1 电磁感应现象 （表格式教学设计）物理教科版2024 九年级上册

8.1 电磁感应现象（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 8.1 电磁感应现象 教学 目标 物理观念 理解电磁感应是“磁生电”的现象，掌握闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流这一核心规律。 科学思维 运用归纳、比较和模型分析的方法，从实验现象中概括产生条件并辨析感应电流方向的影响因素。 科学探究 通过设计并进行实验，探究感应电流的产生条件与方向规律，掌握控制变量与转换的探究方法。 科学态度 与责任 通过科学史与科技应用，感悟探索精神，认识电磁感应作为能源利用关键技术的社会价值与环保意义。 教材 分析 本节是九年级电学与磁学知识综合与升华的关键节点，从电流产生磁场（电生磁）逆向探究“磁生电”，完成了电磁相互作用的认知闭环，并为后续发电机、交流电等应用知识奠定了核心原理基础。 教材通常通过“奥斯特实验的逆向思考”或“如何不用电池让灯泡发光”等探究性问题引入，体现“从已知探求未知”的科学逻辑，引导学生从能量转化角度认识电与磁的深刻联系。 内容主要围绕电磁感应现象的三大核心要素展开系统建构：一是产生条件（闭合电路、部分导体、切割磁感线运动），二是感应电流的方向判定（与磁场方向、导体运动方向有关），三是能量转化本质（机械能转化为电能）。在教学过程中，需要重点把握 “现象猜想→实验探究→条件归纳→方向规律→能量转化” 的探究逻辑，其中对 “切割磁感线运动” 这一条件的理解、对 “感应电流方向影响因素” 的探究，以及电磁感应中的 “能量转化” 与通电导体在磁场中受力的 “电动机原理” 的辨析，既是教学重点也是难点。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已系统学习了磁场的性质、电流的磁效应（奥斯特实验）以及通电导体在磁场中受力（电动机原理），这为理解“电生磁”的逆向过程——“磁生电”奠定了必要的认知基础。但学生容易将“产生感应电流的条件”与“通电导体受力运动的条件”混淆，需要通过对比实验与概念辨析加以区分。 2. 思维能力分析： 学生具备一定的实验操作和现象观察能力，能够进行基于现象的初步归纳。但对于需要同时满足“闭合电路”、“部分导体”和“切割磁感线运动”这三个复合条件的逻辑理解，以及运用“磁感线”模型动态分析“切割”过程，存在思维上的困难。需要借助磁感线模型图、动画模拟和分步探究活动，将抽象条件可视化、具体化。 3. 学习兴趣与态度分析： 学生对“不用电源也能产生电流”这一现象充满好奇心和探究欲，实验探究活动能有效激发其学习动机。但部分学生可能因影响感应电流方向的因素多、条件判断复杂而产生思维上的畏难情绪。需要通过设计由简到繁的探究阶梯、联系发电机等震撼性应用实例，将抽象原理与直观成果相连，化解难点，维持并强化其探索热情。 教学重点 1.电磁感应现象的产生条件；2.发电机的工作原理及交变电流的特征；3.感应电流方向的影响因素。 教学难点 理解“切割磁感线运动”的物理实质；发电机中交变电流产生的机理与周期变化；电磁感应现象中的能量转化机制。。 教学 器材 灵敏电流计、蹄形磁铁、导体棒、线圈、铁架台、导线若干、多媒体课件等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【提出问题】 通过前面的学习我们知道通电导线会在它周围形成磁场，即电可以生磁，那么磁能不能反过来产生电流? 思考并回答问题，进入情景。 学习新课 一、法拉第的发现 1. 知识回顾：奥斯特—电流的磁效应 奥斯特发现通电导线旁边的小磁针发生偏转，说明电流在它周围的空间产生的磁场，且磁场的方向与电流的方向有关。在此基础上，很多科学家进行了逆向思考：既然电流能产生磁场，那么能否利用磁场来产生电流呢？ 逆向思维：又称反向思维或求异思维，是一种突破常规、从对立或相反方向思考问题的思维方式。