16.4 电磁感应 发电机 课件-2024-2025学年物理苏科版九年级下册

该初中物理课件围绕“电磁感应 发电机”核心内容，系统呈现电磁感应现象的发现、感应电流产生条件、发电机构造原理及交直流电区分。课堂导入从法拉第“磁生电”探索史切入，通过“提出问题—实验设计（控制变量法、转换法）—分析论证—得出结论”的探究流程，结合典型实验及磁场运动改进方案（跨学科应用运动相对性），构建“现象本质—产生条件—实际应用”的知识脉络，提供递进式学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过完整实验链条（含中考拓展实验）培养科学思维（模型建构、科学推理），如对比导体与磁场相对运动深化条件理解；结合动圈式话筒、高压输电等应用及电动机与发电机辨析，渗透物理观念（运动和相互作用、能量转化）；借法拉第十年探索历程激发科学态度与责任。教师使用可提升教学效率，学生能在探究中构建知识体系，增强解决实际问题的能力。

第十六章 电和磁 第四节 电磁感应 发电机 九下物理 SK 1 1.知道电磁感应现象,知道产生感应电流的条件. 2.知道感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动 的方向有关. 3.知道我国使用的交流电的频率是 ,能区分交流电 和直流电. 学习目标 2 1.电磁感应现象的发现 (1)发现:磁生电的规律(电磁感应定律)是英国物理 学家法拉第经过近10年的探索,于1831年发现的. (2)意义:进一步揭示了电和磁之间的联系,根据这个 发现后来发明了发电机,使人类大规模用电成为可能, 开辟了电气化时代. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 3 (3)电磁感应:利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应, 电磁感应产生的电流叫作感应电流. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 4 2.实验:探究感应电流产生的条件 提出 问题 导体在磁场中怎样运动才能使回路中产生感应 电流? 设计实 验与制 订计划 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 5 设计实 验与制 订计划 将一根导体的两端用细导线悬挂起来,并与灵 敏电流计(因产生的感应电流很小,故用分度 值较小的灵敏电流计测量)、开关串联组成闭 合电路.将导体放在蹄形磁体的磁场中,如图 所示,探究导体在磁场中怎样运动时,才能在 电路中产生感应电流.(是否产生电流难以直 接观测,用灵敏电流计指针是否偏转来显示, 应用了转换法) 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 6 进行实 验与收 集证据 闭合开 关,使导 体静止在 磁场中, 发现灵敏 电流计的 指针不偏转. 闭合开 关,使导 体向右水 平运动,发 现灵敏电 流计的指 针偏转. 闭合开 关,使导 体竖直向 上运动,发 现灵敏电 流计的指 针不偏转. 断开开关, 使导体向右 水平运动, 发现灵敏电 流计的指针 不偏转. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 7 进行实 验与收 集证据 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 8 分析与 论证 (1)比较甲、乙、丙,说明:闭合电路的一部分 导体在磁场中只有做切割磁感线运动时,才会 产生感应电流.当导体静止或沿着磁感线方向 运动时,不会产生感应电流. (2)比较乙、丁,说明导体做切割磁感线运动 时,也不一定产生感应电流,只有当电路闭合 时,才会产生感应电流. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 9 实验 结论 由上面的实验可以证明,产生感应电流的条件 (两个条件缺一不可):(1)导体必须是闭合电 路的一部分;(2)导体必须做切割磁感线运动. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 10 该实验中,探究了开关闭合与断开、部分导体切割与不 切割磁感线时的感应电流的产生与否的情况,从而得出 产生感应电流的条件.但是实验中没有考查磁场运动问题. 中考中也常会考查导体不动、磁场运动的情况. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 11 在让导体切割磁感线的同时,也探究磁场运 动时的情况,如图所示. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 12 将部分导体切割磁感线的运动与运动的相对 性相结合,起着跨学科应用物理知识的目的. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 13 3.正确理解产生感应电流的条件需注意以下几点 (1)电路必须是闭合的.如果电路没有闭合,即使有一部 分导体做切割磁感线运动,也不会产生感应电流. (2)导体运动时与磁感线相交,则切割磁感线.“切割磁 感线运动”指的是导体与磁场有相对运动,它类似于用镰 刀割小麦,垂直切割或斜着切割都可以切断小麦. