第4节 电磁感应（导学案）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

该初中物理导学案围绕电磁感应现象展开，引导学生通过微型风扇实验（旋转叶片观察二极管发光、手指发麻）导入，从磁生电的猜想过渡到电磁感应现象探究，进而学习发电机的原理、结构及应用，构建“猜想-实验-原理-应用”的学习支架。 这份导学案以科学探究为主线，通过微型风扇、电磁感应现象等实验培养学生科学探究能力，用“镰刀割麦子”类比法建构“切割磁感线”模型体现科学思维，结合应急手电、旧电机等生活实例设计例题与练习，帮助学生形成物理观念，提升解决实际问题的能力。

第4节 电磁感应 （导学案） 【学习目标】 1. 增强学生的热爱学习物理的激情。 2. 让学生通过实验自己操作与视频结合知道并掌握发电机的原理，结构与应用。 3. 认识发电机的样子。 【学习重点】 知道电磁感应现象的原理及其应用 【学习难点】 知道发电机的工作原理及能量转化 【自主学习】 1.闭合电路的一部分导体在磁场里做________磁感线的运动时，导体中就会产生电流。电流的方向与___________和______________有关。这就是 。电磁感应现象中所产生的电流，叫 。 2. 没线圈绕自身的轴线逆时针转动。当线圈平面与磁感线垂直时，线图AB边和CD边运动方向与磁感线 ，因为 ，线圈中 （能/不能）产生电流。 3.线圈平面与磁感线平行时，AB边运动方向向上、CD边运动方向向下，都切割破感线。 （能/不能）产生感应电流。电流在由线圈、铜环1、电刷3、灵敏电流计、电刷4以及铜环2构成的电路中流动 4.线圈平面再次转到与磁感线垂直时，AB 办和 CD 边运动方向又与磁感线平行，因为 ，线圈中 （能/不能）产生感应电流 5.线圈平面再次与磁感线平行。此时 AB边运动方向向下，CD边运动方向向上切割磁感线， （能/不能）产生感应电流，但电流方向与前面图中的相反，原因： 。 【课堂探究】 探究一 磁能生电吗 微型风扇实验（感应电流） 【实验探究】如图1 所示，在微型风扇的插头处接一个发光二极管，旋转叶片时，观察到二极管发光；手指捏住插头的两个插脚，旋转叶片时，手指感到麻． 【实验结论】旋转叶片时，实际上是线圈在磁场中转动，二极管发光、手指感到麻说明产生电流，即线圈在磁场中转动可以产生电流． 探究二 电磁感应现象 （1）概念：电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应现象. 电磁感应产生的电流叫作感应电流. (2)发现：英国物理学家法拉第经过近10 年的探索，于1831 年发现了电磁感应定律. 【例题01】如图2 所示的小直流电动机主要由磁铁和线圈组成，小明为探究“直流电动机线圈转动时能否产生感应电流”，将一个小灯泡连在完好的直流电动机两接线柱上，多次用力沿不同方向转动转轴，小灯泡总不能发光． 请你分析上述现象判断：该电动机线圈转动时灯丝中________(填“一定有”“可能有”或“一定无”)电流通过．为验证你的判断，你可选用___________________________来更好地判断电流的有无． 探究三 感应电流的影响因素 装置图 磁体摆 放方向 ab运动方向 电流计指针偏转情况 1 N极 在上 水平向左运动 向右偏转 2 水平向右运动 向左偏转 3 N极 在下 水平向左运动 向左偏转 4 水平向右运动 向右偏转 【实验结论】：感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关 【物理模型】类比法：把磁感线当成麦子，运动的导体当成镰刀，导体切割磁感线比作“镰刀割麦子”(如图)。事实上磁感线是切不断的。 【例题02】某同学用如图甲所示的装置探究什么情况下磁可以生电. 在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线两端跟电流表连接组成闭合回路 (1) 让导线AB 在磁场中静止， 观察到电流表指针______；让导线AB 在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体，观察到电流表指针______ ；保持蹄形磁体静止，让导线AB 从图中所示位置水平向右运动，观察到电流表指针______ ．(均填“偏转”或“不偏转”) (2)图乙中的a 表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分．它在磁场中按箭头方向运动时，会产生感应电流的是______(填标号)． 探究四 发电机 1. 原理：电磁感应现象. 2. 结构：手摇发电机模型如图7 甲所示、工作原理图如图乙 3.手摇发电机电流特点实验体验：(1)如图7 所示，摇动手柄时，观察小灯泡亮度时刻在改变；(2)将小灯泡换成小量程电流表，缓慢地摇动手柄，观察到电流表指针左右摆动． 