它不遵循常见的逻辑顺序，而是从结果反推原因、从目标倒推步骤，或从对立面寻找突破口。这种思维方式在创新、科研、商业及日常生活中都具有重要价值，能帮助人们跳出思维定式，发现隐藏的机会与解决方案。很多时候，对一个问题的逆向思考，是一种有效的思维方式。 2. 法拉第的发现 1831年，英国物理学家法拉第历经10年探索，终于发现了利用磁场产生电流的条件和规律。法拉第的发现进一步揭示了电与磁的联系，导致了发电机、电动机和变压器的相继问世，使电能的大规模生产、传输和利用成为现实，人类社会进入了电气化的时代。 【例题1】科学家有着强烈的好奇心和执着的探究精神，奥斯特发现电流的 效应之后，法拉第历经多次探索，发现了电磁感应现象，根据他的这一发现，后来发明了 机。 【答案】 磁 发电 【例题2】如图所示，下列说法正确的是（　　） A．图甲实验现象是由物理学家法拉第发现的 B．图乙中，闭合开关，导体ab只要运动，电流表指针就会偏转 C．图丙是发电机的工作原理图 D．图丁中动圈式扬声器（喇叭）的工作原理和丙图的实验原理相同 【答案】 D 复习奥斯特电流的磁效应，通过电生磁的现象引出对于磁生电的思考。 简述法拉第的贡献，揭示电与磁的联系以及其在人类社会中的重要作用。 完成例题1、例题2强化对于电与磁之间关系的认识。 学习新课 二、产生感应电流的条件 1. 实验——探究导体在磁场中产生电流的条件 【实验目标】 探究导体在磁场中运动时产生电流的条件。 【实验思路】 将导体两端用导线与灵敏电流计串联成闭合电路，将导体置于磁场中，通过改变导体的运动状态，观察电流计是否偏转，从而判断是否产生感应电流。 【实验器材】 直导体 1 根、方形线圈 1 个、蹄形磁铁 1 个、灵敏电流计 1 只、铁架台 1 套、导线若干。 【实验步骤与记录】 步骤一、直导体实验 （1）断开开关，使导体在磁场中静止或沿不同方向运动，观察电流计指针是否偏转，记录结果。 （2）闭合开关，重复上述运动，观察并记录指针偏转情况。 实验对象 运动情况 开关状态 指针偏转情况 直导体 静止或上下左右运动 断开 不偏转 直导体 向左/向右运动 闭合 摆动很小 直导体 斜向运动 闭合 摆动很小 步骤二：线圈实验 （1）断开开关，使线圈在磁场中静止或沿不同方向运动，观察电流计指针是否偏转。 （2）闭合开关，重复上述运动，观察并记录指针偏转情况。 实验对象 运动情况 开关状态 指针偏转情况 线圈 静止或上下左右运动 断开 不偏转 线圈 向左/向右运动 闭合 偏转明显 线圈 斜向运动 闭合 偏转明显 【分析与论证】 （1）类比模型：将磁感线想象为“线”，导体想象为“刀”，导体运动时是否“切割”磁感线？ （2）运动方向与磁感线方向的关系： 平行时：不切割 → 无电流 垂直时：切割最有效 → 电流明显 斜交时：切割 → 有电流 【实验结论】 导体中产生感应电流的条件： （1）电路处于闭合状态； （2）部分导体在磁场中做切割磁感线运动（导体运动的方向与磁场方向不平行，当运动方向与磁场方向相垂直时，切割磁感线运动最明显）。 【例题3】在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验中： (1)导体棒沿竖直方向运动时电流表指针 。 (2)导体棒水平向左运动时电流表指针偏转，说明发生了 现象；只将磁极对调，发现指针偏转方向相反，表明产生的感应电流的方向与 方向有关。 (3)物理学史上首次发现利用磁场产生电流的条件和规律的科学家是 。 【答案】 (1)不偏转 (2) 电磁感应 磁场 (3)法拉第 【例题4】如图所示，小明在做“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置，导体AB、开关，灵敏电流计用导线连接组成电路。 (1)实验中通过观察 来判断是否产生感应电流；此原理可用来制造 （选填“电动机”或“发电机”）； (2)闭合开关，蹄形磁铁静止，让导体AB水平向左运动，导体AB （选填“会”或“不会”）产生感应电流。断开开关，做同样的操作，发现结论正好相反； (3)接下来小明进一步实验，闭合开关，让导体AB竖直上下运动并观察现象，又能得出产生感应电流的另一个条件是电路中的部分导体必须做 运动。 