人教版 初中物理 九年级全册 第二十章 电与磁 20.5 磁生电 教案（2022新课标）含答案

中小学教育资源及组卷应用平台
第二十章 电与磁
20.5 磁生电
教学目标：
1.物理观念：
（1）理解电磁感应现象。
（2）了解感应电流的方向与导体的运动方向及磁场的方向有关。
（3）了解发电机工作原理。
2.科学思维：
经历探究“磁生电”的过程，培养学生进行逆向思维和发散思维的能力
3.科学探究：
（1）什么情况下磁能生电；
（2）发电机线圈产生交流电
4.科学态度与责任：
（1）通过向学生介绍法拉第的生平，培养学生锲而不舍、坚忍不拔的思想品质。
（2）通过介绍发电机的发明，使学生了解科技的发展是人类社会进步的巨大推动力。
教学重点：实验探究“什么情况下磁能生电”。
教学难点：电磁感应实验方案的设计。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、U型磁铁、线圈、导线、灵敏电流表、发电机模型、磁带。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
三峡水电站勇夺第一实至名归！它的规模在世界上可是首屈一指，同时也是全中国建设的大型工程之一。三峡水电站位于我国湖北宜昌境内，整体装机容量达到了2240万千瓦。是全世界最大的水电站和最大的清洁能源生产基地！每台机组发的电够300万户居民使用。截至2020年底，三峡电站累计发电近1.4万亿千瓦时，节能减排，清洁能源发电量稳居世界第一。水轮机将水的重力势能转化为水轮机的动能，水轮带动发电机发电，将动能转化电能。发电机是怎样将动能转化为电能的呢？
奥斯特发现电流的磁效应之后，许多科学家都在思索：既然电流能产生磁场，那么磁能否产生电呢？英国物理学家法拉第在10年中做过多次探索，1831年终于取得突破，发现了利用磁场产生电流的条件和规律。根据法拉第的发现，后来发明了发电机，使人类大规模使用电成为可能，开辟了电气化的时代。
今天，无论我们日常生活中使用的电还是工农业生产中使用的电，大多是由电网提供的。是从发电厂的发电机中产生的，经过远距离的传输，到达工厂、农村、学校和家庭。
二、新课讲授，师生互动
火力发电中，是汽轮机带动发电机发电；水力发电中，是水轮机带动发电机发电；风力发电中是风车带动发电机发电。火力、水力、风力发电都是通过发电机发电。那么，发电机是如何发电的呢？
（一）什么情况下磁能生电
实验 探究什么情况下磁能生电
什么情况下磁场里的导线中能产生电流？
如图在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线的两端跟电流表连接。
导线跟电流表组成闭合回路。怎样才能使回路中产生电流？可以进行各种尝试，例如：
让导线在磁场中静止，换用不同强度的永磁体；
让导线在磁场中静止，但不是单根导线，而用匝数很多的线圈；
使导线在磁场中沿不同方向运动；
使导线沿磁感线方向运动；
使导线垂直于磁感线方向向右运动；

进行实验 收集证据
分析实验中看到的现象，就能知道闭合电路中产生电流的条件了。如果把磁感线想象成一根根实实在在的线，把导线想象成一把刀，表达起来可能会方便些。
闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
产生感应电流的条件
（1）导体要做切割磁感线运动。
（2）切割磁感线运动的只能是闭合电路的一部分导体
感应电流的方向
闭合电路的一部分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。感应电流的方向与导体切割磁感线运动方向和磁场方向有关。
（二）发电机
发电机怎样发电呢？
如图所示是实验室用得手摇发电机。把一台手摇发电机跟灯泡连接起来，使线圈在磁场中转动，可以看到灯泡发光。这表明，电路中有电流。
如果把手摇发电机跟电流表连接起来，线圈在磁场中转动时，可以看到电流表的指针随着线圈的转动而左右摆动。这个现象表明，发电机发出的电流的大小和方向是变化的。
演示
1.观察模型式手摇发电机的构造
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？
2.观察发电机转速对小灯泡的影响
取下电流表，但仍然保持小灯泡和发电机连接。用不同速度摇动转轮，观察小灯泡的亮度的变化。
