20.5磁生電教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1通過探究活動(dòng)，知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象，知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。2通過實(shí)驗(yàn)探究，知道感應(yīng)電流的方向與磁場(chǎng)方向、切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)。3了解發(fā)電機(jī)的原理，知道發(fā)電機(jī)工作過程中的能量轉(zhuǎn)化。（二）過程與方法經(jīng)歷什么情況下磁能生電的學(xué)習(xí)，掌握從多種因素中找出與研究目的有關(guān)的信息，得出電磁感應(yīng)的條件。（三）情感態(tài)度和價(jià)值觀了解電磁感應(yīng)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。通過電生磁以及磁能生電的對(duì)比，認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系的。二、教學(xué)重難點(diǎn)本節(jié)內(nèi)容是“電生磁”的逆向思維，可以從奧斯特實(shí)驗(yàn)入手，電能生磁，考慮磁能否生電。如何利用磁生電，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)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)時(shí)，電路中才會(huì)有感應(yīng)電流。導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向不能平行。電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)中要消耗機(jī)械能，最后獲得了電能，所以電磁感應(yīng)是發(fā)電機(jī)的原理，工作時(shí)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。本節(jié)中感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)就是圍繞這個(gè)主題展開的，通過實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)感應(yīng)電流的方向與磁場(chǎng)方向和導(dǎo)線切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)。重點(diǎn)：通過電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)磁生電的條件。難點(diǎn)：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。三、教學(xué)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(lái)研究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。在磁場(chǎng)對(duì)電流的作用中，磁場(chǎng)方向、電流方向與導(dǎo)線的受力方向是相互垂直的，那么在感應(yīng)電流產(chǎn)生條件中磁場(chǎng)方向、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向及感應(yīng)電流的方向這三者是否也是垂直的呢。從四個(gè)方面來(lái)研究，即閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中靜止；沿著磁感線的方向、與磁感線相垂直；導(dǎo)線靜止，磁體沿與導(dǎo)線垂直的方向運(yùn)動(dòng)等。通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。在實(shí)驗(yàn)中除了可以看到感應(yīng)電流的產(chǎn)生，還看到電流的方向也在改變，當(dāng)磁場(chǎng)方向、切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變時(shí)，感應(yīng)電流的方向就會(huì)發(fā)生改變。電磁感應(yīng)在實(shí)際中應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、動(dòng)圈式話筒等，電磁感應(yīng)的過程就是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程，通過手搖發(fā)電機(jī)來(lái)了解電磁感應(yīng)在實(shí)際中的應(yīng)用。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備手搖發(fā)電機(jī)、線圈、檢流計(jì)、U形磁鐵、鐵架臺(tái)、發(fā)電機(jī)模型、發(fā)光二極管、小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線、多媒體等。五、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖創(chuàng)設(shè)情景（5分鐘）回顧奧斯特實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)同學(xué)們回答：此實(shí)驗(yàn)揭示了一個(gè)什么現(xiàn)象？奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了電可以生磁，那么，我們可不可以反過來(lái)進(jìn)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(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)，并且磁場(chǎng)方向與電流方向有關(guān)。學(xué)生提出猜想。創(chuàng)造課堂情景，激發(fā)學(xué)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(xué)家進(jìn)行了這方面的探索，英國(guó)科學(xué)家法拉第，堅(jiān)信電與磁有密切的聯(lián)系。經(jīng)過10年堅(jiān)持不懈的努力，終于在1831年取得了重大的突破，發(fā)現(xiàn)磁可以產(chǎn)生電，但需要一定的條件。什么條件下磁才能生電呢？學(xué)生了解法拉第。通過對(duì)科學(xué)家的介紹，對(duì)情感態(tài)度和價(jià)值觀的培養(yǎng)。