息。其中，磁记录的记录过程是应用的电生磁原理，播放的读出过程是应用的磁生电原理。 磁记录技术已在音像、计算机以及航天等许多领域得到应用。例如生活中常见的磁条式银行卡、高铁火车票等，都应用了磁记录技术。 以上就是今天的新课内容。 课堂小结，本节课主要学习了： 1. 发电机的工作原理：电磁感应。 2. 交流发电机产生的电流是交变电流，简称交流。 我国电网以交流供电，频率为50赫兹。 3. 发电机发电的过程是机械能转化为电能的过程。 本节课的作业是 1. 基础性作业：完成“学生资源”中的课后练习 ； 2. 拓展性作业：联系前面学过的直流电动机的知识，想想看，有什么办法可以使手摇发电机发出方向不改变的电流？可以利用画图进行简要说明
1课程基本信息
课例编号 学科 物理 年级 九年级 学期 第1学期
课题 磁生电（第一课时）
教科书 书名：九年级全一册 出版社：人民教育出版社 出版日期：2013 年6 月
教学人员
姓名 单位
授课教师
指导教师
指导教师
教学目标
教学目标：经历探究产生感应电流的条件的过程，了解产生感应电流的条件。 教学重点：通过探究实验认识电磁感应现象并发现磁生电的条件。 教学难点：探究产生感应电流的条件。
教学过程
时间 教学环节 主要师生活动
2min 8min 9min 1min 引入新课 探究什么情况下磁可以生电 电磁感应 课堂小结 布置作业 上节课同学们学习了电动机，给电动机装上扇叶，连接电源后，闭合开关，电动机带着扇叶转动起来。 电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。 如果将电动机直接与电流表相连，拨动扇叶，会观察到什么现象呢？【播放视频】 我们发现，在电动机扇叶转动时，电流表的指针发生了偏转。 扇叶的转动方向不同，电流表的指针偏转方向也不同。 这是为什么呢？ 拆开电动机，我们发现，电动机主要由线圈和磁铁两部分组成，当转动扇叶时，扇叶带动线圈在磁场中转动，电流表指针发生偏转，有电流产生，说明，磁也可以生电。 在奥斯特发现了电流的磁现象之后， 许多的科学家都在探索磁生电，那究竟什么情况下磁可以生电呢？ 我们用前面课中用到过的线圈，仍让线圈的底边AB处于蹄形磁体的两个磁极之间。 将线圈与电流表直接相连。闭合开关，使线圈与电流表形成闭合回路，让线圈在磁场中运动起来。 请同学们观察，电流表的指针是否会发生偏转。 【播放视频】 电流表的指针发生了偏转，但偏转角度很小，实验现象并不是明显，不易观察。 针对这一实验过程中遇到的问题，请同学们想一想，我们可以对实验方案进行哪些改进？便于我们观察到实验现象呢？ 在实验室，我们会使用——灵敏电流计，来检测电路中的微小电流。 因此，可以将电流表更换为灵敏电流计。 闭合开关后，让线圈在磁场中分别处于静止或运动，观察灵敏电流计指针的偏转情况。 【播放视频】 当更换为灵敏电流计后，灵敏电流计的指针偏转角度明显。 最终我们选择的实验器材主要有：线圈、蹄形磁铁、灵敏电流计、开关、导线等。 闭合开关后，分别让线圈在磁场中静止、向上运动、向下运动，向右运动、左运动，和斜向右上运动、斜向左下运动。请同学仔细观察灵敏电流计指针是否发生偏转，如果偏转，仔细观察指针的偏转方向。 并将观察到的实验现象记录在表格中。 【播放视频】 通过实验，我们发现： 当线圈在磁场中静止时，灵敏电流计的指针不偏转； 线圈向上、向下运动时，灵敏电流计指针不偏转； 线圈向右运动时，灵敏电流计指针向左偏转； 线圈向左运动时，灵敏电流计指针向右偏转； 线圈斜向右上运动时，灵敏电流计指针向左偏转； 线圈斜向左下运动时，灵敏电流计指针向右偏转。 进一步对实验现象进行分析： 在实验中，我们让线圈底边AB在磁场中沿不同的方向运动，为了后续研究的方便，我们用一根导线代表线圈底边AB，沿着导线AB的轴线方向看，看到的就是AB的截面图。 我们利用这张图，再对刚才的实验现象进行分析，看看能否找到导体AB的运动方向和产生电流之间的关系。 当导体在磁场中竖直上、下方向运动时，导体的运动方向与磁感线方向平行，闭合回路中无电流产生。 当导体在磁场中水平左、右方向运动时，导体的运动方向与磁感线方向垂直，闭合回路中有电流产生。 当导体在磁场中斜向左、右运动时，导体的运动方向与磁感线方向斜向交叉，闭合回路中有电流产生。 我们对比实验中的三种情况，同学们可以把导体想象成一把刀，把磁感线想象成一根根实实在在的韭菜。 当导体水平方向运动或斜向运动时，此时导体在做切割磁感线的运动，在闭合回路中会产生电流。 当导体沿着或逆着磁感线运动时，导体没有切割磁感线，回路中也没有电流产生。 由此可知，导体在磁场中做切割磁感线运动，是产生电流的一个条件。 电磁感应：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，这种现象叫做电磁感应。产生的电流叫做感应电流。 电磁感应现象是由英国物理学家法拉第在1821~1831年间，做了多次探索，终于在1831年取得突破，发现了利用磁场产生电流的条件和规律即电磁感应现象。 电磁感应现象的发现具有划时代的意义。在实际方面，开创了电气化时代的新纪元。在理论上，为建立电磁场的理论体系打下了基础。 从记录的实验现象中，我们分析得到了法拉第电磁感应现象，请同学们再观察实验表格中记录的实验现象，你还能有什么新的发现吗？ 没错，当导体向左、右运动时，灵敏电流计的指针偏转方向不同，也就是感应电流的方向应该与导体切割磁感线的方向有关。 那感应电流的方向，还可能与什么因素有关呢？还可能与磁铁本身的磁场方向有关。 感应电流的方向与导体切割磁感线的方向是否有关？ 在实验中，我们首先要控制磁场的方向不变，改变导体切割磁感线的方向，即改变导体的运动方向。 如何判断感应电流的方向呢？可以通过观察灵敏电流计指的针偏转方向，判断感应电流的方向。 下面我们一起完成实验，请同学们将观察到的现象填写到下面的表格中。 【播放视频】 通过实验发现，保持磁场方向不变， 当导体水平向左运动时，灵敏电流计的指针向左偏转。 当导体水平向右运动时，灵敏电流计的指针向右偏转。 所以，感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关。 2. 感应电流的方向与磁场的方向是否有关？ 在实验中，我们首先要控制导体切割磁感线的方向不变，改变磁场的方向，即对调蹄形磁铁的磁极位置。通过观察灵敏电流计指针的偏转方向，判断感应电流的方向。下面我们一起完成实验，请同学们将观察到的现象填写到下面的表格中。 【播放视频】 通过实验发现，保持导体切割磁感线的方向向左不变， 当磁铁蓝色S极在上时，灵敏电流计的指针向右偏转。 当磁铁红色N极在上时，灵敏电流计的指针向左偏转。 所以，感应电流的方向与磁场的方向有关。 学习了电磁感应现象，请同学们思考一个问题： 如图所示，把一个线圈和灵敏电流计连成闭合回路，在条形磁体进入线圈和离开线圈的过程中，闭合回路中会有电流产生吗？ 请同学们认真观察实验，看看跟同学们的想法一样吗？ 【播放视频】 当线圈固定不动，磁铁N极向下运动，进入线圈时，灵敏电流计的指针发生偏转，所以，在闭合回路中有感应电流产生。 同学们能利用电磁感应现象，解释指针偏转的原因吗？ 当磁铁N极向下运动，进入线圈时，线圈与磁铁之间发生相对运动，闭合电路中的导体，依然在做切割磁感线运动，导体中就会产生感应电流，所以，灵敏电流计的指针偏转。 回顾刚才的实验，比较1、2两幅图我们发现，当改变导体切割磁感线的方向后，感应电流的方向会随之变化。即感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关。 比较1、3两幅图我们发现，当改变磁场的方向后，感应电流的方向也会随之变化，即感应电流的方向与磁场的方向有关。 通过前面的几个实验，我们可以得到这样的结论：在电磁感应现象中，闭合回路中产生的感应电流的方向，与切割磁感线的方向和磁场方向都有关系。 课堂小结，本节课我们主要学习了： 1. 电磁感应：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，这种现象叫做电磁感应。 2. 感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向、磁场的方向有关。 本节课的作业是： 1. 基础性作业：完成“学生资源”中的课后练习 ； 2. 拓展性作业：请同学们根据课上得到的实验记录，利用画简图的方式，把磁场方向、导体切割磁感线的方向和感应电流方向，三者的关系形象地表示出来。
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