【答案】(1) 灵敏电流计 发电机 (2)会 (3)切割磁感线 设计实验——探究导体产生电流的条件。 通过灵敏电流计判断感应电流的有无。 记录实验结果，对比直导体与线圈所产生感应电流的特点。 总结实验结论：产生感应电流的条件：①电路要闭合；②导体切割磁感线运动。 完成例题3、例题4加强对于感应电流产生条件的认识。 学习新课 三、电磁感应 1. 电磁感应现象 （1）电磁感应的定义：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生电流，这种现象叫做电磁感应（即磁生电，注意电生磁不是电磁感应）。 （2）感应电流：电磁感应产生的电流叫做感应电流。 2. 实验—探究感应电流的方向 实验现象回顾：在探究感应电流条件的实验中，导体运动方向不同时，灵敏电流计指针偏转方向也不同。 线圈ab段运动情况（电路闭合） 电流计指针偏转情况 闭合电路 静止 不偏转 竖直向上或向下运动 不偏转 水平向左（向右）运动 向右（向左）偏转 斜向右上（左下）运动 向左（向右）偏转 初步结论：感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关。 3. 进一步探究：感应电流方向是否与磁场方向有关 实验记录： 导体切割磁感线方向 磁场方向 灵敏电流计指针偏转方向 向左 向上 向右 向左 向下 向左 结论：感应电流的方向不仅与导体运动方向有关，还与磁场的方向有关。 总结归纳： 闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生感应电流；感应电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向有关。 4. 交流与合作 （1）能量转化分析 电磁感应现象中的能量转化形式是：机械能 → 电能 （2）拓展思考：太空悬绳发电能否实现 背景设想：从航天飞机向地心发射一颗卫星，卫星携带一根很长的金属悬绳，该悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动。 原理分析： 悬绳、航天飞机、卫星和电离层构成闭合回路。 悬绳作为闭合回路的一部分导体，做切割地磁场磁感线的运动。 符合产生感应电流的条件，因此理论上可以产生感应电流。 【例题5】如下图所示为动圈式话筒的简化示意图，磁铁固定在适当的位置，线圈与膜片连接，声波可使膜片左右振动从而带动线圈振动，线圈中就产生电流，实现声信号到电信号的转变。下列图示与此原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【例题6】小明用图示装置探究产生感应电流的条件。 (1)实验中通过观察 来判断电路中是否有感应电流，这运用了 法； (2)导体AB静止悬挂，闭合开关，灵敏电流计的指针 （选填“会”或“不会”）偏转，可见电路中 （选填“有”或“没有”）感应电流产生； (3)继续探究，记录观察到的现象如下表： 实验次序 导体AB的运动方向 灵敏电流计指针偏转情况 1 竖直向上或向下 不偏转 2 水平向左 向右偏转 3 水平向右 向左偏转 ①比较1、2（或1、3）两次实验现象可知，闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时，电路中就会产生感应电流； ②比较2、3两次实验现象还发现，产生的感应电流的方向跟 有关； ③将第3次实验中蹄形磁体的磁极对调，导体AB仍然水平向右切割磁感线，发现灵敏电流计的指针向右偏转，这说明感应电流的方向还跟 有关； ④若在整理器材时未断开开关，先水平向左撤去蹄形磁体（导体AB不动），则灵敏电流计的指针 （选填“会”或“不会”）偏转； (4)导体在磁场中运动产生感应电流的过程中，将 能转化为 能。 【答案】(1) 灵敏电流计的指针是否偏转 转换 (2) 不会 没有 (3) 切割磁感线 导体切割磁感线的方向 磁场方向 会 (4) 机械 电 电磁感应定义说明，重点强调电生磁不是电磁感应。 