4. 能量转化：发电机工作时把机械能转化为电能；发电过程中，因线圈的电阻、转动系统的摩擦，有部分机械能转化为内能． 5.器材：单根导线、线圈、导线、蹄形磁铁、灵敏电流计 6.原理：实际发电机比较复杂，但是基本部件仍是是磁体与线圈，如图它的磁体是转动的电磁铁，线圈嵌在由硅钢片制成的槽中。当转子转动时，定子中的线圈便会切割磁感线而产生感应电流。 【交流讨论】 (1)将发电机模型拆开，观察发电机的内部结构，类比电动机模型，说出各部件的名称。发电机的主要部件有磁体和线圈。 (2)实际的交流发电机结构比较复杂，但主要是由转子(转动部分)和定子(固定部分)两部分组成。 (3)实际用的发电机的转子是由水轮机、汽轮机或内燃机来带动的。 【实验结论】：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周期性变化，这种电流叫作交变电流, 即交流电. 【例题03】如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置. (1)我们可以通过灵敏电流计______________来判断电路中是否有感应电流产生。 (2)闭合开关，根据实验现象，初步得出电路中产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做_______运动。在该运动过程中，主要将机械能转化为_____能 (3)保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，则要探究的问题是_____________________。 【例题04】如图所示是发电机线圈在磁场中转动一圈的过程中经过的四个位置，电路中有感应电流的是 A. 甲和乙 B. 丙和丁 C.甲和丙 D. 乙和丁 【课堂练习】 1.课堂上老师把手摇发电机跟一个小灯泡连接起来，如图所示。用手摇动发电机，小灯泡亮了。在发电机处是______能转化为电能；在小灯泡处是电能转化为______能。 2.如图，在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，下列说法正确的是（　　） A. 上下移动导线AB，电流表的指针一定会偏转 B. 左右移动导线AB，电流表的指针不会发生偏转 C. 动圈式话筒采集声信号时，利用了该实验规律 D. 该实验探究得到的规律与奥斯特实验规律一样 3.如图所示实验。说法正确的是（　　） A. 甲图说明通电导体周围存在磁场 B. 乙图说明电磁铁磁性强弱与电流大小有关 C. 丙图说明通电导体在磁场中要受到力的作用 D. 丁图说明导体在磁场中运动能产生感应电流 4.如图为一种防灾应急手摇电筒。中部固定有线圈，沿着筒身方向摇动手电筒，使其内部的小物块来回穿过线圈，灯泡发光。小物块可能是（　　） A. 木块 B. 石块 C. 铜块 D. 磁铁块 5.亮把旧电风扇中的电动机拆下来，将它与小灯泡连接成如图所示的闭合电路，在电机转轴一端插入细铁棒，快速转动铁棒，灯泡开始发光。下列说法正确的是（ ） A. 灯泡发光，说明该装置中一定有干电池 B. 转动铁棒，电机线圈做切割磁感线运动 C. 转动铁棒，电机就将电能转化为机械能 D. 若铁棒反向转动，电路中不能产生电流 6.在研究电磁感应现象活动中。 （1）摇动发电机模型的手柄，灯泡发光，是因为线圈在______中转动，产生感应电流，把______能转化为电能。 （2）如图，导体AB静止，闭合开关，灵敏电流计指针______；再让导体AB水平向右运动，灵敏电流计指针______。（选填“偏转”或“不偏转”） 7.在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件”实验中，某小组利用电流计、开关、U型磁铁、导线、导体棒组成了如图甲所示电路。 （1）探究小组将观察到的现象记录在下表中 开关闭合 导体棒运动方向 电流表指针偏转情况 开关断开 导体棒运动方向 电流表指针偏转情况 竖直上下 (乙图) 不偏转 竖直上下 (乙图) 不偏转 垂直里外 (丙图) 不偏转 垂直里外(丙图) 不偏转 水平左右(丁图) 偏转 水平左右(丁图) 不偏转 分析表中信息可知导体在磁场中运动产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中做　 　运动； （2）探究小组观察到磁体不动时，导体棒向右运动指针向右偏转，向左运动指针向左偏转；若导体棒静止不动，磁体向右运动时，观察到电流表指针向　 　偏转； （3）探究小组发现实验中电流表的指针偏转角度较小，你有什么方法使指针偏转角度变大?答：　 　(写出一种即可)。 1 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 电磁感应 （导学案） 【学习目标】 1. 