20.5 磁生电 教学设计-2024-2025学年人教版物理九年级下学期

第5节磁生电 核心素养 通过逆向思维，学会从不同角度甚至反面来多维地思考问题，学会用实验来发现、证明自己的观点，培养科学的思维模式；通过探究和交流，体验科学探究的方法和乐趣，激发学生探究未知世界的兴趣，并加深对相关物理知识的理解，在实验中养成严谨的科学态度，初步培养创造发明的意识。 教学内容 教材第138～141页，探究发生电磁感应现象的条件，发电机的原理。 教学目标 物理观念 （1）知道电磁感应现象和感应电流。 （2）知道磁生电的条件。 （3）知道发电机的原理、结构及能量转化过程。 （4）知道交流电及我国照明电路交流电的频率，能区分交流电和直流电。 科学思维 知道发电机工作过程的能量转化，知道什么是交流电。 科学探究 通过实验，探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。 科学态度与责任 （1）通过电与磁之间的互相联系，了解探究自然奥秘的科学方法。 （2）认识任何发明创造的基础是科学探究的成果，初步具有创造发明的意识。 教学重点难点及突破 重点 知道电磁感应现象发生的条件，能根据条件判断是否产生感应电流。 难点 掌握发电机的原理，理解发电机发出电流的方向不停改变的原因。 教学突破 做好演示实验，引导学生排除干扰，正确分析，找出关键因素，得出产生感生电流的条件。 教学准备 教师准备 蹄形磁铁若干、漆包线、灵敏电流计若干、导线、开关、手摇发电机及其结构挂图。 学生准备 预习新课。 第1课时 教学过程 1．复习导入 重做奥斯特实验，复习奥斯特实验揭示的现象。 学生回忆后回答：奥斯特实验揭示了电流周围存在磁场，也就是电能产生磁。 师：奥斯特实验揭示了电与磁铁之间的联系，说明了电能产生磁。那么，请同学们反过来思考一下，看看你能想到什么。 学生思考讨论，提出问题：磁能否产生电呢？ 师：如果你的猜想答案是肯定的，那你还想知道其他的什么知识吗？（不论学生提出何种问题，教师都尽量给予肯定） 学生发言，各抒已见，提出自己认为值得探讨的问题。 引入新课：今天我们一起来探究磁生电的现象。（板书课题） 2．探究什么情况下磁可以生电 （1）师：现在请同学们分小组讨论一下今天的实验需要哪些器材，并说明这些器材的用途。 学生分组讨论，提出所需实验器材并说明其用途：磁体、导线（探究对象）、灵敏电流计（检验是否产生电流）。 （2）师：那么这个实验我们应该按怎样的步骤做呢？ 可引导学生做如下设想：电生磁是一段通电导线周围出现了磁场的现象，那么反过来，如果把一段导线放在磁场中，假如能在导线中产生电流，那么这段导线应该怎样放置？是运动的还是静止的？（给学生几分钟思考时间后抽学生发表意见。注意：这里让学生自己制订出完整的实验步骤难度较大，教师应加以引导，及时给予帮助） 学生思考，讨论，在教师的引导下初步制订实验方案和步骤：将线圈和灵敏电流计、开关连接成闭合电路，放入磁场，探究是否能产生电流。 （3） 在学生提出的意见基础上进一步明确实验目的，完善实验步骤。多媒体展示如下实验记录表。 实验步骤 灵敏电流计指针反应 置闭合电路中的部分导体于磁场中，且保持导体与磁场相对静止 更换强磁体，增强磁场，仍保持导体与磁场相对静止 把单根导线换成匝数很多的线圈，仍保持导体与磁场相对静止 让导线或线圈在磁场中沿不同方向运动 学生听讲，记录，进一步明确实验方案和步骤。 （4）提示学生实验前注意弄清蹄形磁铁的N、S极和磁感线的方向。学生实验时，教师巡视指导。 学生进行实验并把观察到的现象记录在实验记录表中。 （5）提问：①通过实验，你发现了什么现象？ ②你发现在哪些情况下能产生电流？哪些情况不能？（请学生到讲台上边回答边演示。对学生发现的结论，教师不要做正面否定，可以由其他学生提出结论不完善的地方）学生在教师的引导下回答：①磁能生电。 ②可能的回答：不论是增强磁场还是增加线圈匝数，当线圈静止在磁场中时，不能产生电流。当闭合电路中一部分导体在磁场中运动时，能产生电流；当线圈静止时，若磁场运动，还是可能产生电流；当线圈上下运动时，产生的电流很小甚至没有，当线圈左右运动或斜着运动时，产生电流比较明显。 （6）肯定学生回答的合理的部分，进一步引导：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，我们能不能用一句话来概括观察到的现象呢？ 学生在教师的引导下得出结论：当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。 （7）总结产生电磁感应现象的条件及感应电流的概念并板书。 学生总结产生感应电流的条件并做记录。 