认识感应电流。 设计实验—探究感应电流方向的影响因素。 因素一：导体切割磁感线的运动方向。 因素二：磁场的方向。 进一步阐述电磁感应现象中的能量转化方式，以及后期应用的展望。 完成例题5、例题6深化对于电磁感应的认识，掌握识别生活中电磁感应现象的判断方法。 学习新课 四、发电机 1. 实验（一）—利用手摇发电机发电 （1）发电机的原理：导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流，人们根据这一原理制造了发电机，实现了机械能向电能的转化。 （2）实验过程：将手摇发电机与灯泡连接，转动摇把。观察灯泡是否发光？改变转动的速度，观察灯泡亮度是否变化。 （3）实验现象： ①转动摇把后观察到灯泡发光，说明电路中产生感应电流。 ②摇把转速不同时，灯泡亮度也不一样，转速越快，灯泡越亮，说明感应电流大小与导体切割磁感线的速度有关。 （4）发电机的构造说明。 发电机主要由转子（转动部分）和定子（固定部分）组成，关键部件包括： 磁铁：产生磁场。 线圈：转动时切割磁感线，产生感应电流。 铜环：随线圈转动，与外部电路构成闭合回路。 电刷：将感应电流导出至外部电路。 2. 实验（二）—探究手摇发电机产生的电流方向 实验方法：把两个发光二极管极性相反地并联起来，并与发电机串联。转动摇把，观察二极管的发光情况。 实验现象：两个二极管交替发光，说明发电机产生的电流方向在不断变化。 3. 交变电流 直流电：用电池供电时，电源外部电流总是从电池的正极流向负极，方向不改变。这种电流叫作直流电， 交流电：在刚才的实验中发现，随着线圈转动，发电机产生的感应电流的大小和方向在周期性的变化，我们把这样的电流称为交变电流，简称交流电。 交流电的频率：交变电流中，电流周期性变化的次数与所用时间的比叫做频率，频率和周期互为倒数。我国电网使用的就是交流电，频率为50Hz。周期0.02s，1s内电流方向改变100次。 4. 生活中的发电机 从能量转化的角度看，发电机是将机械能转化为电能的装置，而机械能可以来自于风、来自于高处下落的水、来自于蒸汽机，实际的发电机靠内燃机、水轮机、汽轮机等机械的带动，把燃料中的化学能或者水库中水流的机械能转化为电能，发电机的出现，推动了人类历史上一次重要的工业革命。 【例题7】如图是实验小组“探究导体在磁场中产生电流的条件”的实验装置。 (1)实验中，通过观察 来判断电路中是否产生感应电流； (2)闭合开关，导体ab在水平向右运动时，电流表指针发生偏转，原因是导体ab在磁场中做 运动； (3)闭合开关，保持导体ab不动，使磁体左右运动，则电流表指针 （选填“会”或“不会”）发生偏转； (4)其他条件不变，只调换磁极位置，是为了探究感应电流的方向与 方向是否有关； (5)此实验中将 能转化成电能，此原理可用来制造 （“电动机”或“发电机”）。 【答案】(1)电流表指针偏转 (2)切割磁感线 (3)会 (4)磁场 (5) 机械 发电机 【例题8】图甲所示的是探究电磁感应现象的装置。 (1)闭合开关，让导体AB沿水平方向左右运动，观察到灵敏电流计的指针偏转；若让导体AB由图示位置沿竖直方向上下运动，则灵敏电流计的指针 （选填“偏转”或“不偏转”）。 (2)利用此装置，探究感应电流方向与磁场方向和切割磁感线方向之间的关系，观察到的实验现象记录如下表所示： 实验次序 磁场方向 导体切割磁感线方向 灵敏电流计指针偏转方向 1 向下 向右 向左 2 向上 向右 向右 3 向下 向左 向右 4 向上 向左 向左 在上述四次实验中，比较 两次实验可知，感应电流方向与磁场方向有关。比较 两次实验可知，同时改变磁场方向和导体切割磁感线的方向，感应电流方向不变。 (3)在探究中还发现，导体AB水平向左（或向右）缓慢运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较小；导体AB水平向左（或向右）快速运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较大。