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 14 (3)感应电流的大小与导体切割磁感线的速度、磁场的 强弱等因素有关,因此可以通过增大导体切割磁感线的 速度、换用磁性较强的磁体等方法来增大感应电流. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 15 4.怎样改变感应电流的方向 运用控制变量法进行探究:探究导体切割磁感 线运动的方向对感应电流方向的影响时,控制磁场方向 不变;探究磁场方向对感应电流方向的影响时,控制导 体切割磁感线运动的方向不变. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 16 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 17 实验 次序 开关 状态 磁场方向 导体棒 的 运动方向 灵敏电流计指针 的偏转方向 1 闭合 向下 向右 向左 2 闭合 向下 向左 向右 3 闭合 向上 向左 向左 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 18 感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向 和磁场方向有关.改变磁场方向或导体切割磁感线运动的 方向,感应电流的方向就会改变;若同时改变磁场方向 和导体切割磁感线运动的方向,感应电流的方向不变. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 19 典例1 [昆山模拟] “探究什么情况下磁可以生电”的 实验中,同学们连接了如图甲所示的装置. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 20 (1)实验中, 棒的材料可能是_(选填“铁”“铜”或 “陶瓷”). 铜 [解析] 因为磁体能够吸引磁性材料(铁、钴、镍等), 所以通电导体不能用磁性材料制成,故不能选择铁棒进 行实验,而陶瓷是绝缘体,故 棒可能是铜棒. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 21 (2)分析实验现象,小翔认为产生感应电流的条件之一 是电路中的部分导体必须左右运动,请你设计一种操作 方法让导体上下运动也能产生感应电流:_ _. 将磁体两极水 平放置 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 22 (3)如图乙,在“摇绳发电”活动中,同学需沿_ (选填“东西”或“南北”)方向站立并摇绳,才能产生感应 电流. 东西 [解析] 地磁场的方向大致是沿南北方向的,要想摇绳时 让导线在地磁场中做切割磁感线运动,需沿东西方向站 立并摇绳,才能产生感应电流. 新知探究 知识点1 电磁感应现象 重难点 23 1.发电机的原理 发电机是利用电磁感应原理发电的. 2.发电机的结构 发电机由定子和转子两部分组成.小型发电机的定子是磁 体,转子是发电线圈.大型发电机多采用线圈不动、磁极 旋转的方式来发电. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 24 3.观察手摇发电机发电 实验 目的 观察手摇发电机的发电情况. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 25 实验 活动 (1)如图所示,观察到手摇发电机主要由磁体 和可以转动的线圈等组成. (2)把一台手摇发电机与小灯泡串联在电路 中,摇动手柄,观察小灯泡是否发光. (3)将小灯泡换成小量程电流表,缓慢地摇动 手柄,观察电流表指针的偏转情况. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 26 实验 活动 新知探究 知识点2 发电机 重难点 27 实验 现象 摇动手柄时,小灯泡会发光,电流表的指针会周 期性地左右摆动. 实验 结论 手摇发电机的线圈在磁场中转动时能产生感应电 流,感应电流的大小与方向会发生周期性变化. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 28 4.交流发电机的工作过程( 线圈转动一圈,电流方向改 变两次) 工作过程 切割磁感线情况 产生感应电流情况 线圈中不产生 感应电流. 甲 新知探究 知识点2 发电机 重难点 29 工作过程 切割磁感线情况 产生感应电流 情况 边水平向右运 动, 边水平向 左运动, 边和 边的运动方向 与磁感线平行, 不切割磁感线. 线圈中不产生 感应电流. 甲 新知探究 知识点2 发电机 重难点 30 工作过程 切割磁感线情况 产生感应电流 情况 _ 边向上切割磁 感线, 边向下 切割磁感线. 切割磁感线产 生感应电流, 边产生的感 应电流由到 , 边产生的感 应电流由到 . 乙 新知探究 知识点2 发电机 重难点 31 工作过程 切割磁感线情况 产生感应电流 情况 线圈中不产生 感应电流. 丙 新知探究 知识点2 发电机 重难点 32 工作过程 切割磁感线情况 产生感应电流 情况 边水平向左运 动, 边水平向 右运动, 边和 边的运动方向 又与磁感线平 行,不切割磁感线. 线圈中不产生 感应电流. 