20.5磁生电—人教版九年级物理全一册教学设计

第二十章第5节《磁生电》教学设计
教学课题
【课
题】磁生电
二、内容分析
本节内容包含“什么情况下磁能生电”和“发电机”两部分内容。“磁生电”是前面“电生磁”的逆向思维的产物，其中电生磁建立了电与磁之间的联系，进而提出磁能否生电呢？通过实验探究什么情况下磁能生电，认识电磁感应现象，总结出感应电流产生的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流；感应电流的方向与磁场方向、导线切割磁感线的运动方向有关，建立磁与电之间的联系，是知识的自然延续。发电机就是电磁感应在实际中的应用，为学生以后学习能的转化和守恒提供前置认识。
学情分析
学生刚掌握电生磁的理论并了解电动机的工作原理，所以在教授时采用逆向思维的方式，使得学生了解磁生电的现象以及发电机的原理。由于学生的逻辑思维能力还不严密，所以设计实验探究“电磁感应”是缺乏全面思考，教师要注重引导学生完善设计方案，培养学生全面思考的能力。
教学目标
知识与技能
1、
能描述电磁感应现象，概括产生感应电流的条件。
2、
能指出感应电流方向与磁场的方向、切割磁感线的运动方向有关，并能够运用右手定则判断感应电流的方向；
3、
能运用电磁感应现象解释发电机的原理；能通过例举生活中的发电机，例如：水力发电，风力发电等，归纳发电机工作过程的能量转化；
4、
能复述什么是交流电，能区分直流电和交流电，能识别我国供生产和生活用的交流电频率是50HZ。
过程与方法
1、
通过探究磁生电的条件，进一步认识电与磁之间的关系；
2、
通过观察与体验发电机是怎样发电的，提高学生应用知识分析和解决问题的能力。
情感态度与价值观
1、通过磁与电之间是相互联系的，进一步认识自然现象之间是相互联系的；
2、通过发现电磁感应现象在生产、生活中的应用，激发学生的学习兴趣，有将科学技术应用于生活的意识。
五、教学重点难点
重点
通过实验探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件以及影响感应电流大小的因素；
发电机的工作原理以及发电机的工作过程中把机械能转化为电能；
我国家庭电路中交流电的频率是50，周期是0.02s。
难点
右手定则容易与左手定则相互混淆；
发电机的工作原理。
六、教学方法
本节主要应用探究式教学法，演示实验教学法，辅之以讨论式教学法，在“探究什么情况下磁可以生电”的过程中，演示实验，给足时间让学生们猜想、设计、验证、交流、归纳总结，培养学生的严谨的科学态度，同时利用多媒体课件辅助解决教学难点。
七、教学资源
本节课采用PPT教学为主，其中“探究什么情况下磁可以生电”是以教师演示实验为主，需要的教具有：灵敏电流表、蹄形磁铁、矩形线圈、导线。在讲解发电机的工作原理时，则以视频教学为主，通过视频让学生了解发电机是如何发电的。
八、教学流程设计
九、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
在PPT上展示几张不同种类的电池，例如：干电池、蓄电池、纽扣电池、手机电池等。询问学生们是否知道电池之间的能量转化是怎样的？
让学生例举生活中的用电器，提出问题：它们是通过电池进行工作的吗？
在学生知道生活中的用电器不都是通过电池工作的，进一步提出问题：它们的电流是从何而来的？
在PPT上展示奥斯特实验，带领学生们一起回顾奥斯特实验，知道电流周围存在磁场，也就是电能生磁。让学生们利用逆向思维的方法，在电能生磁的基础上，提出新的问题。
在学生提出磁能生电吗的基础上，带领学生们一起走进在物理史上的物理学家—法拉第，在研究磁可以生电这条路上的历程。
在介绍完法拉第探究出磁可以生电的历程以后，引导学生们思考：法拉第探究出是在什么情况下磁可以产生电的呢？让同学们也做一次法拉第一起来探究一下。
回答：化学能转化为电能。
例举生活中的用电器。回答：不是通过电池进行工作的。
自主思考
跟老师一起回顾奥斯特实验的相关内容，独立思考，利用逆向思维的方法，在电能生磁的基础上，提出问题：磁能生电吗？
