第4节 电磁感应（教学课件）物理沪科版（五四学制）2024九年级下册

该初中物理课件聚焦电磁感应现象，通过实验分析感应电流产生条件，逐步讲解发电机原理、能量转化及实际应用，对比电动机与发电机区别，构建从实验探究到理论应用的学习支架。 其亮点在于突出科学探究（如手摇发电机自主实验）和科学思维（“小刀”类比切割磁感线、对比表格模型建构），强化物理观念中的能量转化认知。以实验-理论-应用逻辑推进，帮助学生深化理解，教师可便捷开展教学。

沪科版（五·四学制） 九年级下册 第14章 电与磁 第4节 电磁感应 01 02 03 04 05 CONTENTS 磁能生电吗？ 发电机是如何发电的？ 学习目标 1. 了解电能产生磁，磁也能产生电； 2. 学习感应电流—导体在磁场中运动时产生了电流； 3. 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件； 4. 知道发电机的作用； 5. 掌握发电机的工作原理； 6. 了解电动机与发电机的联系与区别。 重点难点 教学重点： 1.感应电流—导体在磁场中运动时产生了电流；； 2.探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件； 3.发电机的作用及工作原理。 1.电动机与发电机的联系与区别； 2.导体在磁场中运动时产生感应电流的条件的综合应用。 教学难点： 情景引入 图14-4-1是金沙江白鹤滩水电站首台百万千瓦水轮发电机组转子的照片。2022 年12月20日，白鹤滩水电站16台百万千瓦水轮发电 机组全部投产发电，标志着世界最大清洁能源走廊全面建成。水电站的发电机是如何发电的呢？ PART ONE 磁能生电吗？ 奥斯特发现电流的磁效应，揭示了电现象与磁现象是有联系的。许多科学家开始思考：既然电能产生磁，那么磁能否产生电呢？ 奥斯特 法拉第 英国物理学家法拉第经过十多年的研究，终于取得了突破，于1831年发现了利用磁场产生电流的规律。 探究新知 磁 电 奥斯特 法拉第 如图14-4-2所示，用绝缘细线将直导线ab悬挂起来，使其置于蹄形磁体的磁场中，直导线ab与灵敏电流计、开关串联。闭合开关后， 保持直导线 ab静止， 观察灵敏电流计的指针是否发生偏转； 将直导线 ab沿图示箭头方向来回移动， 观察灵敏电流计的指针是否发生偏转。 自主活动 图14-4-2 直导线在磁场中运动 现象：闭合开关后，直导线 ab沿图示方向来回移动时灵敏电流计的指针发生偏转。 结论：表明导体在磁场中运动时产生了电流。 这种电流叫做感应电流。 在上述实验中，我们还发现，闭合开关后， 直导线静止时灵敏电流计的指针没有偏转，说明导体不运动（静止）就没有电流产生。 产生感应电流的条件是什么？ 提出问题 学生实验 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 只要导体在磁场中运动，一定能产生感应电流吗？提出你的猜想并简述猜想的依据。 猜想：①闭合回路的一部分导体；②在磁场中做切割磁感线运动。 图14-4-2 直导线在磁场中运动 搜集证据 器材 单根直导线 ab、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、导线若干。 方案 实验装置与图14-4-2所示相同。闭合开关后，尝试用不同方式移动直导线 ab或磁体，观察并记录灵敏电流计指针的偏转情况。 记录 根据上述实验方案，设计表格，记录实验过程及现象。 实验次数 磁铁放置情况 导体 AB 运动方向 电流计指针偏转情况 1 上 N 下 S 上下运动 不偏转 2 向左运动 向右偏转 3 向右运动 向左偏转 4 上 S 下 N 向左运动 向左偏转 5 向右运动 向右偏转 闭合开关，导体 AB 、灵敏电流计组成闭合回路，进行实验，实验方案及现象如下表所示：： (1)比较1、2、3次实验，可以得出感应电流产生的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做       运动。 (2)比较       两次实验可知，感应电流的方向与磁场方向有关； (3)某同学又做了第6次实验，他将磁铁“上S下N”放置，保持导体AB不动，而将磁铁向右运动，则灵敏电流计的指针向        偏转； (4)若将上述实验装置中的灵敏电流计换成电源，闭合开关瞬间，导体AB将会       （选填“保持静止”或“运动”）。 切割磁感线 2和4（或3和5） 左 运动 作出解释 分析 画出实验中蹄形磁体两极间的磁感线，如果把直导线ab看作一把“小刀” 的话，分析以上各实验情况中，这把“小刀”有没有切割磁感线？  结论 由上述实验可得，导体在磁场中运动时产生感应电流的条件是：____________________________________________.   当闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁 感线运动时，导体中会产生感应电流 将本小组的实验记录、分析和结论，与其他小组交流。用条形磁体替代蹄形磁体，能否产生感应电流？ 交流反思 能 1. 注意理解产生感应电流的条件 （1）产生感应电流的两个条件缺一不可。如果电路不闭合，导体做切割磁感线运动时，能产生感应电压，不会产生感应电流。 （2）对“切割磁感线运动”的理解：导体运动方向与磁感线方向垂直或有一定的角度，但不能平行。 （3）磁体不动，导体AB左右运动能产生感应电流；若AB不动，磁体左右运动，仍能切割磁感线产生感应电流。 2. 