14.7 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象及產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，發(fā)電機(jī)的工作過(guò)程。難點(diǎn)：理解電磁感應(yīng)，弄清發(fā)電機(jī)的工作原理。教學(xué)準(zhǔn)備教師準(zhǔn)備：多媒體課件制作、蹄形磁鐵、鐵架臺(tái)、長(zhǎng)方形線框、靈敏電流計(jì)、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、手搖發(fā)電機(jī)模型、教學(xué)課件等。學(xué)生準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容。新知導(dǎo)學(xué)劉陽(yáng)是個(gè)愛(ài)動(dòng)腦筋的好學(xué)生，在學(xué)習(xí)了奧斯特實(shí)驗(yàn)后，他知道了電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)。于是，他想：磁場(chǎng)能否產(chǎn)生電流呢？劉陽(yáng)拿來(lái)了自己的廢舊玩具車(chē)，將車(chē)中的直流電動(dòng)機(jī)取出，在原來(lái)接電池處接一只額定電壓為2V的燈泡，快速轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的軸，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮了，他高興地說(shuō)：“我成功了！”可是他不明白電動(dòng)機(jī)怎么變成發(fā)電機(jī)了呢？(1)你能幫助劉陽(yáng)同學(xué)解釋這是為什么嗎？(2)發(fā)電機(jī)的工作原理是怎樣的？發(fā)電機(jī)工作時(shí)能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？知識(shí)點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象【教材助學(xué)】當(dāng)導(dǎo)體回路中的________在磁場(chǎng)中做________運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生________，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流叫作________。【合作解疑】任務(wù)一認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象1重做奧斯特實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)同學(xué)們觀察后回答：此實(shí)驗(yàn)稱為什么實(shí)驗(yàn)？它揭示了一個(gè)什么現(xiàn)象？學(xué)生回答：____________實(shí)驗(yàn)。說(shuō)明____________。奧斯特實(shí)驗(yàn)揭示了電和磁之間的聯(lián)系，說(shuō)明電可以生磁，那么可不可以反過(guò)來(lái)進(jìn)行逆向思索：磁能否生電呢？怎樣才能使磁生電呢？2電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(1)提出問(wèn)題：奧斯特的實(shí)驗(yàn)表明，電流的周?chē)嬖谥艌?chǎng)。既然電可以生磁，那么磁很可能也會(huì)生電，什么情況下磁場(chǎng)中的導(dǎo)線能夠產(chǎn)生電流？(2)在蹄形磁體的磁場(chǎng)中放置一根導(dǎo)線，導(dǎo)線的兩端跟電流表相連接，提出問(wèn)題：閉合開(kāi)關(guān)后，有無(wú)電流產(chǎn)生？為什么？(3)進(jìn)行各種嘗試，尋找產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件及感應(yīng)電流方向跟哪些因素有關(guān)。嘗試1：保持線框和磁體都不動(dòng)。嘗試2：磁體不動(dòng)，使線框底邊ab左右運(yùn)動(dòng)。(如果把導(dǎo)線ab看作一把刀，那么它好像在切割磁感線)嘗試3：使線框底邊ab向上或向下運(yùn)動(dòng)，并不切割磁感線。嘗試4：線框底邊ab不動(dòng)，使磁體做左右運(yùn)動(dòng)。嘗試5：框底邊ab不動(dòng)，使磁體做上下運(yùn)動(dòng)。填表導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況感應(yīng)電流電路閉合靜止切割磁感線不切割磁感線電路斷開(kāi)靜止切割磁感線分析實(shí)驗(yàn)中看到的現(xiàn)象，就能知道閉合電路中產(chǎn)生電流條件了。如果把磁感線想象成一根根實(shí)實(shí)在在的線，把導(dǎo)線想象成一把刀，請(qǐng)學(xué)生表述感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。總結(jié)歸納：閉合電路感應(yīng)電流方向跟導(dǎo)體________、磁場(chǎng)________有關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：(1)_____電路的______在________中做________運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。(2)____________________________叫作電磁感應(yīng)，________________叫作感應(yīng)電流。(3)感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)。改變________方向或改變________方向，感應(yīng)電流的方向就會(huì)改變，即感應(yīng)電流的方向與______________和______________有關(guān)。(4)感應(yīng)電流的大小與________、________有關(guān)。【教師點(diǎn)撥】1電磁感應(yīng)及感應(yīng)電流。導(dǎo)體回路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)有電流產(chǎn)生，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流。2產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。(1)導(dǎo)體回路的一部分導(dǎo)體。(2)在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。【拓展延伸】1影響感應(yīng)電流方向的因素。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的方向跟導(dǎo)體切割磁感線的方向和磁感線方向有關(guān)。2能的轉(zhuǎn)化。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。知識(shí)點(diǎn)二動(dòng)圈式話筒【教材助學(xué)】動(dòng)圈式話筒的作用是把________轉(zhuǎn)換成________。它的原理是________。它主要構(gòu)造是________、________和________。【合作解疑】任務(wù)二認(rèn)識(shí)動(dòng)圈式話筒閱讀教材第164頁(yè)動(dòng)圈式話筒，完成下列填空：如圖所示，是動(dòng)圈式麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)你對(duì)著它說(shuō)話或唱歌時(shí)，人聲帶由于________而產(chǎn)生的聲音，通過(guò)________傳播到膜片，使膜片以及與膜片相連的線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，線圈的這種運(yùn)動(dòng)能產(chǎn)生隨著聲音變化而變化的________，線圈在運(yùn)動(dòng)中能量的轉(zhuǎn)化情況是________。所以動(dòng)圈式話筒的作用是把________轉(zhuǎn)換成________。【教師點(diǎn)撥】1動(dòng)圈式話筒是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理制成的。2動(dòng)圈式話筒。作用：把聲音轉(zhuǎn)換成電流。構(gòu)造：主要有永磁體、線圈、膜片等，如上圖所示。【拓展延伸】工作原理：動(dòng)圈式話筒是依據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的，當(dāng)對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，聲音引起膜片振動(dòng)，膜片帶動(dòng)線圈振動(dòng)，線圈在永磁體的磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生隨聲音變化的感應(yīng)電流。動(dòng)圖式話筒的工作原理可以概括為：振動(dòng)電流。知識(shí)點(diǎn)三發(fā)電機(jī)【教材助學(xué)】1發(fā)電機(jī)的原理是______________。發(fā)電機(jī)分為_(kāi)_______和________兩部分組成。2發(fā)電機(jī)發(fā)出的是________和________都發(fā)生變化的電流，叫作交流電。【合作解疑】任務(wù)三認(rèn)識(shí)發(fā)電機(jī)1學(xué)生參與活動(dòng)：把手搖發(fā)電機(jī)、小燈泡、電流表接入電路慢慢搖轉(zhuǎn)大輪，帶動(dòng)線圈在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)動(dòng)，可以看到演示電流表的指針左右擺動(dòng)起來(lái)。提出問(wèn)題：手搖發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流方向與接電池的電路中的電流方向有什么區(qū)別呢？電流表的指針左、右擺動(dòng)，表示什么呢？2分析線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，電流方向與線圈位置的關(guān)系，歸納出交流電的概念。3出示圖1所示掛圖，說(shuō)明其構(gòu)造和作用。如圖1所示，磁場(chǎng)中的磁感線從左向右，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，只有ab邊和cd邊能切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，da邊和bc邊不切割磁感線，對(duì)感應(yīng)電流的產(chǎn)生沒(méi)有貢獻(xiàn)。圖2是發(fā)電機(jī)的原理圖，放在磁場(chǎng)里的線圈，兩端各連一個(gè)銅環(huán)K和L，它們分別跟電刷A、B接觸，并跟電流表組成閉合電路。