跟着老师一起去了解法拉第在磁生电这条路上的历程。
思考
吸引学生们的注意力。
激发学生的兴趣。
激发学生们的好奇。
培养学生的逆向思维解决问题的能力。
了解科学家的探究过程，培养科学态度与精神。
引出实验“探究在什么情况下磁能生电”。
讲授新课
在什么情况下磁可以生电？
一、提出问题：什么情况下磁可以生电？
二、猜想与假设
通过引出电动机原理：电流+导体+磁场=运动，进一步带领同学们根据电动机的原理猜想得出：导体+磁场+运动在什么情况下会产生电流呢？
根据这一猜想让学生们阅读教材、小组讨论，做出猜想与假设。老师在学生做出猜想与假设以后，总结学生们的猜想与假设。
三、实验器材
根据猜想与假设，准备实验器材：用蹄形磁铁来获得磁场，用灵敏电流表来显示有无电流，用导线来形成闭合回路，从而形成电流。
四、实验装置
将实验器材串联起来，如下图所示：
五、设计实验
让同学们分组讨论，根据所做的猜想与假设设计实验，讨论完毕后请学生分享自己的设计方案。在学生分享完毕后，结合学生的设计方案，设计出一套完整的设计方案：
与磁铁的磁场强度有关；让导线在磁场中静止，换用不同强度的磁铁。
与线圈的匝数有关；让导线在磁场中静止，不用单根导线，用匝数很多的线圈。
与导线在磁场中运动方向有关；让导线在磁场中做上、下、左、右、斜上、写下等方向运动。
六、进行实验
根据设计的实验方案，进行演示实验。并将实验所得的实验现象写在事先设计好的表格里。
七、实验分析
根据实验现象让学生们自主分析：为什么导线只有在向左右，斜上下的时候才会产生电流，上下运动时不会产生电流？
根据学生的回答，总结得出：
把磁感线想象成一根根线，导线想象成一把刀，当刀上下运动时，线没有变化；当左、右、斜上、斜下运动时，刀就会切割磁感线。
八、实验结论
根据实验表格信息以及阅读课本，引导学生思考并小组讨论，得出实验结论。
在总结完实验结论以后，询问学生在观看实验的过程中有没有发现电流表的偏转方向不断在变化，学生回答以后，说明产生的电流方向在发生变化。进一步提出问题：感应电流方向与什么因素有关？
探究影响感应电流方向的因素
一、提出问题：影响感应电流方向的因素有哪些？
二、猜想与假设
1、根据在实验过程中导线水平向左运动时，电流表向右摆动，导线水平向右运动时，电流表向左摆动。引导学生推出：可能与导体切割磁感线的运动方向有关。
2、根据在实验中只有导体切割磁感线和磁场有方向，引导学生得出猜想：可能与磁场的方向有关。
三、设计实验
让学生思考，讨论，并根据猜想与假设设计实验，在学生讨论的过程中提醒学生运用控制变量法。
在学生设计好的实验方案中，补充一点：对调磁极同时改变导体的运动方向。看这样会发生什么现象。
四、进行实验
根据设计好的实验方案，演示实验给同学们看
五、实验结论
根据实验现象，组织学生小组讨论，得出实验结论。
得出结论以后，提出问题：既然得出感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关，那么怎样判定感应电流的方向？
引出右手定则：伸出右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线从手心垂直进入，大拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。并在讲授的过程中，一边讲一边用手做动作。
对这两个实验的实验的实结论进行总结，在总结的过程中采用一问一答的方式，加深学生的印象，总结如下：
1、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。
2、产生感应电流的条件：电路是闭合的和闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动。
3、感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关。如果两者同时改变感应电流的方向则不变。
4、在电磁感应现象中，机械能转化为电能。
让学生们例举生活中的电磁感应现象。在学生举例完以后补充磁带、手摇式手电筒等。并告诉学生接下来我们一起学习发电机是怎样工作的。
3、发电机
向同学们介绍手摇发电机，播放手摇发电机使小灯泡亮起来的视频，从而提出问题：它是怎样使发电机运动起来的。
向同学们介绍发电机的结构和工作原理；先展示两张图片，使学生们了解到发电机是由定子和转子组成,大型发电机一般采用磁极旋转的方式来发电。
询问学生：发电机是用来发电的，那么它根据什么现象制成的？
展示四张发电机在不同运动状态时的照片，并试着让学生根据图片上的状态，用右手定则，得到电流的方向。学生无法判断时，加以指导，说明。
在判断完四张照片的状态以后，引导学生们去发现在转一周时，电流的变化。
提出问题：把电流方向发生变化的电流叫做什么呢？
引出交变电流的定义：大小和方向都是变化的电流。并写出直流电的定义，让学生自主的把交流电与直流电做比较。
再引出关于交流电相关的周期和频率的定义：
周期：交流电完成一次周期性变化所需要的时间，用表示。
频率：交流电在每秒钟内完成周期性变化的次数，用表示。
提出问题：同学们知不知道我国生产和生活用的交流电频率和周期是多少？
提出问题：我们知道了发电机的工作原理，那你知道在我们的生活中都有什么类型的发电方式吗？
告诉学生例举的这些类型的发电方式都伴随着能量的变化，例如：水利发电是机械能转化为电能，风力发电是机械能转化为电能，其中有一种很特别的是太阳能发电是光能转化为电能。
提出问题：直流电动机和交流发电机的区别？引导学生在原理、能量转化和在电路中的作用三方面，来区别直流电动机和交流发电机。
与老师一起回顾电动机的原理：电流+导体+磁场=运动；学会运用逆向思维的方法猜想得出：导体+磁场+运动在什么情况下会产生电流呢？
阅读教材、小组讨论，得出猜想与假设：
1、可能与磁铁的磁场强度有关；
2、可能与线圈的匝数有关；
3、可能与导线在磁场中运动方向有关。
分组讨论，确定设计方案：
与磁铁的磁场强度有关；换用不同强度的磁铁。
与线圈的匝数有关；换用匝数很多的线圈。
与导线在磁场中运动方向有关；让导线在磁场中做不同方向的运动。
观察老师做的演示实验，试着发现其中的奥秘。把结论写在事先设计好的表格里。
自主思考并分析，得出并回答:当导线上下运动时，导线没有切割磁感线，当左右、斜上下运动时，切割了磁感线。
思考并讨论，得出：
当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。
回答：有
根据老师的引导得出猜想：
可能与导体切割磁感线的运动方向有关；
可能与磁场的方向有关。
思考讨论，并根据猜想与假设设计实验：
1、磁铁不动，改变导体的运动方向；
2、导体的运动方向不变，对调磁极。
观察实验现象。
小组讨论，得出结论：
感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关。
思考
跟着老师用手做动作，并记做好笔记。
跟着老师的步子，回答老师的问题，并在书上做好相应的笔记。
例举生活中的电磁感应现象，例如：发电机、话筒等。
观看视频，思考老师提出的问题。
根据老师展示的图片，知道发电机的结构。
回答：电磁感应现象
尝试根据图片上的状态，用右手定则，得到电流的方向。
在老师的引导下，发现线圈每转一周，电流方向变两次。
回答：交变电流。
做笔记，比较交流电与直流电。
做笔记，回答：知道，周期是0.02，频率是50。
学生回答：水利发电、火力发电、潮汐发电，太阳能发电等。
跟着老师的步调，知道各种发电方式之间的能量转化。
思考，通过在原理、能量转化和在电路中的作用三方面，来区别直流电动机和交流发电机。
培养学生的逆向思维，和运用知识解决问题的能力。
培养学生团结协作的能力。
培养学生设计实验的能力，有利于学生培养良好的思维能力。
培养学生的观察能力。
培养学生自主思考的能力。检验学生是否粗略的知道什么情况磁能生电。
培养学生的总结归纳的能力。
培养学生发现问题的能力，引出探究实验：影响感应电流方向的因素。
培养学生严谨的科学态度，以事实为依据做出猜想。
培养学生团结协作的能力。
培养学生的动手操作能力。
培养学生的总结归纳能力，同时加深学生的记忆。把碎片化的知识点整理起来，方便同学们复习。
体现了从物理到生活的教学理念。引出发电机
让学生大致了解发电机。
让学生们知道发电机的结构。
培养学生运用右手定则解决问题的能力。
让学生能够区分交流电与直流电。
让学生了解到生活中交变电流的特点。
与实际生活联系起来。
让学生初步的知道能量之间的相互转化。
让学生能够区分直流电动机和交流发电机。
课堂小结
采用知识竞赛的方式来进行课堂小结，给出问题：
1、什么情况下磁能生电？（产生感应电流的条件）
2、感应电流的方向与什么因素有关？
3、发电机的工作原理
4、发电机的能量转化
5、交流电的定义
6、我国生产和生活的交流电的特点
学生自主回忆上课所讲的内容，根据老师的问题，举手回答问题：
1、电路是闭合的以及一部分导体做切割磁感线运动；
2、与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关；
3、电磁感应现象；
4、机械能转化为电能；
5、大小和方向都是变化的电流；
6、周期是0.02，频率是50。
检验学生是否已经掌握好了今天所学的内容。掌握了就加深记忆，没掌握就再次掌握。
课堂检测
1、下列关于感应电流方向的说法正确的是（
）
A、感应电流方向只与磁场方向有关
B、感应电流方向只与导体切割磁感线方向有关
C、只要是磁场方向改变或导体切割磁感线方向改变，感应电流方向就要改变
D、只要是磁场方向和导体切割磁感线方向同时改变，感应电流方向就要改变
2、小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微风电风扇居然变成了“发电机”。关于该实验，下列说法中正确的是（
）
A、电风扇发电的原理是电磁感应
B、电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
C、电风扇发电过程是把电能转化为机械能
D、小灯泡发光是把光能转化为电能
3、如图所示是动圈式麦克风的结构示意图。当你对着它说话或唱歌时，人声带会由于
　
而产生的声音，通过　　　　传播到膜片，使膜片以及与膜片相连的线圈在磁场中运动，线圈的这种运动能产生随着声音变化而变化的　　　　，线圈在运动中能量的转化情况是　　　　
。
学生回答：C
学生回答：A
学生回答：振动；空气；电流；机械能转化为电能。
检验学生是否已经掌握本节课的知识点，培养学生运用知识解决问题的能力。
十、教学评价
1、课前导入比较好；通过前面的奥斯特实验指导电能生磁，利用逆向思维提出磁能生电吗？进而步步诱导学生开展教学内容。
2、运用多种教学手段并用突破重难点；在本节课中，在探究磁生电的条件时，采用引导、演示实验和多媒体视频材料等多种教学手段的应用。在“发电机”时，先通过一段视频使学生大概了解构造和工作原理，从而再展开深入的教学，方便学生们理解，也激发了学生们探究的欲望。
但是本节课内容较多，时间不能合理的分配好。
十一、板书设计
第二十章第5节《磁生电》
探究什么情况下磁可以生电
磁感应现象：导体在磁场中运动而产生电流的现象
感应电流：磁感应现象产生的电流
产生感应电流的条件：闭合电流、一部分导体在磁场中切割磁感线运动
影响感应电流方向的因素：磁场方向、导体切割磁感线的运动方向
二、发电机
三、交流电
1、发电机的构造：定子和转子
1、定义：大小和方向都变化的电流
2、发电机的工作原理：电磁感应现象
2、我国生产和生活的电流特点：
3、发电机能量转化：机械能转化为电能
周期是0.02s；频率是50
十二、教学反思
本节涉及的内容比较多，包括电磁感应现象和感应电流产生的条件、影响感应电流的方向、发电机的原理与应用等，如果面面俱到的去讲述，时间上肯定比较紧张，所以把重点放在探究磁感应现象上面；在讲述发电机的时候，只观看视频了解发电机的发电过程及其结构，缺少发电机模型，对发电机的结构和原理的讲述生硬，学生不好理解。