增强学生的热爱学习物理的激情。 2. 让学生通过实验自己操作与视频结合知道并掌握发电机的原理，结构与应用。 3. 认识发电机的样子。 【学习重点】 知道电磁感应现象的原理及其应用 【学习难点】 知道发电机的工作原理及能量转化 【自主学习】 1.闭合电路的一部分导体在磁场里做___切割_____磁感线的运动时，导体中就会产生电流。电流的方向与______磁场的方向______和________导体运动方向______有关。这就是电磁感应现象。电磁感应现象中所产生的电流，叫做感应电流。 2. 没线圈绕自身的轴线逆时针转动。当线圈平面与磁感线垂直时，线图AB边和CD边运动方向与磁感线 平行 ，因为 不切割磁感线 ，线圈中 不能 （能/不能）产生电流。 3.线圈平面与磁感线平行时，AB边运动方向向上、CD边运动方向向下，都切割破感线。 能 （能/不能）产生感应电流。电流在由线圈、铜环1、电刷3、灵敏电流计、电刷4以及铜环2构成的电路中流动 4.线圈平面再次转到与磁感线垂直时，AB 办和 CD 边运动方向又与磁感线平行，因为 不切割磁感线 ，线圈中 不能 （能/不能）产生感应电流 5.线圈平面再次与磁感线平行。此时 AB边运动方向向下，CD边运动方向向上切割磁感线， 能 （能/不能）产生感应电流，但电流方向与前面图中的相反，原因： 切割磁感线的运动方向相反 。 【课堂探究】 探究一 磁能生电吗 微型风扇实验（感应电流） 【实验探究】如图1 所示，在微型风扇的插头处接一个发光二极管，旋转叶片时，观察到二极管发光；手指捏住插头的两个插脚，旋转叶片时，手指感到麻． 【实验结论】旋转叶片时，实际上是线圈在磁场中转动，二极管发光、手指感到麻说明产生电流，即线圈在磁场中转动可以产生电流． 探究二 电磁感应现象 （1）概念：电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应现象. 电磁感应产生的电流叫作感应电流. (2)发现：英国物理学家法拉第经过近10 年的探索，于1831 年发现了电磁感应定律. 【例题01】如图2 所示的小直流电动机主要由磁铁和线圈组成，小明为探究“直流电动机线圈转动时能否产生感应电流”，将一个小灯泡连在完好的直流电动机两接线柱上，多次用力沿不同方向转动转轴，小灯泡总不能发光． 请你分析上述现象判断：该电动机线圈转动时灯丝中________(填“一定有”“可能有”或“一定无”)电流通过．为验证你的判断，你可选用___________________________来更好地判断电流的有无． 【答案】 可能有 小量程电流表（发光二极管） 【解析】将一个小灯泡连在完好的直流电动机两接线柱上，多次用力沿不同方向转动转轴，线圈做切割磁感线运动，若小灯泡完好，则一定会产生感应电流，只是小灯泡的实际功率太小，灯泡不会发光；若小灯泡断路，则电路中无电流. 为验证你的判断，可以在电路中接入小量程电流表或用发光二极管替代小灯泡来判断电流的有无． 探究三 感应电流的影响因素 装置图 磁体摆 放方向 ab运动方向 电流计指针偏转情况 1 N极 在上 水平向左运动 向右偏转 2 水平向右运动 向左偏转 3 N极 在下 水平向左运动 向左偏转 4 水平向右运动 向右偏转 【实验结论】：感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关 【物理模型】类比法：把磁感线当成麦子，运动的导体当成镰刀，导体切割磁感线比作“镰刀割麦子”(如图)。事实上磁感线是切不断的。 【例题02】某同学用如图甲所示的装置探究什么情况下磁可以生电. 在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线两端跟电流表连接组成闭合回路 (1) 让导线AB 在磁场中静止， 观察到电流表指针______；让导线AB 在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体，观察到电流表指针______ ；保持蹄形磁体静止，让导线AB 从图中所示位置水平向右运动，观察到电流表指针______ ．(均填“偏转”或“不偏转”) (2)图乙中的a 表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分．它在磁场中按箭头方向运动时，会产生感应电流的是______(填标号)． 【答案】（1）不偏转 不偏转 偏转 （2） C，D 【解析】（1）让导线AB 在磁场中静止，导线在磁场中没有做切割磁感线运动，没有感应电流产生，观察到电流表指针不偏转；让导线AB 在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体，同样不会有感应电流产生，从而观察不到指针偏转；保持蹄形磁体静止，让导线AB 从图中所示位置水平向右运动，导线在磁场中做切割磁感线运动，有感应电流产生，会观察到电流表指针偏转； （2)由图乙可知，C、D 两图中导线做切割磁感线运动，会产生感应电流；A、B 两图中的导线运动时没有切割磁感线，不会产生感应电流． 