1.1 磁生电的探索 教案 (4)

1.1
磁生电的探索
教案4
教学目标：
1．了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索自然规律时表现出的科学态度和科学精神；
2．通过实验与探究理解感应电流产生的条件。
教学重点：探究磁生电的原因。
教学难点：解决问题的猜想和探究实验方案的设计。
教学过程：
1．问题引入：电与我们的日常生活息息相关。请同学们大胆地设想一下：假如这个“地球村”没有电，人类将会是一种什么样的情景？正当我们玩电脑游戏正酣、看足球世界杯电视实况转播之时，突然停电了，我们会多么的懊丧！在前面我们已经学习过电流的磁效应，那么请同学们回顾一下，丹麦物理学家奥斯特（H.C.Oersted
1777—1851）是如何发现这一现象的呢？我们知道奥斯特于1820年4月安排了这样一个实验：他用一个小的伽伐尼电池，让电流通过直径很小的铂丝，铂丝下放置了一个封闭在罩中的小磁针，将导线和磁针都沿磁子午线方向平行放置，接通电源，发现小磁针向垂直于导线的方向偏转过去。从而发现电流可以在其周围产生磁场，这就是著名的电流的磁效应。奥斯特的这一发现宣告了统治物理学家长达200多年之久的“电和磁的分立性”观点的破灭。揭开了关于电和磁之间联系的研究序幕，普遍引起了这种对称的思考：能不能用磁体使导线中产生出电流？那么磁石是如何产生电的呢？学习了本节内容，这个问题就会迎刃而解。
2．磁生电的探索历程：（简要介绍，以防影响后面学生探究）
下面简要介绍几个重要人物在这方面的贡献。
（1）菲涅耳（A.J.Fresnel，1788—1827，法国物理学家）的贡献：在奥斯忒公布他的发现不久，菲涅耳就宣称他把磁铁放在螺旋线圈里，能够成功地由磁产生出电。但是当其他科学家按照这样做时，却没能产生出电，但是菲涅耳的这一发现却启发了安培于1821年着手于这一方面的探索。
（2）安培（A.M.Ampere,1775—1836），法国学家安培设计了这样一个实验：他将一个多匝线圈固定在竖直平面上，在这个线圈的内部的同一竖直平面悬挂一个可以转动的闭合线圈。他设想，当固定线圈中通以强电流时，悬挂的闭合线圈中也会产生某种电流而出现磁性；这时如果用一个强磁铁接近它，就会使中间的可动线圈转动起来。由于他只是在稳态情况下进行实验，所以未能探测到这种现象。
（3）科拉顿（D.Colladen，1802—1892）：瑞士物理学家科拉顿将一块磁铁在线圈中移动，试图在螺线管中产生出电流。为避免磁铁对电流计的指针产生影响，他用一根很长的导线把螺线管和电流计连接起来，并把电流计放在隔壁的房间里。实验时，他将磁铁分别插入和拔出螺线管，然后再跑到隔壁房间观察电流计的摆动情况。但不管他跑的多快，始终没有看到电流计的偏转。
（4）亨利（J.Henry
,
1797—1878）美国科学家亨利于1830年暑期，在研究绕有不同长度导线的电磁铁所产生的磁力大小时，把一个线圈与电流计相连，当线圈放在蹄形电磁铁的两极之间，当他给电磁铁通电时，电流计指针出现了摆动，断开电源时，电流计指针向相反方向摆动。由于新学期开学，他不得不停止了这一研究，因而错过了发表这一成果的时机，被誉为离发现“磁生电”现象只有一步之遥的人。
（5）法拉第（M.Farad
1791—1867）英国物理学家法拉第自1821年就开始了磁生电的研究，他用强磁铁靠近闭合线圈，想在闭合线圈中产生出电流，均遭到失败，但他毫不气馁，仍然坚定地进行各种实验，经过无数次的试验，终于于831年发现了磁生电的现象。
3．磁生电的条件：（引导学生自主探究）
问题：磁是如何生点的？磁生电的条件是什么？
探究：
每张实验桌上需要提供仪器：①蹄形磁铁，②条形磁铁，③线圈（一组），④导体棒，⑤灵敏电流计，⑥滑线变阻器，⑦干电池，⑧导线，⑨物理支架，⑩开关等。
探究过程：
（1）学生分组（4-6人）
（2）各组提出猜想
（3）根据现有仪器至少设计两套实验方案
（4）学生可能设计出的方案：
序号
所用仪器
电路图
操作
1
条形磁铁线圈（单个）灵敏电流计导线
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"http://phys./JCJF/UploadFiles_1496/200612/20061205001955520.jpg"
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条行磁铁在线圈中迅速插入和拔出。
2
灵敏电流计线圈干电池导线开关
合上开关K，将小线圈在大线圈中迅速插入和拔出；将小线圈插入大线圈中，开关K合上与短开瞬间。
3
蹄形磁铁导体棒灵敏电流计物理支架导线
导体棒在蹄形磁铁中快速移动。
4
灵敏电流计线圈干电池滑动变阻器导线开关
合上开关K，将小线圈在大线圈中迅速插入和拔出；将小线圈插入大线圈中，开关K合上与短开瞬间；将小线圈插入大线圈中，合上开关，滑动变阻器的阻值迅速增大和减小。
……
……
……
……
（5）选择和组装仪器
（6）进行实验，检验猜想
（7）（成功）总结归纳
（不成功）分析原因——重新猜想和设计方案并进行检验
（8）汇报各组结论
（9）交流探究方案并提出改进建议
（10）教师引导学生分析在电磁感应现象发现的历程中物理学家们成败的原因。
4．总结：
（1）磁生电的条件：重要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生电流。
（2）本质：穿过闭合电路的磁通量发生变化。
（3）电磁感应现象：因磁通量变化而产生电流的现象叫做电磁感应现象。
（4）感应电流：电磁感应现象中所产生的电流叫感应电流。
5．布置作业：
（1）利用课外时间每位同学至少再设计出两套更加精妙的电磁感应实验方案，并在予以验证。
（2）练习