8.1 电磁感应现象 教案【核心素养目标】(2022新课标)

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名称 8.1 电磁感应现象 教案【核心素养目标】(2022新课标)
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文件大小 2.2MB
资源类型 试卷
版本资源 教科版
科目 物理
更新时间 2023-11-08 12:05:55

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第八章 电磁相互作用及应用
8.1 电磁感应现象
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。
2.科学思维:
既然电可以产生磁,那么磁是否可以产生电呢?科学思维有许多方式,对一个问题逆向思考,是一种有效的思维方式。培养学生的逆向思维和发散思维的能力。
3.科学探究:
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。
4.科学态度与责任:
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。
教学重点:实验探究“磁如何生电”
教学难点:电磁感应实验的设计方案和制作小发电机。
教学课时:1课时
教学用具:多媒体、灵敏电流计、U型磁铁、匝数不同矩形线圈、铁架台、导线、开关。
教学互动设计:
1、 创设情景,导入新课
电流可以产生磁场,磁场能产生电流吗?法拉第实验,移动磁铁能产生电流!法拉第实验,磁铁在线圈中运动能产生电流!
科学思维有许多方式,对一个问题的逆向思考,往往也是一种有效地思维方式。
奥斯特发现电流周围有磁场后,许多科学家进行了逆向的思考:既然电流能产生磁场,那么能否利用磁场产生电流呢?
二、新课讲授,师生互动
(一)法拉第的发现
1831年,英国科学家法拉第经历10年的探索,终于发现了利用磁场产生电流的条件和规律。法拉第的发现进一步揭示了电与磁的联系。
法拉第(Michael Faraday,1791-1867)
1831年,英国科学家法拉第经历10年的探索,终于发现了利用磁场产生电流的条件和规律。进一步揭示了电与磁的联系,导致了发动机、电动机、变压器的相继问世,使电能的大规模生产、传输和利用成为现实,人类社会进入了电气化的时代。
实验探究 导体在磁场中产生电流的条件
下面我们从一根导线在磁场中运动的情况开始,寻找磁生电的规律。
按图所示,把导线ab的两端分别连接在灵敏电流表的两个接线柱上,组成一个闭合电路。
材料
灵敏电流表
各种形状的磁体若干
导线
线圈
金属支架
进行实验收集证据
1.使导线在磁场中静止或向各个方向运动,进行各种尝试,找到能使电路中产生电流的操作。
(1) 如图所示,ab静止,灵敏电流计指针不动。
(2) 如图所示,ab竖直向上运动,灵敏电流计指针不动。
(3) 如图所示,ab竖直向下运动,灵敏电流计指针不动。
(4) 如图所示,ab水平向右运动,灵敏电流计指针向左偏转。
(5) 如图所示,ab水平向左运动,灵敏电流计指针向右偏转。
结论:闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动会产生电流。
磁生电的条件:闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
2.尝试改变电路中产生的电流方向,记录你所使用的成功方法。
(1) 如图所示磁铁上为N极,ab水平向右运动,灵敏电流计指针向左偏转。
(2) 如图所示,磁极方向不变,ab水平向左运动(改变),灵敏电流计指针向右偏转(改变)。
(3) 如图所示改变磁极方向,ab水平向左运动(不变),灵敏电流计指针向左(改变)偏转。
实验表明,产生电流的方向与磁场方向和导体的运动方向有关。
3.将线圈换成一个匝数更多的线圈,重复上面的实验,你有什么发现?
和你的同学进行交流,总结导体在磁场中产生电流的条件。
在其他条件不变时,更换匝数更多的线圈,灵敏电流计的偏转幅度更大。