师：电磁感应现象是英国物理学家法拉第发现的，他经过十年坚持不懈地努力，才发现了这一现象。这种热爱科学、坚持探索真理的可贵精神，值得我们学习。这一现象的发现进一步揭示了电和磁之间的联系，根据这一现象，人们发明了发电机，开辟了电的时 代，所以电磁感应现象的发现具有划时代的意义。 学生认真听讲，感受科学探索的艰辛以及科学家坚持不懈的科学态度。 第2课时 教学过程 1．发电机 （1）出示手摇发电机，摇动它，让学生观察小灯泡亮度的变化。 学生观察小灯泡亮度变化。 （2）提问：在刚才的实验中，你看到了什么现象？通过这个现象，你有什么想法吗？ 学生交流讨论后回答：发现了小灯泡一闪一闪的，我们猜想是不是手摇发电机发出的电流大小在不断改变。 （3）实验：在电路中连上演示电流表，注意调节指针到刻度盘中央，慢慢摇动手摇发电机，要求学生观察电流表示数的变化。 学生观察现象，发现：电流表示数在不断变化。 （4）①提问：还有没有同学发现了其他问题呢？ 学生思考后回答：还发现了电流表指针一会儿向左偏，一会儿向右偏。 ②师：电流表指针偏转方向不同，实际上是表明电路中的电流方向不同。同学们观察到的现象说明了什么呢？ 生：说明手摇发电机产生的电流不但大小在不断发生改变，方向也在改变。 ③师：你还想提出什么问题呢？ 生：为什么会发生这样的现象？ （5）师：要探究这个问题，首先让我们重做电磁感应现象的实验，请同学们仔细观察产生的感应电流方向与哪些因素有关？ ①演示：重做电磁感应现象实验。保持磁场方向不变，反复改变导体在磁场中的运动方向，观察电流表偏转方向；保持导体在磁场中运动方向不变，改变磁场方向，观察电流表偏转方向。 学生交流意见，得出结论：感应电流方向与磁场方向和导体运动方向有关。 ②进一步引导学生观察手摇发电机转动过程，判断是哪个因素使感应电流的方向发生改变。 学生进一步确认，是线圈运动方向改变使感应电流方向改变，因为在线圈转动过程中，磁场的方向并没有改变。 （6）出示手摇发电机构造示意图（有条件可自制手摇发电机演示器一台），设两条切割边分别为ab、cd（以平衡位置为起点但不必强调），当ab边向上切割磁感线时，cd边向下切割磁感线。当线圈转过180°后，ab边向下切割磁感线，cd边向上切割磁感线，从而改变感应电流方向。 学生观察手摇发电机的发电过程，重点观察两条切割边的运动情况。验证自己猜想。 明确：像这种电流方向不断变化的电流叫作交流电，电流方向始终不变的电流叫作直流电（板书）。家庭电路中的电流都是交流电，干电池提供的是电流方向不改变的直流电。 学生听讲，记录并理解。 （7）师：同学们还有没有其他问题呢？ 学生提出问题：为什么我们不能发现电灯在闪烁呢？ 实验验证。 ①实验：先慢慢摇动手摇发电机，再逐渐加快摇的速度，要求学生观察现象。 学生观察②师：请同学们讨论一下，看你们能不能自己解释你们刚才提出的问题。 学生讨论，得出结论：因为生活用电的电流方向改变得快，所以我们用眼睛感觉不出来。 教师肯定学生的回答，给出交流电的频率数值并板书：电流在每秒内周期性变化的次数。我国电网以交流电供电，频率为50Hz。 学生听讲，记录并结合实际理解。 2．讨论发电机工作过程中的能量转化 （1）介绍实际发电机的组成-转子和定子。 学生听讲，记录。 （2）引导学生讨论发电机工作过程中的能量转化。 学生讨论，得出结论：发电机工作过程实际上就是把其他形式的能量转化为电能。 （3）介绍三峡水电站和我国电力工业发展情况。 学生根据自己了解的情况进行交流。 3．练习、小结 （1）布置课堂练习。 学生按要求完成课堂练习。 （2）引导学生进行本节内容的小结。 学生小结本节所学内容。 （3）对本节学习进行总结，提出预习要求。 学生听讲，记录教师的要求。 板书设计 第5节 磁生电 （1）电磁感应现象：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。产生的电流叫作感应电流。 （2）影响感应电流方向的因素：导体运动方向、磁场方向。 （3）交流电：电流方向不断改变。 直流电：电流方向不改变。 （4）交流电的频率数值：电流在每秒内周期性变化的次数。 我国电网交流电频率：50Hz。 （5）发电机工作过程中的能量转化；其他形式的能量转化为电能。现象后回答：摇得越快，闪烁得越快，灯泡也就更亮。 教学反思 电磁感应现象是制作发电机的原理基础，通过探究活动使学生直观地体会电磁感应现象产生的条件，帮助学生理解和掌握有关电磁感应现象的知识。本节内容比较抽象，尤其是交流发电机的电流方向不断改变这一知识点，学生接受时有一定难度，可根据情况让学生利用交流发电机模型突破这一难点。另外，教学中可结合我国电力工业的发展，对学生进行爱国主义教育。本节内容较抽象，课前要做精心设计。 学科网（北京）股份有限公司 $$