电磁感应现象中的能量转化 在电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能，即机械能转化为电能。 14 PART TWO 发电机是如何发电的？ 如图14-4-3所示，导体在磁场中切割磁感线产生感应电流，这个装置可以看作一个最简单的发电机。发电机就是利用电磁感应把机械能转化为电能的装置。 图14-4-3 导体在磁场中切割磁感线 发电机 图14-4-4是实验室用的手摇发电机。线圈静止时，观察小灯泡是否发光？ 摇动手柄使线圈在磁场中转动，观察小灯泡是否发光。 图14-4-4 手摇发电机 否 是 自主活动 上述实验中，当摇动手柄使线圈在磁场中转动时，连续转动的线圈代替直导线切割磁感线产生的感应电流使小灯泡发光。发电机的原理如图14-4-5所示。 图14-4-5 发电机原理示意图 1．交流电(AC) (1)概念：大小和方向随时间周期性变化的电流，叫交变电流，简称交流电 (2)频率：电流在1秒内周期性变化的次数。单位是赫兹，符号是Hz；我国电网交流电频率为50Hz。 (3)周期：交流周期性变化一次的时间。单位：s；我国电网交流 供电，周期为0.02S 。 2.直流电(DC):方向不变的电流叫直流电。 交流电与直流电 交流发电机的工作过程： 当线圈转到与磁感线垂直时，线圈没有切割磁感线，线圈中不产生电流 当线圈转过平衡位置时，线圈切割磁感线，线圈中产生电流 当转子继续向下旋转到达与磁感线垂直位置时，线圈没有切割磁感线，线圈中不产生电流 当线圈继续旋转，线圈转过了180度以后，线圈的每条边的运动方向正好相反，故它们产生感应电流的方向也会相反 水力发电通过水流冲击使转轮转动从而带动发电机发电，图14-4-6所示为水轮发电机的转轮。风力发电中，风驱动风车带动发电机发电。 图14-4-6 水轮发电机的转轮 电动机 发电机 原理 通电线圈在磁场中受力转动 电磁感应现象 原理图 能量的转化 电能转化为机械能 机械能转化为电能 线圈转动原因 通电线圈受力转动 在外力作用下转动 线圈中电流来源 由电源提供 线圈产生感应电流 电路中作用 用电器 电源 电动机和发电机的联系与区别 1 ．他经过 10 年的不懈探索，终于在 1831 年发现了电磁感应现象，为人类进入电气时代起到了重要作用，这位科学家是 ( ) A ．牛顿 B ．焦耳 C ．欧姆 D ．法拉第 D 课堂练习 2 ．线上授课时，教师对着动圈式麦克风说话。声音使动圈式麦克风内膜片振动，引起磁场中与膜片相连的线圈振动，线圈中就会产生电流。下列装置的工作原理与动圈式麦克风相同的是 ( ) A ．发电机 B ．电动机 C ．电视机 D ．电饭锅 A 3 ．如图所示，小明探究什么情况下磁可以生电。导体 ab 按以下方式运动，能产生感应电流的是 ( ) A ．竖直向上 B ．竖直向下 C ．水平向右 D ．静止不动 C 4 ．下列过程中一定能产生感应电流的是 ( ) A ．导体在磁场中，做切割磁感线运动 B ．闭合电路的一部分导体在磁场中运动 C ．只要导体在磁场中运动 D ．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动 D 5 ．在探究电磁感应现象时，要改变感应电流的方向，下列方法中正确的是 ( ) A ．改变导体切割磁感线的方向 B ．改变导体所在处磁场的强弱 C ．改变导体切割磁感线的速度大小 D ．改变导体的长度 A A ．在此过程中，电能转化为机械能 B ．导线框中不会产生感应电流，因为回路中没有电源 C ．导线框中会产生感应电流，整个导线框都是电源 D ．导线框中会产生感应电流，导线 ab 段相当于电源 6 ．如图所示，闭合导线框abcd 的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，则( ) D A ．图甲是电动机的工作原理图，图乙是发电机的工作原理图 B ．在图甲中，线圈的 ab 边和cd 边中电流的方向是相同的 C ．线圈abcd 由图甲所示位置转过 180°时，灵敏电流计的指针仍向左偏转 D ．在图乙中，线圈的 ab 边和cd 边受力的方向是相反的 7 ．如图所示的是电磁学的两个实验。如图甲，线圈abcd 逆时针转动，在如图甲所示位置，灵敏电流计的指针向左偏转。下列说法中正确的是 ( ) D 课堂小结 1 ．下列关于发电机的说法中，正确的是 ( ) A ．发电机的基本原理是通电导体在磁场中受力的作用 B ．发电机的基本原理是电磁感应 C ．发电机工作时电能转化为机械能 D ．线圈在转动过程中，感应电流的大小和方向不变 B 布置作业 2．图是小津同学手工组装的手摇发电机，不用电源只需通过摇动手柄即可点亮灯泡，其工作原理是 ( ) A ．电磁感应 B ．电流的热效应 C ．电流的磁效应 D ．磁场对通电导线的作用 A 3．1831 年，英国物理学家法拉第历经 10 年的探索，终于发现了电磁感应现象。如图所示，导体中产生的感应电流的方向与磁场方向和导体的 有关；利用电磁感应现象人 们制成了 机。 运动方向 发电 4 ．在科技活动中，小刚连接了如图所示的电路，当用外力使左侧的 U 形磁体沿箭头方向转动时，右侧的轻质金属棒 ab 会 （选填“静止”或“运动”），这是 现象。 运动 电磁感应 5．如图所示，导体棒ab 水平放置，要使灵敏电流计指针发生偏转，下列做法可行的是( ) A ．开关闭合，导体棒 ab 左右水平运动 B ．开关闭合，导体棒 ab 竖直上下运动 C ．开关断开，导体棒 ab 左右水平运动 D ．开关断开，导体棒 ab 竖直上下运动甲 B 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING $