北师大版九年级全册 物理 教案 14.7学生实验：探究——产生感应电流的条件

学生实验：探究——产生感应电流的条件
【教学目标】
1. 知识和技能?
（1）知道什么是电磁感应现象；?
（2）能根据实验事实归纳产生感应电流的条件；?
（3）会运用产生感应电流的条件判断具体实例中有无感应电流。
?2. 过程和方法?
（1）体会科学探索的过程特征，领悟科学思维方法；?
（2）通过实验探究，归纳概括出利用磁场产生电流的条件，培养学生的观察、操作、探究、概括能力。?
3. 情感、态度和价值观? 通过本节课的学习，激发学生的求知欲望，培养他们严谨的科学态度。
【教学重难点】
1. 教学重点：
（1）学生实验探究的过程；?
（2）对产生感应电流条件的归纳总结。?
2. 教学难点：?
（1）教师对学生实验探究过程的控制；?
（2）学生对实验现象的分析总结──磁通量的变化。
【教学设计】
　　方法一：演示、讲解方式
　　首先演示的实验在做实验前，应当先补做电路中由电流通过时，电流计指针摆动实验。如图所示进行试触，当电流从不同接线柱流进电流计时，指针摆动方向不同。
　　用指针摆动方向说明电路中的电流方向。
　　电磁感应现象的实验分以下几步进行：
　　（1）奥斯特实验说明电流能够产生磁场，那么把导体放在磁场中也许会产生电流。带着这样的猜想，做实验进行验证。
　　（2）电流表指针不偏转，说明闭合电路中没有感应电流。没有感应电流的原因是否因为磁场不够强呢？再做实验进行验证。
　　（3）磁场加强后仍然没有感应电流，是什么原因呢？让导体在磁场中沿磁感线方向运动。仍然没有感应电流产生。
　　（4）像法拉第一样坚持实验。保持电路闭合，让导体在磁场中垂直磁感线方向运动。发现电流表的指针偏转了。说明闭合电路中有感应电流产生。
　　在这里要提出问题：闭合电路的一部分导体在磁场中怎样运动才能产生感应电流？要给学生留出足够的时间去想一想，甚至试一试。关于“切割”二字老师不要轻易地说出来。
　　在此基础上，概括出“电磁感应现象”。
　　接下来提出导体ab左右运动，电流表指针左右摆动，说明感应电流的方向跟导体在磁场中运动方向有关。除了跟导体运动方向有关外，是否跟磁长的方向也关呢？带着磁问题作教材实验2．
　　在探究感应电流方向跟导体运动方向、磁场方向的关系时，可以给学生介绍“右手定则”。但不要球学生掌握，学生只知道感应电流方向跟导体运动方向、磁场方向有关即可。
　　方法二：学生实验、探究方式
　　探究学习方式，要求教师必须提出明确、具体的问题，让学生探究解决问题的方法，或者通过探究实验活动找到答案。具体的课堂组织方式如下：
　　（1）提出问题：奥斯特的实验表明，电流的周围存在着磁场。既然电可以生磁，那么很可能也会生电。什么情况下磁场中的导线能够产生电流？
　　（2）按照如图所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线的两端跟电流表相连接。提出问题：闭合开关后，有无电流产生？为什么？??????????
