初中物理人教版九年级全册第二十章电与磁第5节磁生电 名师获奖

《磁生电》教学设计江苏南京29中致远校区殷发金一、教学目标（一）知识与技能1．通过探究活动，知道电磁感应现象，知道产生感应电流的条件。2．通过实验探究，知道感应电流的方向与磁场方向、切割磁感线的运动方向有关。3．了解发电机的原理，知道发电机工作过程中的能量转化。（二）过程与方法经历什么情况下磁能生电的学习，掌握从多种因素中找出与研究目的有关的信息，得出电磁感应的条件。（三）情感态度和价值观了解电磁感应在生产、生活中的应用。通过电生磁以及磁能生电的对比，认识自然现象之间是相互联系的。二、教学重难点本节内容是“电生磁”的逆向思维，可以从奥斯特实验入手，电能生磁，考虑磁能否生电。如何利用磁生电，通过实验发现，只有当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中才会有感应电流。导体的运动方向与磁场方向不能平行。电磁感应实验中要消耗机械能，最后获得了电能，所以电磁感应是发电机的原理，工作时把机械能转化为电能。本节中感应电流的产生条件既是重点也是难点，实验就是围绕这个主题展开的，通过实验还发现感应电流的方向与磁场方向和导线切割磁感线的运动方向有关。重点：通过电磁感应实验，认识电磁感应现象，发现磁生电的条件。难点：产生感应电流的条件。三、教学策略利用逆向思维提出磁如何能生电的问题后，可以利用迁移的方法来研究感应电流产生的条件。在磁场对电流的作用中，磁场方向、电流方向与导线的受力方向是相互垂直的，那么在感应电流产生条件中磁场方向、导线运动方向及感应电流的方向这三者是否也是垂直的呢。从四个方面来研究，即闭合电路的一部分导体在磁场中静止；沿着磁感线的方向、与磁感线相垂直；导线静止，磁体沿与导线垂直的方向运动等。通过实验总结出感应电流产生的条件。在实验中除了可以看到感应电流的产生，还看到电流的方向也在改变，当磁场方向、切割磁感线的运动方向发生改变时，感应电流的方向就会发生改变。电磁感应在实际中应用于发电机、动圈式话筒等，电磁感应的过程就是把机械能转化为电能的过程，通过手摇发电机来了解电磁感应在实际中的应用。四、教学资源准备手摇发电机、线圈、检流计、U形磁铁、铁架台、发电机模型、发光二极管、小灯泡、开关、导线、多媒体等。五、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图创设情景（5分钟）重做奥斯特实验，请同学们观察后回答：此实验称为什么实验？它揭示了一个什么现象？奥斯特实验说明了电可以生磁，那么，我们可不可以反过来进行逆向思索：磁能否生电呢？怎样才能使磁生电呢？回忆：通电导线周围存在磁场，并且磁场方向与电流方向有关。

学生提出猜想。创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。

利用逆向思维引入课堂。引入新课（5分钟）不少科学家进行了这方面的探索，英国科学家法拉第，坚信电与磁有密切的联系。经过10年坚持不懈的努力，终于在1831年取得了重大的突破，发现磁可以产生电，但需要一定的条件。什么条件下磁才能生电呢？学生了解法拉第。通过对科学家的介绍，对情感态度和价值观的培养。新课内容（25分钟）什么情况下磁能生电本实验应选择哪些实验器材？为什么？还需要补充实验器材吗？思考：（1）如何获得磁场？（2）电路中有电流的条件？（3）如何显示电路中有无电流？

在电路中谁是电源呢？按照电路连接实物（图1）。（1）让导线在磁场中静止，换用不同强度的永磁体；观察电流表的反应，分析现象；用多匝数导线线圈进行实验，仍保持静止。图1（2）改进实验方案，固定磁体不变，使导线在磁场中沿着不同方向运动，观察电流表的反应。把磁感线想象成一根根线，把导线想象成一把刀，总结闭合电路中产生电流的条件。由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。

思考：如图2，导线固定不动，移动磁铁，在电路中会产生感应电流吗？为什么？图2学生讨论总结根据研究的对象，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。导线、直导线、铁架台、细线等。学生思考后回答：（1）磁体周围有磁场，利用磁体可以获得磁场。（2）电路中有电流，电路要闭合，还需要电源。（3）利用电流表来检测电路中有没有电流。

磁场中的导线。观察现象，发现电流表的示数不变，说明导线在磁场中静止，电路中不会产生电流。

在实验中，观察到当导体沿着磁场方向运动时，电路中没有电流。当导线在磁场中水平运动、斜运动都会产生电流。学生根据实验现象总结：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。