3.检验手摇发电机电流方向的变化
把两个发光二极管极性相反地并联起来，并与发电机串联。转动摇把，观察二极管的发光情况。
其实，如图所示就是一个最简单的发电机装置的示意图。当导线向左运动时，电流表指针偏转，表明电路中有电流；当导线向右运动时，电流表指针向另一方向偏转，表明产生了另一方向的电流。
如果导线左右往复运动，电流表指针来回摆动，电路中产生的是交变电流，简称交流。
交变电流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，频率为50Hz。
我国家庭用电电压为220V，频率为50Hz。
（1）周期：完成一次周期性变化需要的时间（秒）。
（2）频率：1秒内完成周期性变化的次数（赫兹）。
问：我国生活用电的周期、频率、每秒方向改变次数分别是多少？
答：我国交流电周期是0.02秒，频率为50赫兹，每秒电流方向改变100次。
之前我们学习的电路用电池供电，电路中电流从电池正极流向负极，方向不改变，叫做直流电。
在发电机中，连续转动的线圈代替往复运动的导线。线圈中产生的交变电流。
在发电机中，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。
实际的发电机比模型式发电机复杂得多，但仍是由转子（转动的部分）和定子（固定的部分）两部分组成。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，为了得到较强的磁场，要用电磁铁代替永磁体。
实际使用的交流发电机（旋转磁场式）
1.组成：定子——线圈；
转子——电磁铁
原因：线圈匝数多，导线很粗，高速旋转困难；使用电磁铁可得到强磁场。
2.动力机：水轮机、汽轮机（核电站）、内燃机、蒸汽轮机（火力发电站）等。
现代水力发电厂中的发电机组。发电机的轴是竖直安装的，轴的下方连接着水轮机，在强大水流的冲击下旋转。
发电机发电的过程是能量转化过程。以手摇发电机为例：人吃了食物的化学能转为摇动转子的动能，发电机又把动能转化为电能。实际的发电机靠内燃机、水轮机、汽轮机等机械带动，把燃料中的化学能或者水库中水流的动能转化为电能。
三、总结反思，超越自我
1. 1831年，法拉第发现：电磁感应。 闭合电路的一部分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。
2.产生感应电流条件：导体部分做切割磁感线运动；电路闭合。
3.感应电流方向：与导体做切割磁感线运动方向和磁场方向有关。
4.发电机原理：电磁感应。
5.发电机能量转化：机械能转化电能。
四、板书设计，整合提升
1. 1831年，法拉第发现：电磁感应。 闭合电路的一部分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。
2.产生感应电流条件：导体部分做切割磁感线运动；电路闭合。
3.感应电流方向：与导体做切割磁感线运动方向和磁场方向有关。
4.发电机原理：电磁感应。
5.发电机能量转化：机械能转化电能。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 奥斯特发现了电流的磁效应
B. 1831年法拉第发现了利用磁场产生电流的条件和规律
C. 根据法拉第的发现，发明了电动机
D.法拉第的发现，进一步揭示了电现象和磁现象之间的联系
2．下列实验装置中，不属于电磁感应的是（ ）
3．. 如图所示，闭合电路的中的导体AB在磁场中，导体AB的状态不能使电路中产生感应电流的是（ ）
A. 导体AB平行磁感线运动
B. 导体AB水平向右运动
C. 导体AB水平向左运动
D. 导体AB由左下向右上倾斜运动
4．下列说法不正确的是（ ）
A. 有电池的电路中电流从电池正极流向负极，方向不改变，叫做直流电。
B. 发电机的线圈中产生交变电流。
C. 我国交变电流的频率是50Hz
D. 我国交变电流的周期是1s
5．下列器件是应用电磁感应现象工作的是（ ）
参考答案1.C；2.C；3.A；4.D；5.D。
六、作业：P142.T1
课外作业P142.T2、T3、T4、T5、T6 。
教学反思：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)