第十九章 实践 调研电磁学对人类社会的影响 课件-2025-2026学年沪科版九年级全一册物理

该初中物理课件聚焦电磁学对人类社会的影响，核心知识点涵盖电磁学引发第二次工业革命的路径、我国科技成就（如福建舰电磁弹射）及生产生活变化。通过视频“电磁学的发展及应用”激趣导入，以历史案例（法拉第电磁感应）和实践制作（风力发电机）为支架，帮助学生构建知识脉络。 其亮点在于融合跨学科调研与实践探究，通过查阅资料撰写报告、制作风力发电机（含材料选择、叶片设计等工程视角），培养科学探究能力。融入我国电磁学科技成就案例，增强科学态度与责任。采用项目式学习，学生能提升动手与跨学科思维，教师可直接使用完整教学资源，优化教学效率。

制作的第一步，咱们先准备一个PVC管子堵头，这个堵头的直径是50毫米的。材料准备好以后，咱们首先在管的侧面画上定位点，然后用手电钻在画点的位置钻上穿膛孔。孔钻完以后，咱们再准备一台50瓦的直流发电机，然后把刚才做好的堵头拿过来，套在发电机上用螺丝进行固定。固定好以后，咱们再找来一个PVC管和一个便捷头套。在发电机上拧紧以后，咱们继续找来一个PVC管的堵头，还是用手电钻在中心钻上一个穿膛孔，然后再换上细的钻头，在侧面钻上几个小孔。孔钻完以后，咱们再找来一个对接头，拧在发电机的中心轴上，然后再套上PVC管用螺丝进行固定。固定好以后放到一边备用。下面咱们开始制作风力发电机的一轮。首先找了一段粗的PVC管，然后用笔画上标线开始切割，把PVC管从中间切成两半就可以了。切完以后，风力发电机的叶片就制作好了。下一步咱们拿来手电钻，在叶片上打上穿疼孔。然后用螺丝把叶片固定在中心轴上，一共固定四个叶片，每两个叶片之间的夹角是90度。固定好以后，一个叶轮就制作完成了。下一步咱们继续用PVC管制作一个底座，底座安好以后，一个用PVC管制作而成的风力发电机就全部完工了。 早在古代，人们就已经发现了一些电现象，比如琥珀摩擦后能吸引小物件。但是直到18世纪，科学家们才开始深入研究电学。当时英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，也就是通过磁场引起电流的现象。这个发现对电磁学的发展起到了重要作用。后来麦克斯韦提出了电磁场理论，认为电和磁不是分开的，而是相互影响的。这个理论揭示了电磁学的本质，也成为了电磁学的基础。现在电磁学已经发展成为一个非常重要的学科，它涉及到电磁波、电磁感应、电磁场等等，电磁学的应用也非常广泛，比如手机还有电视机就是利用电磁波传输信息的，电动机、发电机等则是利用电磁感应原理工作的。电磁学还应用于医学、化学生物学等多个领域，成为现代科技发展的重要支撑。未来电磁学的前景也非常广阔，比如人们正在研究利用电磁波进行通信的新技术，比如5G技术，还有研究利用电磁场治疗癌症等疾病的方法。所以，学好电磁学，将来你也可以为科技进步做出贡献呢。 你是否好奇过信号是如何传播？微波炉是如何加热？这一切实现的背后隐藏着一个能解锁宇宙中最神秘的力量，它就是电磁学。宇宙是由电荷、电流以及与磁场之间复杂而美妙关系所构成。接下来我们将揭开电磁现象背后的科学原理，并发现这些原理是如何塑造了我们今天的生活。电磁学作为一门研究电荷、电流与磁场之间相互作用的物理学分支学科，不仅揭示了自然界中电与磁现象的奥秘，更是现代科学技术发展的重要基石。从无线电通信到电力传输，从医疗成像到粒子加速器，电磁学的应用无处不在，深刻的影响着我们的生活与科技进步。电磁学的起源可以追溯到18世纪，当时科学家们开始注意到电与磁之间似乎存在着某种微妙的联系。丹麦科学家奥斯特在1820年发现了电流的磁效应，即通电导线周围会产生磁场，这一发现为电磁学的研究奠定了重要基础。