新課內(nèi)容（25分鐘）什么情況下磁能生電本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇哪些實(shí)驗(yàn)器材？為什么？還需要補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)器材嗎？思考：（1）如何獲得磁場(chǎng)？（2）電路中有電流的條件？（3）如何顯示電路中有無(wú)電流？在電路中誰(shuí)是電源呢？按照電路連接實(shí)物（圖1）。（1）讓導(dǎo)線在磁場(chǎng)中靜止，換用不同強(qiáng)度的永磁體；觀察電流表的反應(yīng)，分析現(xiàn)象；用多匝數(shù)導(dǎo)線線圈進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，仍保持靜止。圖1（2）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，固定磁體不變，使導(dǎo)線在磁場(chǎng)中沿著不同方向運(yùn)動(dòng)，觀察電流表的反應(yīng)。把磁感線想象成一根根線，把導(dǎo)線想象成一把刀，總結(jié)閉合電路中產(chǎn)生電流的條件。由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。思考：如圖2，導(dǎo)線固定不動(dòng)，移動(dòng)磁鐵，在電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？為什么？圖2學(xué)生討論總結(jié)導(dǎo)線、直導(dǎo)線、鐵架臺(tái)、細(xì)線等。學(xué)生思考后回答：（1）磁體周圍有磁場(chǎng)，利用磁體可以獲得磁場(chǎng)。（2）電路中有電流，電路要閉合，還需要電源。（3）利用電流表來(lái)檢測(cè)電路中有沒有電流。磁場(chǎng)中的導(dǎo)線。觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)不變，說(shuō)明導(dǎo)線在磁場(chǎng)中靜止，電路中不會(huì)產(chǎn)生電流。在實(shí)驗(yàn)中，觀察到當(dāng)導(dǎo)體沿著磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流。當(dāng)導(dǎo)線在磁場(chǎng)中水平運(yùn)動(dòng)、斜向運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生電流。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)：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)時(shí)，導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流。學(xué)生思考得出結(jié)論：也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，因?yàn)楫?dāng)磁體運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈相對(duì)于磁場(chǎng)也是運(yùn)動(dòng)的，并且在做切割磁感線，所以會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。可以結(jié)合磁場(chǎng)對(duì)電流的作用來(lái)分析實(shí)驗(yàn)器材和操作，體現(xiàn)了知識(shí)和方法的遷移。培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)的能力。培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)能力、語(yǔ)言表達(dá)能力。培養(yǎng)分析與總結(jié)能力、物理思想遷移的能力。重做圖1所示的實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)線在磁場(chǎng)中向左和向右運(yùn)動(dòng)，觀察電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況。固定導(dǎo)線不變，把把磁體向左和向右運(yùn)動(dòng)，觀察電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況。若把磁場(chǎng)方向和導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向同時(shí)改變，觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)情況。小結(jié)：感應(yīng)電流方向與磁場(chǎng)方向和切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，磁場(chǎng)方向或?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)方向相反，則感應(yīng)電流的方向會(huì)變化，而同時(shí)改變磁場(chǎng)和導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向，則感應(yīng)電流方向不變。學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，當(dāng)導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向不同的，電流表指針偏轉(zhuǎn)方向不同，說(shuō)明感應(yīng)電流方向與切割磁感線的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)。電流表指針偏轉(zhuǎn)情況也不同，說(shuō)明感應(yīng)電流方向與磁場(chǎng)方向有關(guān)。電流表指針偏轉(zhuǎn)方向不變。培養(yǎng)觀察思考、分析實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑＴ陔姶鸥袘?yīng)實(shí)驗(yàn)中能量是如何轉(zhuǎn)化的呢？實(shí)驗(yàn)中消耗了什么能量，獲得了什么能量？你能實(shí)際生活中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)例嗎？實(shí)驗(yàn)中消耗的是機(jī)械能，獲得了電能，電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)中把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。