实验表明:
1. 产生感应电流的条件:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
2.感应电流方向与导体的运动方向和磁场方向有关。
3.感应电流大小与导体做切割磁感线运动速度、线圈匝数、磁场强弱等有关。
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫做电磁感应(electromagnetic induction),所产生的电流叫做感应电流(induction current)。
实验表明,感应电流的方向与导体的运动方向及磁场方向都有关系。
漫画 : 闭合电路的一部分导体切割磁感线运动时会产生电流 。
讨论交流 太空悬绳发电
据报道,1972年,美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行在地球了卫星悬绳发电实验:航天飞机在地球赤道上空离地面约3000km处由东向西飞行,相对地面的速度6.5×103m/s。从航天飞机上向地球中心发射一颗卫星,卫星携带一根长20km的金属悬绳。
使这根悬绳与地面磁场垂直,做切割磁感线运动,运动过程中,悬绳、航天飞机、卫星和大气层中的电离层形成回路。
和同学们一起分析,这种方式能发电吗?
1992年和1996年,在美国航天飞机“阿特兰蒂斯”号上进行过一项卫星悬绳发电实验:航天飞机在赤道上空圆形轨道上由西向东飞行,速度为6.5km/s,地磁场在航天飞机飞行轨道处的磁感强度B≈0.5×10-4T。从航天飞机上发射出的一颗卫星,携带一根长L=20km的金属悬绳与航天飞机相连。航天飞机和卫星间的这条悬绳方向沿地球径向并指向地心。悬绳电阻约r=800Ω,由绝缘层包裹,结果在绳上产生的电流强度约I=3A。
(二)发电机
电磁感应现象表明,机械能转化为电能是可行的。由此,法拉第发明了发电机。
怎样才能让线圈产生持续的电流呢?
生甲:要产生持续电流,可以使线圈持续做切割磁感线运动。
生乙:线圈在磁场中旋转是最好的方式。
生丙: 好,我们来做一个这样的装置。
动手做 做一个小发电机
如图所示,用漆包线绕一个宽约1.5cm,长约2cm的矩形线圈,匝数10圈左右。两头伸直,留出约1cm,用刀片将漆皮刮掉,作转动轴。支在用曲别针做的支架上,在线圈下面放一块小磁铁。这样,一个简单的发电机就做成了。
用纸做一个小风轮固定在转轴上,将小发电机与电压——电流传感器相接,吹动小风轮使线圈转动,通过计算机观察小电动机的发电情况。或小发电机与灵敏电流表相接,观察灵敏电流表指针方向的变化。
发电机都是依据电磁感应来发电的。如图所示是发电机的发电原理。
也许发现,随着线圈的转动,发电机产生的感应电流的大小和方向也在周期性地变化。这样的电流叫做交变电流电(alternating current),简称交流电(AC)。
在交变电流中,电流周期性变化的次数与所用时间的比叫做这一交变电流的频率(frequency),单位是赫兹(Hz)。我国电网的交流电的频率是50Hz。
实验室里的手摇发电机能产生交变电流。
实际使用的交流发电机(旋转磁场式)的组成: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。
从能量角度来看,发电机是机械能转化为电能的装置。这种机械能可以来自风、来自高处下落的水、或者是来自蒸汽机……如今,各种发电机,从只能点亮一只小灯泡的自行车发电机,到大大小小的各类发电厂的发电机组,已遍布世界各地。发电机的出现,是人类历史上一次重大的革命。
讨论交流 婴儿的未来
这是法拉第在皇家学会表演他的发电机时,和一位贵妇人的对话。
贵妇:这玩意儿有什么用呀?
法拉第:太太,难道您能预言一个刚出生的婴儿的未来吗?
对此,你有怎样的感想?谈谈你的看法
有了电磁感应,才有发电机的出现,这是人类历史上一次重大革命,从此人类迈进了电气化时代。
三、总结反思,超越自我
1. 法拉第的发现。1831年,法拉第发现了利用磁场产生电流的条件和规律。闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应。产生的电流叫感应电流。感应电流的方向与导体的运动方向和磁场方向有关。机械能转化为电能。
2.发电机。法拉第发明了发电机。发电机由定子(不动部分)和转子(转动部分)组成。发电机是依据电磁感应来发电的。发电机产生大小和方向也在周期性地变化的电流叫做交变电流电,简称交流电(AC)。在交变电流中,电流周期性变化的次数与所用时间的比叫做交变电流的频率,单位是赫兹(Hz)。我国电网的交流电的频率是50Hz。
四、板书设计,整合提升
1. 法拉第的发现。1831年,法拉第发现了利用磁场产生电流的条件和规律。闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应。产生的电流叫感应电流。感应电流的方向与导体的运动方向和磁场方向有关。机械能转化为电能。
2.发电机。法拉第发明了发电机。发电机由定子(不动部分)和转子(转动部分)组成。发电机是依据电磁感应来发电的。发电机产生大小和方向也在周期性地变化的电流叫做交变电流电,简称交流电(AC)。在交变电流中,电流周期性变化的次数与所用时间的比叫做交变电流的频率,单位是赫兹(Hz)。我国电网的交流电的频率是50Hz。
五、大海扬帆,尝试远航
1. 下列说法不正确的是( )
A. 科学思维有许多方式,逆向思考也是一种有效的思维方式
B. 1831年,法国物理学家法拉第发现了利用磁场产生电流的条件和规律
C. 法拉第的发现进一步揭示了电与磁的联系
D. 电能的大规模生产、传输和利用,人类进入了电气化时代
2.下列说法正确的是 ( )
A.导体在磁场中运动就会产生电流
B.导体在磁场中做切割磁感线就会产生电流
C.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动就会产生电流
D.线圈在磁场中做切割磁感线运动就会产生电流
3.下列机械属于电磁感应的是( )
A.汽油机
B.柴油机
C.电动机
D.发电机
4.直流发电机线圈内和供给外部的电流分别是( )
A.交流电和直流电
B.交流电和交流电
C.直流电和交流电
D.直流电和直流电
5.能改变感应电流方向的是( )
A.同时改变磁场方向和导体的运动方向
B.磁场方向不变,改变导体运动方向
C.将磁场方向和导体运动方向都不改变
D.将导线换成线圈
参考答案1.B;2.C;3.D;4.A;5.B。
六、作业:P128.T3
课外作业P128.T1、T2。
P128 家庭实验室 玩具电动机能发电吗?
P128 走向社会 关于电能来源的调查研究
教学反思:
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