这说明感应电流的大小与 有关。 (4)如图乙所示的是实验室用到的手摇发电机模型。将小灯泡换成灵敏电流计，缓慢摇动手柄，观察到灵敏电流计的指针 （选填“左右摆动”或“向一侧摆动”）。这表明该发电机模型产生的电是 （选填“交流”或“直流”）。 【答案】(1)不偏转 (2) 1、2（或3、4） 1、4（或2、3） (3)导体运动的快慢 (4) 左右摆动 交流 介绍发电机的基本原理。 进行实验——手摇式发电机产生感应电流。 通过实验现象分析感应电流大小与导体切割磁感线的速度有关。 发电机的主要构造与对应作用介绍。 设计实验——探究发电机的电流方向。 利用二极管的单向通电性判断发电机产生的电流方向在不断变化。 介绍直流与交流电。 解释交流电的频率。 生活中的发电机介绍。 完成例题7、例题8巩固电磁感应的相关认识。明确发电过程中的能量转化方式以及交变电流的基本特点。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．电话的听筒完成把电流信息还原成声音信息，即“电声转换”的任务。下面能反映出电话听筒工作原理的实验是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】电话的听筒是把强弱变化的电流通过磁场对电流的作用转化为声音信号，这与电动机的工作原理相同，均是通电导体在磁场中受力运动。 A．该实验是奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，不符合听筒工作原理，故A不符合题意； B．图中是通电导体在磁场中受到力的作用的实验，符合听筒工作原理，故B符合题意； C．该实验是探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验，不符合听筒工作原理，故C不符合题意； D．图中是探究电磁感应现象的实验，是发电机的工作原理，不符合听筒工作原理，故D不符合题意。 故选B。 2．如图所示是电流表的内部结构示意图。当电流通过线圈时，线圈在磁场中转动从而带动指针偏转。下列选项图中，和电流表工作原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据电流表的内部结构示意图可以发现，有电流经过线圈时，线圈在磁场受到力的作用而产生偏转，即通电导体在磁场中受到力的作用。 A．图中是奥斯特实验，说明通电导体的周围存在磁场，与电流表的制成原理无关，故A不符合题意； B．该图是电动机的原理图，电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的，故B符合题意； C．图中所示是探究电磁铁磁性强弱的影响因素，其原理也是电流的磁效应，故C不符合题意； D．该图是发电机的原理图，发电机是利用电磁感应现象制成的，与电流表的制成原理无关，故D不符合题意。 故选B。 3．下列四幅图中能说明动圈式扬声器工作原理的是（      ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．奥斯特实验说明电流周围存在磁场，即电流的磁效应，而动圈式扬声器是利用磁场对电流的作用工作，与该实验原理不同，故A不符合题意； B．电磁铁吸引大头针利用的是电流的磁效应，通过电流产生磁场使电磁铁具有磁性，与动圈式扬声器的工作原理无关，故B不符合题意； C．通电导体在磁场中受到磁力作用，动圈式扬声器正是利用这一原理，通过给线圈通电，使线圈在磁场中受力振动，进而带动纸盆发声，故C符合题意； D．电磁感应实验说明闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流，属于磁生电，而动圈式扬声器是电生磁再受力，原理不同，故D不符合题意。 故选C。 4．按要求完成下列填空； (1)根据图甲所示的电流方向，判断通电螺线管的A端是 极。