通過分析得出電磁感應(yīng)能量轉(zhuǎn)化過程。發(fā)電機(jī)展示手搖發(fā)電機(jī)。觀察手搖發(fā)電機(jī)的構(gòu)造。把手搖發(fā)電機(jī)與電流表連接起來(lái)，先慢后快的搖動(dòng)把手，觀察燈泡的亮暗情況。把兩個(gè)發(fā)光二極管極性相反地并聯(lián)起來(lái)，接到原來(lái)燈光的位置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。觀察二極光的發(fā)光情況。說(shuō)明了什么問題？這種方向不斷變化的電流叫交變電流，簡(jiǎn)稱交流。交流和直流電有什么區(qū)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(fā)電機(jī)給燈泡供電，比較它們有什么不同。課件播放：發(fā)電機(jī)的工作過程如下圖。分析發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)至不同位置時(shí)，電流方向的變化。了解電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件及感應(yīng)電流方向與切割磁感線運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系。總結(jié)：發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理制成的，從工作過程我們能看出，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流方向變化兩次。回憶：什么叫頻率？單位是什么？構(gòu)造：線圈、U形磁體等。學(xué)生描述看到的現(xiàn)象：燈泡一閃一閃的發(fā)光，并且轉(zhuǎn)速越快，燈越亮。說(shuō)明電流大小與轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速越快，電流越大。觀察實(shí)驗(yàn)，二極管在交替發(fā)光，說(shuō)明手搖發(fā)電產(chǎn)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(shí)電流大小和方向都不變，燈泡的亮度恒定。手揺發(fā)電機(jī)供電時(shí)，燈的亮度發(fā)生改變。分析交流發(fā)電機(jī)的工作過程，了解線圈中感應(yīng)電流方向的變化。回憶：頻率是物體在每秒內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)，本實(shí)驗(yàn)中線圈中的感應(yīng)電流是周期性變化的。頻率的單位是赫茲（Hz）。結(jié)培養(yǎng)學(xué)觀察能力。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)分析能力。培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)、分析現(xiàn)象、得出結(jié)論的能力。結(jié)合實(shí)際的發(fā)電機(jī)，知道物理與實(shí)際聯(lián)系緊密。物理應(yīng)用于實(shí)際。交變電流的頻率在數(shù)值上等于電流在每秒內(nèi)周期性變化的次數(shù)。我國(guó)電網(wǎng)以交流供電，頻率為50Hz。根據(jù)前面的分析，我國(guó)的交流電在1s內(nèi)電流方向改變了幾次？播放發(fā)電站、發(fā)電廠中電機(jī)組的工作視頻，了解實(shí)際發(fā)電機(jī)是如何工作的。討論：發(fā)電機(jī)發(fā)電過程中能量的轉(zhuǎn)化。機(jī)械能從哪兒來(lái)？你能說(shuō)出一些來(lái)源嗎？閱讀課本中“科學(xué)技術(shù)社會(huì)”，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(gè)周期內(nèi)，電流方向改變了兩次，50Hz表示1s內(nèi)有50個(gè)周期，電流改變了100次。實(shí)際的發(fā)電機(jī)也有轉(zhuǎn)子和定子，大型發(fā)電機(jī)發(fā)的電，電壓高、電流強(qiáng)，一般采用線圈不動(dòng)，磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的方式來(lái)發(fā)電。實(shí)際發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。提供機(jī)械能的有內(nèi)燃機(jī)、水輪機(jī)、汽輪機(jī)等。討論錄音機(jī)是如何進(jìn)行磁記錄的？如何把磁帶上的磁信息轉(zhuǎn)化成聲信息的？培養(yǎng)學(xué)生利用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力把物理、技術(shù)與社會(huì)緊密聯(lián)系起來(lái)，培養(yǎng)熱愛科學(xué)的情感態(tài)度價(jià)值觀。總結(jié)（5分鐘）課堂小結(jié)：1通過這節(jié)課你學(xué)到了什么？2感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。3發(fā)電機(jī)是怎樣發(fā)電的？4交流電與直流電的區(qū)別。拓展：如圖是一個(gè)話筒的簡(jiǎn)圖，說(shuō)出它是如何把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的？學(xué)生根據(jù)本課所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。其余同學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充。提示：可以從電磁感應(yīng)的角度來(lái)分析話筒的工作原理。培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)歸納的能力。利用物理方法解決實(shí)際問題，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際。作業(yè)布置1完成動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理第13題。2思考：如圖是一個(gè)揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)圖，它的構(gòu)成與話筒相似，有同學(xué)說(shuō)可以利用揚(yáng)聲器作為話筒，把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，請(qǐng)談?wù)勀愕南敕ā０匆笸瓿伞ＶR(shí)鞏固