随后，法拉第发现了电磁感应现象，揭示了变化的磁场能够产生电动势，进而驱动电流的产生。这些发现不仅揭示了电与磁之间的内在联系，也为电磁学的发展开辟了广阔的道路。19世纪中叶，麦克斯韦在总结前人研究成果的基础上，提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在。他的电磁理论不仅统一了电学和磁学，还预言了光也是一种电磁波，从而深刻的影响了人们对物质世界的认识。麦克斯韦电磁理论的提出，标志着电磁学作为一门独立的物理学分支学科正式形成。电磁学的研究基于一系列基本原理，其中最为核心的包括库伦定律、安培定律、法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦方程组等。库伦定律描述了静止电荷之间的相互作用力，安培定律则揭示了电流产生的磁场分布规律。法拉第电磁感应定律描述了变化的磁场如何诱导出电动势进而驱动电流的产生。而麦克斯韦方程组则是对电此场理论的高度概括和总结，它描述了电场和磁场的产生、分布及其相互作用规律。电磁学的应用广泛且深入，几乎涵盖了现代科学技术的所有领域。在通信领域，电磁学是无线电、微波、红外线以及可见光通信等技术的理论基础。从手机通信到卫星广播，从无线网络到光纤通信，电磁学技术让信息传输变得更加高效和便捷。在能源领域，电磁学是发电和输电技术的核心，基于电磁感应原理的发电机将机械能转化为电能，为现代工业和生活提供了源源不断动力。而高压输电技术则利用电磁场理论来减少电流损耗和提高传输效率。在医学领域，电磁学技术的应用同样令人瞩目。X射线成像、核磁共振成像、MRI以及超声波成像等医学成像技术都离不开电磁学原理的支持。这些技术不仅帮助医生准确的诊断疾病，还极大地提高了医疗水平和治疗效果。电磁学还在工业制造、航空航天、材料科学等多个领域发挥着重要作用。例如，电磁炉、微波炉等家用电器利用电磁感应加热原理实现快速加热，磁悬浮列车则利用电磁相互作用原理实现高速无接触运行。而在材料科学中，电磁学技术被广泛应用于磁性材料的研究与开发。随着科技的不断发展，电磁学的研究和应用也将迎来更加广阔的前景。随着量子计算、量子通信等量子计技术的兴起，电磁学将在微观领域展现出更加神奇和复杂的特性。另一方面，随着新能源技术的不断发展，电磁学在可再生能源领域的应用也将更加广泛和深入。例如，太阳能电池板利用光伏效应将太阳能转化为电，风力发电机则通过风力驱动叶片旋转并产生电流，而水力发电则利用水流或水头驱动涡轮旋转，并通过发电机将机械能转化为电能。这些可再生能源技术都离不开电磁学原理的支持。电磁学作为一门充满魅力和挑战的物理学分支学科，不仅揭示了自然界中电与磁现象的奥秘，更是推动现代科学技术发展的重要力量。在未来，随着科技的不断发展和创新，电磁学的研究和应用必将迎来更加辉煌的前景。 实践 调研电磁学对人类社会的影响 第十九章电能从哪里来 （沪科版）九年级 全 01 课标解读 02 学习目标 03 激趣导入 04 新知探究 05 讨论交流 06 归纳总结 07 交流评价 09 章末练习 08 课堂小结 05 作业布置 课标解读 依据《义务教育物理课程标准（2022年版）》）：聚焦兴趣启蒙与基础应用，要求调研能让学生结合生活实例感知电磁学价值。比如调研电磁炉、手机通信等日常场景，理解电流磁效应、电磁波等基础概念；需融入简单实践探究，像设计简易电磁装置，培养观察和动手能力；还要引导学生初步认识电磁技术对生活、工业的影响，树立基本的科学技术与社会关联的意识。 学习目标 1.知道电磁感应现象，了解发电机的构造、原理及工作过程。 2.知道电动机的工作过程、工作原理、能的转化及转化效率。 3.通过调研和制作活动，培养了学生制定计划、动手实践解决问题的能力，锻炼了学生团结协作、分工合作的团队精神。 