　　（3）进行各种尝试，寻找产生感应电流的条件。
　　尝试1：让导线在磁场中静止，换用不同强度的磁体；
　　尝试2：让导线在磁场中静止，但不用单根导线，而用匝数很多的导线；
　　尝试3：导线在磁场中沿着不同方向运动；
　　尝试4：导线在磁场中沿着不同方向运动，但开关被断开。
　　分析实验中看到的现象，就能知道闭合电路中产生电流条件了。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，请学生表述感应电流产生的条件。
　　接下来组织学生，探究感应电流方向跟哪些因素有关。
　　提出问题：闭合电路一部分导体切割磁感线产生的感应电流方向和哪些因素有关呢？
　　尝试1：导体向不同的方向运动，观察电流表指针偏转方向；
　　尝试2：导体运动方向不变，改变磁场方向，观察电流表指针偏转方向；
　　总结归纳出闭合电路感应电流方向跟导体运动方向、磁场方向有关。
【教学过程】
　一、电磁感应
　　1．闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种现象叫做电磁感应现象。
　　2．导体中感应电流的方向，跟导体运动方向和磁感线方向有关。
　　3．导体在磁场中作切割磁感线运动时，机械能转化为电能
二、发电机
　　1. 提出问题，观察演示实验，比较、分析得出交流电概念。
　　提出问题：在一定条件下，磁可以生电。根据这一原理可以制作出发电机。
　　那么发电机是怎样发电的呢？
　　这里要让学生亲自参与活动，回答上面提出的问题。
　　学生参与活动1：用导线将电池、小灯泡、电流表、开关连接成闭合电路。
　　闭合开关，观察灯泡亮暗、电流表指针的指向一个方向偏转后固定不变的情况。改变电池的正负极方向，发现电流表指针向另一方向偏转。
　　学生参与活动2：把手摇发电机、小灯泡、电流表接入电路（教材图12-4）。慢慢摇转大轮，带动线圈在磁场里转动，可以看到演示电流表的指针左右摆动起来。
　　提出问题：手摇发电机发出电的电流方向与接电池的电路中的电流方向有什么区别呢？电流表的指针左、右摆动，表示什么呢？
　　2．分析线圈在磁场中转动切割磁感线，电流方向与线圈位置的关系，归纳出交流电的概念。
　　出示图1所示挂图，说明其构造和作用。
　　如图1所示，磁场中的磁感线从左向右，线圈转动时，只有ab边和cd边能切割磁感线产生感应电流，da边和bc边不切割磁感线，对感应电流的产生没有贡献。
　　图2是发电机的原理图，放在磁场里的线圈，两端各连一个铜环K和L，它们分别跟电刷A．B接触，并跟电流表组成闭合电路。
　　在线圈从图甲经图乙向图丙转的半周过程中，ab边向下运动，cd边向上运动，ab边向下切割磁感线，ab边中的电流由b向a ，cd边向上切割磁感线，cd边中的电流由d向c ，外部电路中的电流方向一直是从A流向B．
　　可以介绍右手定则，确定外电路电流方向是由A流向B．
　　当线圈转到丙位置时，导线ab边，cd边不切割磁感线，导线中没有电流。
　　在线圈从图丙经图丁又回到图甲位置转过后半周的过程中，ab边向上运动，cd边向下运动，它们又都切割磁感线，线圈和外部电路中就又有了电流。用右手定则可以判断外电路电流方向是由B流向A．
　　关于右手定则，只向学生介绍怎么用来确定电流方向，而不要求学生掌握右手定则。
　　线圈继续转动，电流方向将周期性地重复上述变化。这可以从电流表指针的左右摆动看出来。设想每秒钟线圈转一周，电流变化周期就是1秒。这种周期性地改变方向和大小的电流，叫做交流电。能产生交流电的装置叫交流发电机。它是根据电磁感应现象制成的。
　　3．介绍交流电周期、频率概念，介绍实际发电机构造。
　　（找一些有关实际发电机资料）
　　实际的交流发电机，结构比较复杂，但主要由转子（转动部分）和定子（固定部分）两部分组成。大型发电机发出很高的电压和很强的电流，要采用线圈不动、磁极旋转的方式发电。这种发电机叫做旋转磁极式发电机。为了得到较强的磁场，要把线圈嵌在定子铁心槽里，还要用电磁铁代替永久磁铁作转子。大型旋转磁极式发电机，能够提供几千伏到上万伏的电压，功率可达几十万千瓦，甚至百万千瓦以上。
　　实际发电机的转子由水轮机、汽轮机或内燃机来带动。
【板书设计】
　　交流电：
　　电流的大小、方向作周期性变化的电流，叫做交流电。
　　交流发电机：
　　由线圈和磁铁组成。
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