磁生电

第四章 第5节 磁生电
一、教学目标
认知目标：
1、 知道电磁感应现象及产生感应电流的条件。
2、 知道电磁感应现象中的能量转化。
3、 知道感应电流的方向与什么因素有关。
能力目标：
1、 探究磁生电的条件，培养学生的实践能力、对实验现象的观察能力，以及从实验事实中概括和归纳物理概念和物理规律的能力。
2、 通过控制变量法研究影响感应电流大小的因素。
情感态度与价值观：
1、 认识自然现象之间是相互联系的，进一步了解探索自然奥秘的科学方法。
2、 认识任何创造发明的基础是科学探索的成果，初步具有创造发明的意识。
二、教学重点
1、产生感应电流的条件。
2、影响感应电流方向的因素。
3、电磁感应现象中的能量转化。
4、影响感应电流大小的因素。
三、教学难点
1、感应电流产生的条件。
2、感应电压产生的条件。
3、影响感应电流大小的因素。
四、教学用具
干电池、小磁针、直导线、线圈、灵敏电流计
五、教学方法
讲授、讨论、实验
六、课时：一课时
七、教学过程
引入：大家都知道，奥斯特最早发现了电和磁之间存在着联系，因此奥斯特实验具有重要的历史价值，对后来的科学研究有深远的影响，为什么说它有重要的历史价值呢？我们先请一位同学来扮演一下奥斯特，重新展示奥斯特的风采。
（学生演示：小磁针、干电池一节、导线）
教师：奥斯特实验揭示了一个什么现象？
学生：电流周围能产生磁场。
进一步启发引入新课：奥斯特实验揭示了电和磁之间的联系，既然电能产生磁，那么运用逆向思维，你如果是科学家，你最想研究什么问题呢？
学生提问：磁能否生电？怎样能利用磁场获得电流？
这些问题引起了科学家的思考，他们都在探索利用磁场能否产生电流，英国物理学家法拉第经过10年的研究，在1831年发现了磁生电的条件和规律，实现了他利用磁场获得电流的愿望。法拉第的这个重大发现导致了电能的大规模生产和利用，开辟了电气化的新纪元。10年是一个漫长的岁月，法拉第的这种热爱科学 、坚持探索真理的可贵精神，值得我们学习。假如你是法拉第，该如何利用磁场获得电流呢？
（1） 磁生电——电磁感应
1、 实验目的：如何利用磁场获得电流？
根据实验目的，你认为应该选用哪些实验器材来研究这个问题？为什么？（学生讨论）
得出结论：根据研究对象，需要有磁体和导线，检验电路中是否有电流需要电流表。由于电流比较小，采用灵敏电流计。
2、 如何利用这些实验器材来研究这个问题呢？（展示实验仪器）
（学生讨论）将导线圈与灵敏电流计串联起来。
教师：为什么要串联起来呢？（学生思考）
教师引导：要使电路中有电流，电路断开行吗？
学生：不行。
所以闭合电路是形成电流的必要条件。但是这样的电路里，导体内有电流吗？你怎么知道导体内有无电流？
学生：无电流，因为灵敏电流计指针不偏转。
在这里，我们只用了两个实验器材，还有一个马蹄形磁铁没用呢？我们要利用磁场获得电流，我们应该将导体放在哪里呢？
学生：将导体放入到马蹄形磁铁的中间，与磁感线垂直。
教师：本实验，我们为了让效果更加明显，采用多匝导线圈，（将线圈的部分导体放入磁场中静止，让学生观察灵敏电流计的指针是否发生了偏转，指针不偏转。）那么怎样才能使这段导体在磁场中获得电流呢？
（学生讨论：让导体在磁场中运动）
教师：让闭合电路的部分导体在磁场中如何运动呢？有谁愿意代表大家来演示法拉第发现磁生电的过程。
3、 探索在什么条件下闭合电路的部分导体在磁场中会产生电流。
实验次数 闭合电路的部分导体在磁场中的状态 有无电流
1 静止
2 上下运动（与磁场方向平行）
3 左右运动（与磁场方向垂直）
（学生观察实验现象并记录）
提问：①上述实验说明磁能生电吗？
②在什么情况下能产生磁生电现象？
③为什么导体在磁场中左右运动时能产生电流，而上下运动或者静止时却不能产生电流呢？
（观察媒体演示，比较三种情况的异同点。）
教师：大家都用刀割过线，如果把磁感线想象成一根根实实在在的线，把导体想象成一把刀，刚才导体在什么情况下能产生电流呢？
学生：导体在磁场中左右运动时，切割磁感线产生电流，而上下运动或静止时，不切割磁感线，就不能产生电流。
教师：导体除了要在磁场中做切割磁感线运动外，电路必须符合什么条件，导体中才能产生电流？
学生：电路必须是闭合的。
▲小结：我们把闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体就会产生电流的这种现象叫作电磁感应，由于电磁感应产生的电流称为感应电流。
所以，利用磁场获得感应电流必须同时满足两个条件：①闭合电路。②部分导体做切割磁感线运动。
▲ 想一想：
①在电磁感应现象中为什么一定要强调闭合电路？如果电路不闭合。能产生感应电流吗？
（通过与简单的串联电路进行类比，电路断开，电路中无电流，但还有电源提供电压。）
小结：如果电路不闭合，一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时就不能产生感应电流，但导体两端有感应电压。
②闭合电路中的部分导体斜着切割磁感线运动，会产生感应电流吗？
学生演示观察得出：闭合电路中的部分导体斜着切割磁感线运动，会产生感应电流。
（通过与简单的串联电路进行类比，电路断开，电路中无电流，但还有电源提供电压。）
小结：如果电路不闭合，一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时就不能产生感应电流，但导体两端有感应电压。
（2） 研究感应电流的方向
我们知道，电流是有方向的，那么感应电流的方向是怎样的呢？它的方向与哪些因素有关呢？（学生猜测）
演示实验：保持上述实验装置不变，反复改变磁场方向或改变导体在磁场中切割磁感线的方向。（学生观察并归纳结论）
结论：感应电流的方向与导体切割磁感线的方向和磁场方向有关。
▲ 讨论：磁场方向、导体切割磁感线的方向都改变时，感应电流方向改变吗？（当两个因素同时改变时，感应电流方向不改变。）
（3） 研究电磁感应现象中能的转化
教师：在电磁感应现象中，导体是静止的，还是运动的？
学生：导体做切割磁感线运动。
提问：①它消耗了什么能？（机械能）
②得到了什么能？（电能）
③在电磁感应现象中实现了什么能与什么能之间的转化？（机械能转化为电能）
课堂巩固练习
1、观察图1（a）和（b），回答：
图（a）的实验证实了__________________．
图（b）的实验证实了 __________________。
2、如下图所示，要想此闭合电路中能产生感应电流，导体棒AB应该( )

　 A.竖直向下运动
B.水平向右运动
　 C.水平向外运动
3.要改变导体在磁场中产生感应电流的方向，下面哪种做法是正确的( )
　　A.改变磁场强弱
B.同时改变磁场方向和切割磁感线的方向
　　C.改变切割磁感线的速度
D.只改变磁场方向或切割磁感线方向
课后探究： 感应电流的大小与哪些因素有关？
①、可能与导线切割磁感线的速度大小有关；
②、可能与切割导线的有效长度有关；
③、可能与磁场的强弱有关；
④____________________________……