激趣导入 视频：电磁学的发展及应用 电磁学给人类社会发展带来极大的推动力，下面让我们一起调查电磁学对人类社会产生了哪些主要的影响。 新知探究 一、活动方案 本活动涉及电磁学、历史、社会等知识。 任务一：查阅资料，调研自法拉第发现电磁感应现象后，电磁学如何引发了第二次工业革命。以案例方式说明在我国的科技成就中，哪些是与电磁学知识有关的，电磁学给我们的生产、生活带来了哪些变化。完成一篇与电磁学如何影响人类社会发展相关的调研报告。 新知探究 1. 电磁学引发第二次工业革命的路径 法拉第用过的线圈 （1）1831年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，一个线圈接电源，另一个线圈接“电流表”，当给一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流，这就是电磁感应现象。 新知探究 这些都推动电气时代到来，促成了第二次工业革命。 1831年 法拉第发现电磁感应现象，揭示变化磁场可在导体中感应出电流，还基于该原理发明圆盘发电机，并提出“场”的概念，为后续电力设备研发筑牢基础。 1873年 格拉姆完善发电机。 1879年 爱迪生发明电灯并后续建立火力发电站，使电力逐步取代蒸汽机成为核心动力。 1881年 西门子发明有轨电车，让电力渗透到交通领域。 1896年 马可尼发明无线电报装置，基于电磁转换实现远距离通信，构建起近代通信体系。 新知探究 2.我国在电磁学方面的科技成就案例 案例一：福建舰电磁弹射系统实现技术领跑 中国自主研发的“福建舰”是全球首艘采用常规动力的电磁弹射型航空母舰，打破了西方“电磁弹射只能依赖核动力”的技术神话。 新知探究 其电磁弹射系统由马伟明院士团队历时二十年攻关完成，整体技术成熟度超越美军现役系统。 马伟明 新知探究 案例二：特高压输电技术引领全球能源变革 基于对高压电磁场分布、绝缘特性及电磁环境影响的深入理论研究，中国科学家攻克了一系列关键技术难题，实现特高压交直流输电技术的全面突破和商业化应用。 新知探究 该技术可实现上千万千瓦电力、数千公里距离的高效传输，极大提升了我国能源资源配置能力。目前，中国已建成世界上电压等级最高、输送容量最大、技术水平最先进的特高压电网系统，成为全球唯一掌握并大规模应用此项技术的国家，为国家能源安全和“双碳”战略提供坚实支撑。 新知探究 视频：电磁学的影响我们的生活 3.电磁学给我们的生产、生活带来的变化 新知探究 任务二：成立兴趣小组，制作一台小型风力发电机，看看你们的发电机能否让一个小灯泡（或发光二极管）发光。经历此活动后，你有怎样的感受。 制作小型风力发电机 1.实验器材 塑料管、漆包线、高强度磁铁、发光二极管、一小块泡沫塑料、一段自行车辐条、一根细的塑料吸管、一次性竹筷、木板、皮筋、硬纸板、万能胶、小刀、钻孔工具、剪刀。 新知探究 2.实验步骤 （1）制作扇叶 根据电机轴的尺寸和形状，设计并裁剪出扇叶的形状，数量为3 - 4片较为合适。将裁剪好的扇叶用胶水或螺丝固定在电机的转轴上。 （2）制作底座和支架 在木板上钻孔，插入一次性竹筷作为底座和支架，确保支架稳固且高度适中。 新知探究 （3）组装转轴 塑料管正中钻孔，让转轴能够垂直穿过去。剪一小块泡沫塑料，穿在转轴上，作为轴承减少摩擦。 转轴“横着”通过狭缝安装进塑料管正中的小孔，确保转轴能够自由转动。 （4）制作线圈 用直径0.2到0.3毫米的漆包线围绕轴套在塑料管上绕600圈左右，制成发电机的线圈。注意保持线圈的紧密和均匀。用小刀刮掉线圈两端的漆包线上的绝缘漆，露出里面光亮的铜丝，以便连接电路。 新知探究 （5）固定线圈和组装风车 用皮筋把绕了线圈的塑料管固定在支架上。