（选填“N”或“S”） (2)如图乙，探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”，实验装置中需在导线夹甲、乙间接入的电路元件是 （选填“灵敏电流计”或“电源”）。 【答案】(1)N (2)灵敏电流计 【详解】（1）根据安培定则，用右手握螺线管，四指指向螺线管中电流的方向，拇指所指的那端是螺线管的N极。按照图中螺线管的绕线及电流方向，右手拇指指向A端。所以通电螺线管的A端是N极。 （2）在探究产生感应电流的条件实验中，是通过灵敏电流计指针的偏转来确定感应电流的产生及电流方向的，所以还需在导线夹甲、乙间接入的电路元件是灵敏电流计。 5．甘肃风力资源丰富，适合发展风电产业，2025年1~5月风力发电量为亿千瓦时。如图所示风力发电机工作时，将 能转化为电能，在转化过程中，能量的总量 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 机械 不变 【详解】[1]风力发电机工作时，利用风带动发电机的叶片转动，叶片的转动具有机械能，发电机将机械能转化为电能。 [2]根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量不变。 6．小冰利用如图所示的实验装置探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。 (1)磁体不动，闭合开关，导体棒沿 （选填“上下”“左右”或“前后”）方向运动时，灵敏电流计指针会发生偏转。 (2)断开开关，无论磁体如何放置，导体棒怎样运动，灵敏电流计指针都不会发生偏转。由此得出结论： 电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就产生感应电流。 (3)该实验在探究过程中，是将 能转化成电能。 (4)小冰进一步猜想。 ①结合这个实验过程，产生感应电流的方向应该与 有关系。（一个因素即可） ②感应电流的大小可能与导体运动速度和磁场强弱有关，为了探究感应电流的大小与导体运动速度是否有关，她应进行的操作： 。（温馨提示：控制什么，改变什么，观察什么） 【答案】(1)左右 (2)闭合 (3)机械 (4) 导体切割磁感线的运动方向 控制磁场强度不变，改变导体运动速度的大小，观察灵敏电流计指针偏转角度的大小 【详解】（1）因为导体做切割磁感线运动才会产生感应电流，即导体棒沿左右方向运动。 （2）断开开关，无论磁体如何放置，导体棒怎样运动，灵敏电流计指针都不会发生偏转。由此可知产生感应电流的条件是，闭合回路中的一部分导体做切割磁感线运动，则会产生感应电流。 （3）产生感应电流的过程中，消耗了机械能，转化为电能，将机械能转化为电能。 （4）[1] 根据操作步骤可知，两次导体切割磁感线的方向相反，若两次电流表指针的偏转方向相反，则说明感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关。 [2] 为了验证这一猜想是否正确，她接下来进行的操作是，控制磁场强度不变，改变导体运动速度的大小，观察灵敏电流计指针偏转角度的大小。 板 书 设 计 第1节 电磁感应现象 一、电磁感应现象： 闭合电路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生感应电流的现象。（磁生电） 二、产生感应电流的条件： 1.闭合电路； 2.部分导体在磁场中做切割磁感线运动（导体运动的方向与磁场方向不平行）。 三、感应电流的方向的影响因素 1.磁场方向； 2.导体切割磁感线的运动方向。 四、电磁感应中的能量转化 本质：机械能→电能。 应用：发电机（利用电磁感应将机械能转化为电能）。 交变电流：电流的大小和方向随时间周期性变化的电流。 课 堂 小 结 8.1 电磁感应现象 作 业 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步分层作业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $