20.5磁生電教學設計一、教學目標（一）知識與技能1通過探究活動，知道電磁感應現象，知道產生感應電流的條件。2通過實驗探究，知道感應電流的方向與磁場方向、切割磁感線的運動方向有關。3了解發電機的原理，知道發電機工作過程中的能量轉化。（二）過程與方法經歷什么情況下磁能生電的學習，掌握從多種因素中找出與研究目的有關的信息，得出電磁感應的條件。（三）情感態度和價值觀了解電磁感應在生產、生活中的應用。通過電生磁以及磁能生電的對比，認識自然現象之間是相互聯系的。二、教學重難點本節內容是“電生磁”的逆向思維，可以從奧斯特實驗入手，電能生磁，考慮磁能否生電。如何利用磁生電，通過實驗發現，只有當閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中才會有感應電流。導體的運動方向與磁場方向不能平行。電磁感應實驗中要消耗機械能，最后獲得了電能，所以電磁感應是發電機的原理，工作時把機械能轉化為電能。本節中感應電流的產生條件既是重點也是難點，實驗就是圍繞這個主題展開的，通過實驗還發現感應電流的方向與磁場方向和導線切割磁感線的運動方向有關。重點：通過電磁感應實驗，認識電磁感應現象，發現磁生電的條件。難點：產生感應電流的條件。三、教學策略利用逆向思維提出磁如何能生電的問題后，可以利用遷移的方法來研究感應電流產生的條件。在磁場對電流的作用中，磁場方向、電流方向與導線的受力方向是相互垂直的，那么在感應電流產生條件中磁場方向、導線運動方向及感應電流的方向這三者是否也是垂直的呢。從四個方面來研究，即閉合電路的一部分導體在磁場中靜止；沿著磁感線的方向、與磁感線相垂直；導線靜止，磁體沿與導線垂直的方向運動等。通過實驗總結出感應電流產生的條件。在實驗中除了可以看到感應電流的產生，還看到電流的方向也在改變，當磁場方向、切割磁感線的運動方向發生改變時，感應電流的方向就會發生改變。電磁感應在實際中應用于發電機、動圈式話筒等，電磁感應的過程就是把機械能轉化為電能的過程，通過手搖發電機來了解電磁感應在實際中的應用。四、教學資源準備手搖發電機、線圈、檢流計、U形磁鐵、鐵架臺、發電機模型、發光二極管、小燈泡、開關、導線、多媒體等。五、教學過程教學環節教師活動學生活動設計意圖創設情景（5分鐘）回顧奧斯特實驗，請同學們回答：此實驗揭示了一個什么現象？奧斯特實驗說明了電可以生磁，那么，我們可不可以反過來進行逆向思索：磁能否生電呢？怎樣才能使磁生電呢？回憶：通電導線周圍存在磁場，并且磁場方向與電流方向有關。學生提出猜想。創造課堂情景，激發學生的興趣和求知欲。利用逆向思維引入課堂。引入新課（5分鐘）不少科學家進行了這方面的探索，英國科學家法拉第，堅信電與磁有密切的聯系。經過10年堅持不懈的努力，終于在1831年取得了重大的突破，發現磁可以產生電，但需要一定的條件。什么條件下磁才能生電呢？學生了解法拉第。通過對科學家的介紹，對情感態度和價值觀的培養。新課內容（25分鐘）什么情況下磁能生電本實驗應選擇哪些實驗器材？為什么？還需要補充實驗器材嗎？思考：（1）如何獲得磁場？（2）電路中有電流的條件？（3）如何顯示電路中有無電流？在電路中誰是電源呢？按照電路連接實物（圖1）。（1）讓導線在磁場中靜止，換用不同強度的永磁體；觀察電流表的反應，分析現象；用多匝數導線線圈進行實驗，仍保持靜止。圖1（2）改進實驗方案，固定磁體不變，使導線在磁場中沿著不同方向運動，觀察電流表的反應。把磁感線想象成一根根線，把導線想象成一把刀，總結閉合電路中產生電流的條件。由于導體在磁場中運動而產生電流的現象叫電磁感應，產生的電流叫感應電流。思考：如圖2，導線固定不動，移動磁鐵，在電路中會產生感應電流嗎？為什么？圖2學生討論總結導線、直導線、鐵架臺、細線等。學生思考后回答：（1）磁體周圍有磁場，利用磁體可以獲得磁場。（2）電路中有電流，電路要閉合，還需要電源。（3）利用電流表來檢測電路中有沒有電流。磁場中的導線。觀察現象，發現電流表的示數不變，說明導線在磁場中靜止，電路中不會產生電流。在實驗中，觀察到當導體沿著磁場方向運動時，電路中沒有電流。當導線在磁場中水平運動、斜向運動都會產生電流。學生根據實驗現象總結：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產生電流。學生思考得出結論：也會產生感應電流，因為當磁體運動時，線圈相對于磁場也是運動的，并且在做切割磁感線，所以會產生感應電流。可以結合磁場對電流的作用來分析實驗器材和操作，體現了知識和方法的遷移。培養學生觀察實驗、分析實驗的能力。培養學生的總結能力、語言表達能力。培養分析與總結能力、物理思想遷移的能力。重做圖1所示的實驗，導線在磁場中向左和向右運動，觀察電流表的指針偏轉情況。固定導線不變，把把磁體向左和向右運動，觀察電流表的指針偏轉情況。若把磁場方向和導體切割磁感線的運動方向同時改變，觀察電流表指針偏轉情況。小結：感應電流方向與磁場方向和切割磁感線的運動方向有關，磁場方向或導線運動方向相反，則感應電流的方向會變化，而同時改變磁場和導線運動方向，則感應電流方向不變。學生觀察實驗，當導線的運動方向不同的，電流表指針偏轉方向不同，說明感應電流方向與切割磁感線的運動方向有關。電流表指針偏轉情況也不同，說明感應電流方向與磁場方向有關。電流表指針偏轉方向不變。培養觀察思考、分析實驗能力。在電磁感應實驗中能量是如何轉化的呢？實驗中消耗了什么能量，獲得了什么能量？你能實際生活中機械能轉化為電能的實例嗎？實驗中消耗的是機械能，獲得了電能，電磁感應實驗中把機械能轉化為電能。發電機是把機械能轉化為電能的裝置。通過分析得出電磁感應能量轉化過程。發電機展示手搖發電機。觀察手搖發電機的構造。把手搖發電機與電流表連接起來，先慢后快的搖動把手，觀察燈泡的亮暗情況。把兩個發光二極管極性相反地并聯起來，接到原來燈光的位置，進行實驗。觀察二極光的發光情況。說明了什么問題？這種方向不斷變化的電流叫交變電流，簡稱交流。交流和直流電有什么區別？常見的直流電源有電池、有些充電器的輸出電流等。演示：利用電池給燈泡供電和手搖發電機給燈泡供電，比較它們有什么不同。課件播放：發電機的工作過程如下圖。分析發電機線圈轉至不同位置時，電流方向的變化。了解電磁感應產生的條件及感應電流方向與切割磁感線運動方向的關系。總結：發電機是利用電磁感應原理制成的，從工作過程我們能看出，線圈轉動一周，電流方向變化兩次。回憶：什么叫頻率？單位是什么？構造：線圈、U形磁體等。學生描述看到的現象：燈泡一閃一閃的發光，并且轉速越快，燈越亮。說明電流大小與轉速有關，轉速越快，電流越大。觀察實驗，二極管在交替發光，說明手搖發電產生的電流方向在變化。交流電的電流方向是變化的，而直流電的電流方向不變。電池是直流電源，給燈泡供電時電流大小和方向都不變，燈泡的亮度恒定。手揺發電機供電時，燈的亮度發生改變。分析交流發電機的工作過程，了解線圈中感應電流方向的變化。回憶：頻率是物體在每秒內振動的次數，本實驗中線圈中的感應電流是周期性變化的。頻率的單位是赫茲（Hz）。結培養學觀察能力。培養學生實驗分析能力。培養學生觀察實驗、分析現象、得出結論的能力。結合實際的發電機，知道物理與實際聯系緊密。物理應用于實際。交變電流的頻率在數值上等于電流在每秒內周期性變化的次數。我國電網以交流供電，頻率為50Hz。根據前面的分析，我國的交流電在1s內電流方向改變了幾次？播放發電站、發電廠中電機組的工作視頻，了解實際發電機是如何工作的。討論：發電機發電過程中能量的轉化。機械能從哪兒來？你能說出一些來源嗎？閱讀課本中“科學技術社會”，了解磁記錄的原理。了解生活中哪些地方利用了磁記錄。交流電一個周期內，電流方向改變了兩次，50Hz表示1s內有50個周期，電流改變了100次。實際的發電機也有轉子和定子，大型發電機發的電，電壓高、電流強，一般采用線圈不動，磁極轉動的方式來發電。實際發電機發電時是把機械能轉化為電能。提供機械能的有內燃機、水輪機、汽輪機等。討論錄音機是如何進行磁記錄的？如何把磁帶上的磁信息轉化成聲信息的？培養學生利用物理知識解決實際問題的能力把物理、技術與社會緊密聯系起來，培養熱愛科學的情感態度價值觀。總結（5分鐘）課堂小結：1通過這節課你學到了什么？2感應電流產生的條件。3發電機是怎樣發電的？4交流電與直流電的區別。拓展：如圖是一個話筒的簡圖，說出它是如何把聲音信號轉化為電信號的？學生根據本課所學內容進行總結。其余同學進行補充。提示：可以從電磁感應的角度來分析話筒的工作原理。培養學生總結歸納的能力。利用物理方法解決實際問題，加強理論聯系實際。作業布置1完成動手動腦學物理第13題。2思考：如圖是一個揚聲器的結構圖，它的構成與話筒相似，有同學說可以利用揚聲器作為話筒，把聲音信號轉化為電信號，請談談你的想法。按要求完成。知識鞏固