探究四 发电机 1. 原理：电磁感应现象. 2. 结构：手摇发电机模型如图7 甲所示、工作原理图如图乙 3.手摇发电机电流特点实验体验：(1)如图7 所示，摇动手柄时，观察小灯泡亮度时刻在改变；(2)将小灯泡换成小量程电流表，缓慢地摇动手柄，观察到电流表指针左右摆动． 4. 能量转化：发电机工作时把机械能转化为电能；发电过程中，因线圈的电阻、转动系统的摩擦，有部分机械能转化为内能． 5.器材：单根导线、线圈、导线、蹄形磁铁、灵敏电流计 6.原理：实际发电机比较复杂，但是基本部件仍是是磁体与线圈，如图它的磁体是转动的电磁铁，线圈嵌在由硅钢片制成的槽中。当转子转动时，定子中的线圈便会切割磁感线而产生感应电流。 【交流讨论】 (1)将发电机模型拆开，观察发电机的内部结构，类比电动机模型，说出各部件的名称。发电机的主要部件有磁体和线圈。 (2)实际的交流发电机结构比较复杂，但主要是由转子(转动部分)和定子(固定部分)两部分组成。 (3)实际用的发电机的转子是由水轮机、汽轮机或内燃机来带动的。 【实验结论】：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周期性变化，这种电流叫作交变电流, 即交流电. 【例题03】如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置. (1)我们可以通过灵敏电流计______________来判断电路中是否有感应电流产生。 (2)闭合开关，根据实验现象，初步得出电路中产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做_______运动。在该运动过程中，主要将机械能转化为_____能 (3)保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，则要探究的问题是_____________________。 【答案】（1）指针是否偏转 （2）切割磁感线 电 （3）感应电流的方向与磁场方向的关系 【解析】（1）电路中是否有感应电流产生不易观察，实验中可以通过观察灵敏电流计指针是否偏转来判断是否有感应电流产生，采用了转换法。 （3） 闭合开关，导体左右运动，即做切割磁感线运动时，灵敏电流计的指针发生偏转，说明有感应电流产生；导体上下运动，即没有做切割磁感线运动时，灵敏电流计的指针不发生偏转，说明没有感应电流产生，故得出结论：产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。导体在切割磁感线时有感应电流产生，该过程中机械能转化为电能。 （3）保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，探究的是感应电流的方向与磁场方向的关系。 【例题04】如图所示是发电机线圈在磁场中转动一圈的过程中经过的四个位置，电路中有感应电流的是 A. 甲和乙 B. 丙和丁 C.甲和丙 D. 乙和丁 【答案】D 【解析】由图可知，乙、丁中线圈虽与磁场方向平行，但线圈的转动方向与磁场方向垂直，线圈做切割磁感线运动，故电路中有感应电流产生；而甲、丙中的线圈虽与磁场方向垂直，但线圈的转动方向与磁场方向平行，线圈不切割磁感线，因此没有感应电流产生，故D正确，A、B、C错误。 【课堂练习】 1.课堂上老师把手摇发电机跟一个小灯泡连接起来，如图所示。用手摇动发电机，小灯泡亮了。在发电机处是______能转化为电能；在小灯泡处是电能转化为______能。 【答案】机械 光 【解析】用手摇动手柄，带动发电机发电，此过程中，消耗了机械能，获得了电能，主要的能量转化情况是机械能转化为电能。小灯泡发光，是将电能转化为光能。 2.如图，在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，下列说法正确的是（　　） A. 上下移动导线AB，电流表的指针一定会偏转 B. 左右移动导线AB，电流表的指针不会发生偏转 C. 动圈式话筒采集声信号时，利用了该实验规律 D. 该实验探究得到的规律与奥斯特实验规律一样 【答案】C 【解析】AB．导线AB在U型磁体里面，上下移动导线AB，与磁场方向平行，不能切割磁感线，故不能产生感应电流；左右移动导线AB，可以切割磁感线，能够产生感应电流。故A，B错误； C．动圈式话筒原理是电磁感应，即话筒内线圈因震动切割磁感线，产生感应电流，故C正确； D．奥斯特实验得出通电导体周围存在磁场，与本实验规律不同，故D错误； 故选C 。 