丙 新知探究 知识点2 发电机 重难点 33 工作过程 切割磁感线情况 产生感应电流 情况 _ 边向下切割磁 感线, 边向上 切割磁感线. 切割磁感线产 生感应电流, 但电流方向与 图乙中的相反. 丁 新知探究 知识点2 发电机 重难点 34 工作过程 切割磁感线情况 产生感应电流 情况 _ 边向下切割磁 感线, 边向上 切割磁感线. 边产生的感 应电流由 到 , 边产生 的感应电流由 到 . 丁 新知探究 知识点2 发电机 重难点 35 动圈式话筒 话筒(也称为传声器)的作用是把声音转换成电流.话筒种 类较多,其中动圈式话筒就是依据电磁感应原理制成的. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 36 (1)动圈式话筒的构造如图所示. (2)工作原理:当声音使膜片振动时,连在膜片上的线 圈(也叫作音圈)随着膜片一起振动,因为线圈处于永 磁体的磁场中,所以线圈会切割磁感线而产生感应电流 (电信号),感应电流的大小和方向随着声音的变化而 变化.这个电信号经放大后,通过扬声器还原成声音. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 37 新知探究 知识点2 发电机 重难点 38 5.交流电与直流电 (1)交流电 线圈在磁场中转动时,产生的感应电流的大小和方向随 时间发生周期性变化,这种电流叫作交变电流.我们日常 生活中使用的交变电流每秒完成50个周期性变化,即频 率为<m></m>,电流方向1秒里变化100次. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 39 (2)直流电 电流方向不随时间改变的电流叫作直流电. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 40 6.直流发电机 如果用两个半圆铜环组成的换向器来代替交流发电机上 的两个铜环(直流发电机与交流发电机的区别) (如图所示),那么虽然线圈中产生的是交流电,但在 换向器的作用下输出的电流方向却保持不变,即输出的 是直流电.此时,该发电机为直流发电机. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 41 新知探究 知识点2 发电机 重难点 42 电动机 发电机 构造 相同点 均由磁体、线圈等组成. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 43 电动机 发电机 构造 不同点 需要换向器 (两个半圆 铜环),外 电路上有 电源. 用两个铜环和电刷 (交流发电机中与电刷相连 的是两个铜环,直流发电机 中与电刷相连的是两个半圆 铜环)连接电路,外电路上 无电源. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 44 电动机 发电机 原理 相同点 转动方向均受磁场方向的影响. 不同点 原理是磁场对通电线圈的作用. 原理是电磁感应现象. 能量转化 电能转化为机械能. 机械能转化为电能. 在电路中的 作用 用电器 电源 新知探究 知识点2 发电机 重难点 45 区分电动机与发电机,要分清是运动产生电, 还是通电后运动,从而确定电能与机械能的转化;装置 方面,一个有电源,一个没有电源,电动机是通电而运 动,所以有电源的是电动机,而没电源的是发电机. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 46 电能的输送 1.高压输电过程 发电厂<m></m> 升压变压器<m></m> 高压线路<m></m> 降压变压器<m></m> 工厂 或居民区用电. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 47 2.变压器的工作原理 如图所示,变压器由两组线圈构成,变化的电流通过一 线圈产生变化的磁场,变化的磁场使另一线圈产生变化 的电流.变压器的工作原理是电磁感应,它能将输入变压 器的交流电压升高或降低. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 48 新知探究 知识点2 发电机 重难点 49 3.高压输电的目的 高压输电可以在不减小输送功率的前提下,有效地减少 输送电流的大小,进而减小电热损失,降低电能损失 (由可知,一定时,增大 减小,又因为 ,所以 减小). 新知探究 知识点2 发电机 重难点 50 典例2 如图所示为物理实验室用的手摇发电机,某同学 把发电机跟小灯泡连接起来,进行了以下实验: 新知探究 知识点2 发电机 重难点 51 (1)摇动皮带轮使线圈在磁场中转动,看到小灯泡会发 光,这说明电路中有了_. 电流 [解析] 摇动皮带轮使线圈在磁场中转动,看到小灯泡会 发光,说明小灯泡中有电流通过. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 52 (2)线圈转动时,小灯泡发光忽明忽暗,说明这个发电 机产生的电流的_是变化的,并且线圈转动越快, 小灯泡越亮,这说明电流的_跟线圈的转速有关. 大小 大小 [解析] 线圈转动时,小灯泡发光忽明忽暗,说明这个发 电机产生的电流的大小是变化的.线圈转动越快,小灯泡 越亮,说明电流的大小与线圈的转速有关. 新知探究 知识点2 发电机 重难点 53 课堂小结 54 $