圖2交流電的產(chǎn)生在線圈從圖甲經(jīng)圖乙向圖丙轉(zhuǎn)的半周過(guò)程中，ab邊向下運(yùn)動(dòng)，cd邊向上運(yùn)動(dòng)，ab邊向下切割磁感線，ab邊中的電流由b向a ，cd邊向上切割磁感線，cd邊中的電流由d向c，外部電路中的電流方向一直是從A流向B。可以介紹右手定則，確定外電路電流方向是由A流向B。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到丙位置時(shí)，導(dǎo)線ab邊，cd邊不切割磁感線，導(dǎo)線中沒(méi)有電流。在線圈從圖丙經(jīng)圖丁又回到圖甲位置轉(zhuǎn)過(guò)后半周的過(guò)程中，ab邊向上運(yùn)動(dòng)，cd邊向下運(yùn)動(dòng)，它們又都切割磁感線，線圈和外部電路中就又有了電流用右手定則可以判斷外電路電流方向是由B流向A。線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，電流方向?qū)⒅芷谛缘刂貜?fù)上述變化。這可以從電流表指針的左右擺動(dòng)看出來(lái)，設(shè)想每秒鐘線圈轉(zhuǎn)一周，電流變化周期就是1秒這種周期性地改變方向和大小的電流，叫作交流電。能產(chǎn)生交流電的裝置叫交流發(fā)電機(jī)它是根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的。學(xué)生閱讀教材第164165頁(yè)“發(fā)電機(jī)”，完成下列填空：1發(fā)電機(jī)的工作原理是________________。發(fā)電機(jī)工作時(shí)，將________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能。2手搖發(fā)電機(jī)發(fā)電。(1)手搖發(fā)電機(jī)主要由________和________等組成。(2)搖動(dòng)手柄時(shí)，小電燈會(huì)________________，說(shuō)明電路中有________________。(3)將小電燈換成小量程電流表，緩緩地?fù)u動(dòng)手柄，小量程電流表的指針________，這表明線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時(shí)間發(fā)生周期性變化，這種電流叫作交流電。3我國(guó)家庭電路的交流電頻率為_(kāi)_______，周期為_(kāi)_______，電流方向1個(gè)周期內(nèi)改變________次，電流方向1s內(nèi)改變________次。4介紹實(shí)際發(fā)電機(jī)構(gòu)造。實(shí)際的交流發(fā)電機(jī)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但主要由轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)動(dòng)部分)和定子(固定部分)兩部分組成，大型發(fā)電機(jī)發(fā)出很高的電壓和很強(qiáng)的電流，要采用線圈不動(dòng)、磁極旋轉(zhuǎn)的方式發(fā)電。這種發(fā)電機(jī)叫作旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)為了得到較強(qiáng)的磁場(chǎng)，要把線圈嵌在定子鐵心槽里，還要用電磁鐵代替永磁鐵作轉(zhuǎn)子，大型旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)，能夠提供幾千伏到上萬(wàn)伏的電壓，功率可達(dá)幾十萬(wàn)千瓦，甚至百萬(wàn)千瓦以上。【教師點(diǎn)撥】1發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的。2發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)器。3發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)子和固定部分定子兩大部分組成。實(shí)際的發(fā)電機(jī)比模型發(fā)電機(jī)復(fù)雜得多，但仍由轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)動(dòng)部分)和定子(固定部分)兩部分組成大型發(fā)電機(jī)一般采取線圈不動(dòng)，磁極旋轉(zhuǎn)的方式來(lái)發(fā)電，為了得到較強(qiáng)的磁場(chǎng)，還要用電磁鐵代替永磁體。4電流的大小和方向都有周期性改變的電流稱為交流電。在交流電中，電流在每秒內(nèi)周期性變化的次數(shù)叫作頻率。頻率的單位是赫茲，簡(jiǎn)稱赫，符號(hào)為Hz。5我國(guó)使用的交流電，頻率是50Hz，周期為0.02s，電流方向每秒改變100次。【拓展延伸】電磁感應(yīng)和磁場(chǎng)對(duì)電流的作用的區(qū)別：區(qū)別項(xiàng)目電磁感應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用現(xiàn)象原因閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)通電導(dǎo)體(線圈)在磁場(chǎng)中結(jié)果產(chǎn)生感應(yīng)電流受到力的作用(運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng))能量轉(zhuǎn)化機(jī)械能電能電能機(jī)械能力的性質(zhì)外力磁場(chǎng)力導(dǎo)體中的電流因感應(yīng)而產(chǎn)生由電源供給主要應(yīng)用發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)