裁一长条硬纸板，用万能胶把风车粘在转轴顶端。 （6）连接电路 将发光二极管连接到线圈两端。当风车转动时，线圈切割磁感线产生电流，驱动发光二极管发光。 新知探究 视频：制作小型电动机 思考讨论 二、交流评价 思考：你能从跨学科视角与同学们分享制作风力发电机过程及心得体会吗？ 1.制作风力发电机过程：跨学科知识的融合与应用 磁体 线圈 （1）物理视角：能量转化的角度: “风能”转化为“电能”的核心原理。 用不同材质的（铜丝、铝丝）在磁铁周围转动，发现线圈上铜丝的导电性能更好，感应电流更强；调整磁铁的数量（2块、4块），发现磁场越强，电流越稳定。 磁体 线圈 归纳总结 （2）工程视角：从设计到落地的优化思维 叶片设计 3片叶片的结构，长度定为15厘米，倾斜角度15度 既保证了受力面积，又减少了空气阻力。 材料选择 PVC管 它密度小、成本低，且能通过热熔连接，组装方便； 归纳总结 2.心得体会 （1）知识的“串联”：打破学科壁垒 以前学习时，物理、数学、工程知识是孤立的“知识点”，但制作风力发电机的过程同学们发现，它们是相互关联的“知识网”：物理原理提供理论支撑，数学计算优化设计参数，工程思维解决落地问题。这种跨学科的融合，让知识变得更有生命力。 归纳总结 （2）能力的“成长”：从理论到实践的跨越 制作中，同学们不仅提升了动手能力，更学会了“解决问题的系统思维”， 当风机不发电时，没有盲目修改，而是分步骤排查。 （3）思维的“拓展”：对可再生能源的深度思考 这次实践也让同学们对“可持续发展”有了更深刻的理解。风力发电机的效率虽然有限，但它背后的逻辑——利用自然能源、减少碳排放——是未来能源发展的方向。 归纳总结 本次风力发电机制作调研，通过跨学科实践，成功完成了从理论调研到实物制作的全过程，验证了物理、数学、工程等学科知识在可再生能源领域的应用价值，所制作的小型风力发电机具备稳定的发电能力，可用于应急照明、手机充电等场景。 交流评价 章末练习 1. 以法拉第为代表的科学家们的发现使人类从蒸汽时代步入了电气时代。 下列设备中根据法拉第电磁感应原理制成的是（　　）。 A. 电动机 B. 电磁铁 C. 发电机 D. 电水壶 C 2.电动自行车越来越受到人们的青睐，下列关于电动自行车的“电瓶” 能量转化的说法中正确的是（　　）。 A. 充电时，电能转化为化学能；放电时，化学能转化为电能 B. 充电时，化学能转化为电能；放电时，电能转化为化学能 C. 充电时，电能转化为内能；放电时，内能转化为电能 D. 充电时，内能转化为电能；放电时，电能转化为内能 章末练习 A 3. 下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　）。 A. 通电导体在磁场中的受力方向只与电流方向有关 B. 玩具电动车的电动机是利用电磁感应原理工作的 C. 闭合电路的部分导体在磁场中运动时，就会产生感应电流 D. 发电机工作时，将机械能转化为电能 章末练习 D 4.如图所示，可能使灵敏电流计指针发生偏 转的情况是（　　） A. 开关 S 断开，导体 ab 竖直向下运动 B. 开关 S 闭合，导体 ab 竖直向上运动 C. 开关 S 断开，导体 ab 向纸外运动 D. 开关 S 闭合，导体 ab 向纸里运动 章末练习 D 5.电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因 此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流 经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说 法中错误的是（　　） A. 选用铜质弦，电吉他不能正常工作 B. 取走磁体，电吉他将不能正常工作 C. 弦振动时，线圈中的感应电流方向保持不变 D. 弦振动时，线圈中的电流方向不断变化 章末练习 C 6. 风能的使用有利于保护生态环境。风力发电的能量转化是：风车转动将 ________ 能转化为 ________ 能，发电机将 ________ 能转化为 ________ 能。 章末练习 风 机械 电 机械 7. 电与磁的联系可以由三个重要实验所证实，这三个实验分别是： （1） 小磁针放在通电导线周围会偏转：该实验证实了 _____________________；应用举例：_____________________； （2） 通电导体在磁场中会运动：该实验证实了 _____________________；应 用举例：_____________________； （3） 导体棒切割磁感线时，电路中会产生电流：该实验证实了 ____________________；应用举例：_____________________。 章末练习 电流周围存在磁场 电磁起重机、电磁铁 磁场对电流有力的作用 电动机、扬声器 电磁感应现象 发电机、电磁炉 8.某小组探究导体在磁场中产生感应电流的条件，如所示。实验 时保持磁体位置不变，则： （1） 导体棒在磁场中不动时， 灵敏电流计指针 ________ 偏转； （2） 导体棒水平向右运动时， 灵敏电流计指针 ________ 偏转； （3） 导体棒水平向左运动时，灵敏电流计指针 ________ 偏转； （4） 导体棒竖直向上运动时，灵敏电流计指针 ________ 偏转。 章末练习 不 不 能 能 9.一种动圈式扬声器可以代替话筒使 用。如图所示，人对着扬声器的锥形 纸盆说话，声音使纸盆振动，与纸盆相连的 线圈也会随着振动，这时线圈中就会产生随 着声音变化的电流。以这种方式产生电流的现象在物理学上叫做 ____________。 扬声器 扩音机 线圈 永久磁体 锥形纸盆 电磁感应 章末练习 10. 下课了，小明和同学们对老师桌上的手摇发电机产生了极大的兴趣， 他们争先恐后地做实验，用手摇发电机发电让小灯泡发光。咦？奇怪的现象发生了：为什么小灯泡有时亮，有时暗呢？灯泡的亮暗与什么因素有关呢？请根据这一现象，确定一个课题并进行研究。 答案：提示灯泡的亮暗与手摇发电机的转速有关，转速越快,产生的电流越大，灯泡越亮。 章末练习 11.* 小华家距离变压器 2 km，在变压器与小华家之间有两条输电线，每条 输电线每千米的电阻为 0.5 Ω，即 0.5 Ω/km，变压器加在输电线两端的电压是 220 V。在某一时间段，整个线路只有小华家一台额定电压为 220 V、额定功 率为 2 420 W 的电热水器工作。不考虑温度变化对电热水器电阻的影响。求： （1）输电线中电流的大小； （2）电热水器的实际电功率。 章末练习 解析： (1) 由P=可知，电热水器的电阻为: R===20Ω 导线的电阻为: R' = 4km × 0.5Ω/km = 2Ω 故电路的总电阻为: R总= R+ R'= 20Ω+ 2Ω= 22Ω 输电线中电流的大小为: I = ==10A (2)热水器的实际功率为: P'= I2R= (10A)2× 20Ω= 2000W。 章末练习 课堂小结 调研电磁学对人类社会的影响 电磁学引发第二次工业革命的路径 我国在电磁学方面的科技成就案例 电磁学给我们的生产、生活带来的变化 活动方案 任务一 任务二：制作小型风力发电机 交流评价 作业布置 1.完成章末练习。 2.查阅资料，请将电生磁与磁生电结合起来，创办一个相关的科普活动，进一步说明电磁学与社会发展的关系。 Lavf58.45.100 $