3.如图所示实验。说法正确的是（　　） A. 甲图说明通电导体周围存在磁场 B. 乙图说明电磁铁磁性强弱与电流大小有关 C. 丙图说明通电导体在磁场中要受到力的作用 D. 丁图说明导体在磁场中运动能产生感应电流 【答案】A 【解析】A．甲图为奥斯特实验，通电后小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在磁场，故A正确； B．乙图中两电磁铁串联，电流相等，但两电磁铁线圈匝数不同，吸引铁钉数不同，说明电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关，故B错误； C．丙图中没有电源，导体棒在磁场中做切割磁感线运动会产生感应电流，是电磁感应现象，故C错误； D．丁图中有电源，闭合开关导体棒会运动，说明通电导体在磁场中要受到力的作用，故D错误。 故选 A。 4.如图为一种防灾应急手摇电筒。中部固定有线圈，沿着筒身方向摇动手电筒，使其内部的小物块来回穿过线圈，灯泡发光。小物块可能是（　　） A. 木块 B. 石块 C. 铜块 D. 磁铁块 【答案】D 【解析】沿着筒身方向摇动手电筒为了让线圈切割磁感线运动产生感应电流，这是利用了电磁感应原理；由于线圈是固定的，因此那个滑动的物块是磁铁，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 5.亮把旧电风扇中的电动机拆下来，将它与小灯泡连接成如图所示的闭合电路，在电机转轴一端插入细铁棒，快速转动铁棒，灯泡开始发光。下列说法正确的是（ ） A. 灯泡发光，说明该装置中一定有干电池 B. 转动铁棒，电机线圈做切割磁感线运动 C. 转动铁棒，电机就将电能转化为机械能 D. 若铁棒反向转动，电路中不能产生电流 【答案】B 【解析】AB．灯泡发光，说明电路中有电流；产生电流的现象为电磁感应现象，所以转动铁棒，电机线圈做切割磁感线运动，该装置中没有干电池，故A错误，B正确； C．转动铁棒，电机就将机械能转化为电能，产生电能供灯泡使用，故C错误； D．若铁棒反向转动，电机线圈也做切割磁感线运动，电路中能产生电流，故D错误。 故选B。 6.在研究电磁感应现象活动中。 （1）摇动发电机模型的手柄，灯泡发光，是因为线圈在______中转动，产生感应电流，把______能转化为电能。 （2）如图，导体AB静止，闭合开关，灵敏电流计指针______；再让导体AB水平向右运动，灵敏电流计指针______。（选填“偏转”或“不偏转”） 【答案】（1） ①. 磁场 ②. 机械 （2） ①. 不偏转 ②. 偏转 【解析】【小问1详解】 [1]发电机模型中，线圈在磁场中转动，切割磁感线产生感应电流 [2]转动手柄时，机械能转化为电能，所以是把机械能转化为电能 。 【小问2详解】 [1][2]电磁感应现象中，闭合回路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动才会产生感应电流。导体静止时，无电流产生，指针不偏转。导体AB水平向右运动，此时导体做切割磁感线运动产生感应电流，指针偏转。 7.在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件”实验中，某小组利用电流计、开关、U型磁铁、导线、导体棒组成了如图甲所示电路。 （1）探究小组将观察到的现象记录在下表中 开关闭合 导体棒运动方向 电流表指针偏转情况 开关断开 导体棒运动方向 电流表指针偏转情况 竖直上下 (乙图) 不偏转 竖直上下 (乙图) 不偏转 垂直里外 (丙图) 不偏转 垂直里外(丙图) 不偏转 水平左右(丁图) 偏转 水平左右(丁图) 不偏转 分析表中信息可知导体在磁场中运动产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中做　 　运动； （2）探究小组观察到磁体不动时，导体棒向右运动指针向右偏转，向左运动指针向左偏转；若导体棒静止不动，磁体向右运动时，观察到电流表指针向　 　偏转； （3）探究小组发现实验中电流表的指针偏转角度较小，你有什么方法使指针偏转角度变大?答：　 　(写出一种即可)。 【答案】（1）切割磁感线 （2）左 （3）增大导体棒的切割速度 【解析】（1）由表中数据可知，开关闭合，电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流； （2）导体棒向右运动指针向右偏转，向左运动指针向左偏转，若导体棒静止不动，磁体向右运动时，相当于导体向左切割磁感线，电流表指针向左偏转； （3）灵敏电流计指针偏转角度较小，要偏转更明显，可以增大导体切割磁感线的速度或换用更强的U形磁铁。 1 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $