初中物理粤沪版九年级下册3 发电机为什么能发电教学设计及反思

17.3 发电机为什么能发电

教学目标

【知识与能力】

1.知道电磁感应现象和其产生的原因。

2.知道动圈式话筒的构造。

3.了解交流发电机的工作原理。

【过程与方法】

通过演示实验培养学生观察实验的能力和从实验事实中归纳、概括物理概念与规律的能力。【情感态度价值观】

认识自然现象之间是相互联系的，了解探索自然奥密的科学方法；认识任何创造发明的基础是科学探究的成果，初步具有创造发明的意识。

教学重难点

【教学重点】

通过实验探究“电磁感应现象”的过程。

【教学难点】  

理解磁场中产生感应电流的条件。          

课前准备

手摇发电机、发电机示教模型、矩形线圈、螺线管、蹄形磁铁、条形磁铁、灵敏电流计、铁架台。

教学过程

一、引入新课

重做奥斯特实验，请同学们观察后回答：

1.此实验叫什么实验？奥斯特实验。

2.它揭示了一个什么现象？电流周围存在着磁场，电流的磁场方向跟电流方向有关。

　　电流周围存在着磁场，即电能生磁。那么逆向思维将会怎么样？指导学生阅读课本第一段话，然后说一说自己想了解什么问题。

　　下面我们用实验来探究磁能否生电。我们先设计实验，从实验需要器材、实验条件、实验操作入手。

二、新课教学

探究点一：认识发电机

活动1：让我们自己来发电。

课本图17-15是手摇发电机模型，为了让更多学生有动手机会，体验操作发电机的乐趣，每组选用两台模型发电机，一台作为电动机用，另一台作为发电机用(输出端接小灯泡)，两机的转轴之间用塑胶管对接起来，当电动机通电运转时，就能看见小灯泡发光，说明发电机发出电来了。

说明：（1）直流电动机与发电机是可逆的，即对它通电能转动，使它转动则能发电。

（2）电动机与发电机的结构相似，线圈简化也与电动机—样可以用一匝线圈或单根导线代替。

探究点二：探究电磁感应现象

在上述猜想与线圈简化为导线的基础上，引导学生对实验进行设计，由学生选取器材，组装实验，每组给出如下器材：灵敏电流计、蹄形磁铁2-3块、矩形线圈(10匝左右)、直导线1-2根、连接导线2根、开关1只、铁支架1台、螺丝管、条形磁铁各1块，学生把实验装置好。

实验目的：探究什么情况下磁能生电

　　根据实验目的，本实验应选择哪些实验器材？为什么？根据研究的对象，需要有磁体和导线；检验电路中是否有电流需要有电流表；控制电路必须有开关。

　　让学生弄清蹄形磁铁的N、S极和磁感线的方向，然后按书上的装置安装好(直导线先不要放在磁场内)。

播放课件：磁生电 

实验器材:蹄形磁体、电流表、导线、直导线、铁架台、细线。

实验步骤:

　　如何做实验？其步骤又怎样呢？

　　我们先做如下设想：电能生磁，反过来，我们可以把导体放在磁场里观察是否产生电流。那么，导体应怎样放在磁场中呢？是平放？竖放？斜放？导体在磁场中是静止？还是运动？怎样运动？另外：磁场的强弱对实验有没有影响？

下面我们依次对这几种情况逐一进行实验，探索在什么条件下导体在磁场中产生电流。演示17-16所示实验。

1.置闭合电路的部分导体于磁场中，且保持导体与磁场相对静止；

2.更换强磁体，增强磁场，仍保持导体与磁场相对静止；

3.使闭合电路的一部分导体在磁场中上下运动；

4.使闭合电路的一部分导体在磁场中左右运动；

5.使闭合电路的一部分导体在磁场中斜着运动。

　　教师按实验步骤进行演示，学生仔细观察，每完成一个实验步骤后，请学生将观察结果填写在上面表格里。实验完毕，提出下列问题让学生思考：

　　上述实验说明磁能生电吗？(能)

　　在什么条件下才能产生磁生电现象？(当闭合电路的一部分导体在磁场中左右或斜着运动时)

　　为什么导体在磁场中左右、斜着运动时能产生感应电流，而上下运动或者静止时却不能呢？如果把磁感线想象成一根根实实在在的线，把导线想象成一把刀，表达起来会方便些，讨论一下如何表达？

　　讨论分析：导体在磁场中左右、斜着运动时切割磁感线产生感应电流，而上下运动或静止时不切割磁感线，所以不产生感应电流。)

　　通过此实验可得出什么结论？

　　学生归纳、概括后，教师板书：

1.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流。

2.磁场产生感应电流必须同时满足两个条件：

　（1）具有闭合电路；

　（2）一部分导体在磁场中作切割磁感应线运动。

　　在电磁感应现象中的为什么一定要强调“闭合电路”？如果电路不闭合，一部分导体在磁场中作切割磁感应线运动时就不能产生感应电流，只能产生感应电压。

　　讲述：电磁感应现象是英国的物理学家法拉第发现的。他经过十年坚持不懈的努力，才发现了这一现象。这种热爱科学、坚持探索真理的可贵精神，值得我们学习。这一现象的发现进一步揭示了电和磁之间的联系，导致了发电机的发明，开辟了电的时代，所以电磁感应现象的发现具有划时代的意义。

　　研究感应电流的方向。

　　我们知道，电流是有方向的，那么感应电流的方向是怎样的呢？它的方向与哪些因素有关呢？请同学们观察下面的实验。

　　演示实验：保持上述实验装置不变，反复改变磁场方向或改变导体在磁场中的运动方向。

　　同学们观察到了什么现象？把你观察到的事实归纳总结出来。由此能得出一个什么样的结论呢？(磁场方向、导体运动方向变化时，指针偏转的方向也发生变化，即电流的方向也随着变化)。

3.导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关。

　　研究电磁感应现象中能的转化。

　　在电磁感应现象中，导体作切割磁感线运动，注意是导体作切割磁感线“运动”:

　　它消耗了什么能？(机械能) 得到了什么能？(电能) 在电磁感应现象中实现了什么能与什么能之间的转化？(机械能与电能的转化)

4.在电磁感应现象中，机械能转化为电能。

人们利用机械能可以转化为电能这一原理做成了发电机，世界第二次科技革命——电气化时代开始了，其意义和影响是巨大而深远的。

　　演示实验二：把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来，当摇动手柄使线圈在磁场中快速转动，观察到什么？（小灯泡发光）这说明了什么？（有感应电流产生，并通过小灯泡）再用电流表换下小灯泡，缓慢摇动大轮，请同学们判断：

　　当摇动转柄带动磁场中的线圈转动后，接在电路中的电流表指针会怎样摆动？是一直朝一个方向偏转，还是左右偏转？

　　当学生判断取得基本一致的意见（电流表指针左右摆动）后，作演示验证。这说明了什么呢？（通过电流表中的电流大小和方向是变化的）

教师小结实验结果，交代切割磁感应线的含义，指出什么是电磁感应现象、什么是感应电流，指出电磁感应现象是英国科学家法拉第经过十年探索于1831年发现的，与此同时介绍科拉顿“跑失良机”的故事，使学生体会科学发现的偶然性和必然性之间关系。

探究点三：发电机的工作原理

1.利用电磁感应现象来说明发电机的工作原理。

2.指出电磁感应现象的发现，使人们找到了将机械能转化为电能的途径，介绍法拉第发现电磁感应后制造的第一台发电机。

拓展：介绍磁流体发电，大型发电机一般采取线圈不动，磁极旋转的方式来发电。

板书设计

17.3 发电机为什么能发电

一、认识发电机

发电机的构造：由定子和转子组成，包括磁极、线圈、铜环、电刷等。

二、探究电磁感应现象

1.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流。

2.磁场产生感应电流必须同时满足两个条件：

（1）具有闭合电路；（2）一部分导体在磁场中作切割磁感应线运动。

3.导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关。

4.在电磁感应现象中，机械能转化为电能。

三、发电机的工作原理

教学反思

本节课的教学过程中以实验为基础，以简单的实验来为学生展示电磁感应现象，并与学生互动将所得的结论和概念归纳总结出来。通过介绍科拉顿“跑失良机”的故事，使学生体会科学发现的偶然性和必然性之间的关系。

电磁感应现象本身既是电学部分重点又是难点，需要引导学生在复习奥斯特电生磁的基础上，迁移类比研究产生电磁感应现象的条件，让学生通过科学探究，认识电磁感应现象，体会实验探索的艰辛，进一步提高科学探究能力，学习科学家执着探究科学真理的精神，在整个探究过程中培养学生对比、逆向思维、空间想象、抽象概括等方法，培养学生热爱科学坚韧不拔的优秀科学品质。