学生思考得出结论：也会产生感应电流，因为当磁体运动时，线圈相对于磁场也是运动的，并且在做切割磁感线，所以会产生感应电流。

可以结合磁场对电流的作用来分析实验器材和操作，体现了知识和方法的迁移。

培养学生观察实验、分析实验的能力。

培养学生的总结能力、语言表达能力。

培养分析与总结能力、物理思想迁移的能力。重做图1所示的实验，导线在磁场中向左和向右运动，观察电流表的指针偏转情况。固定导线不变，把把磁体向左和向右运动，观察电流表的指针偏转情况。若把磁场方向和导体切割磁感线的运动方向同时改变，观察电流表指针偏转情况。小结：感应电流方向与磁场方向和切割磁感线的运动方向有关，磁场方向或导线运动方向相反，则感应电流的方向会变化，而同时改变磁场和导线运动方向，则感应电流方向不变。学生观察实验，当导线的运动方向不同的，电流表指针偏转方向不同，说明感应电流方向与切割磁感线的运动方向有关。电流表指针偏转情况也不同，说明感应电流方向与磁场方向有关。电流表指针偏转方向不变。

培养观察思考、分析实验能力。在电磁感应实验中能量是如何转化的呢？实验中消耗了什么能量，获得了什么能量？你能实际生活中机械能转化为电能的实例吗？实验中消耗的是机械能，获得了电能，电磁感应实验中把机械能转化为电能。发电机是把机械能转化为电能的装置。通过分析得出电磁感应能量转化过程。发电机展示手摇发电机。观察手摇发电机的构造。把手摇发电机与电流表连接起来，先慢后快的摇动把手，观察灯泡的亮暗情况。把两个发光二极管极性相反地并联起来，接到原来灯光的位置，进行实验。观察二极光的发光情况。说明了什么问题？这种方向不断变化的的电流叫交变电流，简称交流。交流和直流电有什么区别？常见的直流电源有电池、有些充电器的输出电流等。演示：利用电池给灯泡供电和手摇发电机给灯泡供电，比较它们有什么不同。课件播放：发电机的工作过程如下图。分析发电机线圈转至不同位置时，电流方向的变化。了解电磁感应产生的条件及感应电流方向与切割磁感线运动方向的关系。总结：发电机是利用电磁感应原理制成的，从工作过程我们能看出，线圈转动一周，电流方向变化两次。回忆：什么叫频率？单位是什么？构造：线圈、U形磁体等。

学生描述看到的现象：灯泡一闪一闪的发光，并且转速越快，灯越亮。说明电流大小与转速有关，转速越快，电流越大。

观察实验，二极管在交替发光，说明手摇发电产生的电流方向在变化。

交流电的电流方向是变化的，而直流电的电流方向不变。

电池是直流电源，给灯泡供电时电流大小和方向都不变，灯泡的亮度恒定。手揺发电机供电时，灯的亮度发生改变。

分析交流发电机的工作过程，了解线圈中感应电流方向的变化。

回忆：频率是物体在每秒内振动的次数，本实验中线圈中的感应电流是周期性变化的。频率的单位是赫兹（Hz）。结培养学观察能力。

培养学生实验分析能力。

培养学生观察实验、分析现象、得出结论的能力。

结合实际的发电机，知道物理与实际联系紧密。物理应用于实际。交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数。我国电网以交流供电，频率为50Hz。根据前面的分析，我国的交流电在1s内电流方向改变了几次？播放发电站、发电厂中电机组的工作视频，了解实际发电机是如何工作的。讨论：发电机发电过程中能量的转化。机械能从哪儿来？你能说出一些来源吗？阅读课本中“科学·技术·社会”，了解磁记录的原理。了解生活中哪些地方利用了磁记录。交流电一个周期内，电流方向改变了两次，50Hz表示1s内有50个周期，电流改变了100次。实际的发电机也有转子和定子，大型发电机发的电，电压高、电流强，一般采用线圈不动，磁极转动的方式来发电。并且为了得到较强的磁场，还利用电磁铁来替代永磁体。实际发电机发电时是把机械能转化为电能。提供机械能的有内燃机、水轮机、汽轮机等。讨论录音机是如何进行磁记录的？如何把磁带上的磁信息转化成声信息的？培养学生利用物理知识解决实际问题的能力

把物理、技术与社会紧密联系起来，培养热爱科学的情感态度价值观。总结（5分钟）课堂小结：1．通过这节课你学到了什么？2．感应电流产生的条件。3．发电机是怎样发电的？4．交流电与直流电的区别。拓展：如图是一个话筒的简图，说出它是如何把声音信号转化为电信号的？

学生根据本课所学内容进行总结。其余同学进行补充。

提示：可以从电磁感应的角度来分析话筒的工作原理。

培养学生总结归纳的能力。

利用物理方法解决实际问题，加强理论联系实际。作业布置1．完成《动手动脑学物理》第1～3题。2．思考：如图是一个扬声器的结构图，它的构成与话筒相似，有同学说可以利用扬声器作为话筒，把声音信号转化为电信号，请谈谈你的想法。

按要求完成。知识巩固。

《磁生电》同步测试江苏省无锡市东林中学王伟彬一、选择题1．发电机和电动机的发明使人类步入电气化时代。制造发电机所依据的主要物理知识是（

）A．磁场对电流的作用

B．磁极间的相互作用C．电磁感应现象

D．电流周围存在着磁场答案：C解析：发电机是产生电流的，根据电磁感应原理制成的，磁场对电流的作用，可以制成电动机；电流周围存在磁场是由奥斯特首先发现的。2．在研究“感应电流产生条件”的实验中，如图所示，可以使电流表指针发生偏转的情况是（

）A．开关S断开，导线ab竖直向下运动B．开关S闭合，导线ab竖直向上运动C．开关S断开，导线ab从纸里向纸外运动D．开关S闭合，导线ab从纸外向纸里运动答案：D解析：本题考查了感应电流产生的条件。为使电流表指针发生偏转，电路中应有感应电流产生，这就需同时满足两个条件：一是电路要闭合；二是一部分导体做切割磁感线运动。电磁感应产生感应电流的条件必须使导体在磁场中切割磁感线运动，导体的运动方向与磁场方向应有一个夹角。3．在研究感应电流时，要改变感应电流的方向，以下方法正确的是（

）A．改变导体切割磁感线的方向

B．改变导体切割磁感线的速度C．改变导体的粗细

D．改变导体所处磁场的强弱答案：A解析：感应电流的方向与磁场方向和切割磁感线的方向有关，只要这两个因素中的一个发生变化，感应电流的方向就会发生变化，如果两个都改变，则感应电流的方向不会发生改变。4．如图所示，关于甲、乙两图说法中正确的是（

）A．图甲是研究电磁感应现象的装置，利用该实验的原理可以制成发电机B．图乙是研究磁场对电流作用的装置，利用该实验的原理可以制成发电机C．图甲是研究磁场对电流作用的装置，利用该实验的原理可以制成电动机D．图乙是研究电磁感应现象的装置，利用该实验的原理可以制成电动机答案：C解析：本题中的两张图是电动机和发电机的工作原理图，电动机是利用了磁场对电流的作用，把通电导线放入磁场中，观察导线受力情况；发电机是利用了电磁感应的原理，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会有感应电流，此时运动的导线相当于电路中的电源。甲图中有电源，导线中有电流，放在磁场中会受力运动，所以这是电动机的原理。在乙图中没有电源，导线中原来没有电流，当导线在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生感应电流，此时运动的导线相当于电源，电路中有电流，可以通过检流计来观察电路中是否有电流。5．关于下列四个实验的认识中，正确的是（）A．实验现象说明电流周围存在磁场B．通电螺线管右端为S极C．实验研究的是通电导体在磁场中受到力的作用D．实验研究的是电磁感应现象答案：A解析：本题涉及电与磁的相关现象及知识，要能认识这几个实验研究的内容。A图是奥斯特实验，用于说明电能生磁，电流周围存在磁场；B图是通电螺线管，根据安培定则来判定螺线管的磁极；C图是研究感应电流产生条件的，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，可以通过检流计来反映电路中感应电流的；D图与C图相似，但不同，因为D图中有电池，放在磁场中的导线ab中有电流通过，它是用于说明磁场对通电导线有力的作用。6．（2023连云港）下列四幅图对应的说法正确的是（

）A．图甲：通电导线周围存在磁场，将小磁针移走，磁场消失B．图乙：电流一定时，电磁铁磁性的强弱与线圈的匝数有关C．图丙：改变电流方向并对调N、S极，导体棒摆动方向随之改变D．图丁：只要导体棒在磁场中运动，就一定会产生感应电流答案：B解析：本题中几幅图是课本上的几个演示实验，能说出这些实验目的。甲图中是奥斯特实验，用于说明通电导线周围存在磁场，磁场的有无由电流的有无控制，小磁针只是用于体现通电导线周围磁场的存在。乙图是用于研究影响电磁铁磁性强弱的因素，通过图可以看出两个线圈匝数不同的电磁铁，串联电流相等，匝数越多的吸引大头针的数量越多，说明它的磁性越强。丙图研究磁场对电流的作用，通电导线在磁场中受到力的作用，作用力的方向电流方向和磁场方向有关，只要电流方向和磁场方向中某一方向改变，作用方向会改变，但两者不能同时改变。丁图是用于研究产生感应电流条件的实验，得到的结论是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就会产生感应电流，导线的运动方向不能与磁场方向平行。7．与图中动圈式话筒工作原理相同的是（

）答案：C解析：动圈式话筒是利用了电磁感应的原理，当有声音时，引起膜片振动，膜片与线圈相连，使线圈在磁场中切割磁感线运动，产生感应电流，就把变化的声音转化为变化的电流，它的原理与发电机的原理相同。扬声器是利用磁场对电流的作用，强弱变化的电信号使线圈在磁场中受到力的大小不同，线圈振动带动纸盆振动发声，它的原理与电动机相同。电磁起重机是利用了电流的磁效应。8．（2023呼和浩特）下列关于电与磁，判断正确的是（

）A．用电器工作时就是不断地消耗电源的电荷B．磁场看不见，但却是客观存在的C．电动机是根据通电导体在磁场中受力作用的原理制成，并将机械能转化为电能D．扬声器（喇叭）是把声音信号转换成电信号的一种装置答案：B解析：用电器工作时消耗电能，转化为其他形式的能，电源的作用是提供电压，使电荷定向移动形成电流，电流从电源正极经用电器流向负极，形成一个闭合回路，电荷的多少不会发生改变。磁场是客观存在的，可能通过它对外表现的作用来认识磁场。电动机是根据磁场对通电导体有力的作用的原理制成的，它在工作时把电能转化为机械能。扬声器是把变化的电流（电信号）转化为声信号的工具，它与电动机的工作原理相同，动圈式话筒是把声音信号转换成电信号的装置。9．同学们做实验的装置如图所示，闭合开关，先将导体ab水平用力向右移动，导体cd也随之运动起来，则在以上的实验中下列说法正确的是（

）A．实验装置中的甲装置运用的原理是电磁感应现象B．实验装置中的甲装置把电能转化为机械能C．实验装置中的乙装置产生的现象在生活中的应用是发电机D．若将导体ab水平用力向左移动，导体cd的运动方向不变答案：A解析：本实验装置中涉及两个现象，导线ab在磁场中做切割磁感线运动，在电路中会形成感应电流，它相当于电源；产生的感应电流经过导线cd，磁场会对通电导线cd产生力的作用，使导线cd运动。导线ab在此电路中相当于电源，把机械能转化为电能；导线cd在此电路中原理相当于电动机，它是把电能转化为机械能。导线ab运动方向不同，电路中产生感应电流方向不同，导线cd中电流方向不同，在磁场中受力方向不同，运动方向会改变。二、填空题10．如图所示，将一根条形磁铁插入线圈时，与之相连的灵敏电流计的指针会发生偏转。在这个闭合电路中，__________相当于电源，这一现象中能量的转化情况是____________________。答案：线圈

机械能转化为电能解析：这也是电磁感应的例子，当磁体运动而线圈静止时，线圈相对于磁体发生运动，并且是切割磁感线，所以会产生感应电流。在电磁感应中，线圈相当于电源，把机械能转化为电能。11．我们日常生活用的照明电是______________电，其周期为_____________s，频率为__________Hz，电流方向每秒改变_____________次。答案：交流

50

100解析：家庭电路中电是由大型的交流发电机提供的，它的频率是50Hz，即1秒内有50个周期，每个周期的时间为秒，每个周期内电流方向改变2次，即每秒内电流方向改变100次。12．微型电扇的内部构造如图15所示。在完好的微型电扇的插头处接一只发光二极管，用手旋转叶片，将发现二极管发光，这是

现象；微型电扇接入电路中能转动，其工作原理是

。答案：电磁感应

通电导体在磁场中受力的作用解析：发光二极管发光说明有电流通过电路，电风扇是利用通电导体在磁场中受力的作用，如果让线圈在磁场中转动时，就会产生感应电流，使二极管发光。本题能说明电和磁间是有联系的，电动机是利用电能生磁，发电机说明磁能生电，电和磁间可以相互转化。13．（2023黄冈）电阻制动是高速动车组列车制动方式之一：在列车需要减速或停车时，停止给电机供电，同时将一电阻接入电机。列车失去动力后，由于

，仍将继续前进，带动电机转动，电阻发热。此过程中，机械能最终转化成

能，电机实际上是

（填“发电机”或“电动机”）。答案：惯性

内

发电机解析：列车停止供电，因为列车具有惯性继续向前运动，使线圈在磁场切割磁感线运动，产生了感应电流，原来驱动前进的电动机就成了发电机，在电动机两端接入电阻，就把电能转化为内能。14．如图所示是研究感应电流的方向与哪些因素有关的实验示意图，比较甲、乙两图可以得出感应电流方向与______________________________有关的结论；比较甲、丙两图可以得出感应电流方向与__________________________有关的结论。答案：导线切割磁感线的运动方向

磁感线方向解析：甲、乙、丙三幅图中有不同之处：甲、乙两图中导线切割磁感线的方向相反，电表指针摆动方向也不同，说明感应电流的方向与导线切割磁感线的运动方向有关；甲、丙两图中磁极放置的方位不同，导线切割磁感线的方向相同，指针摆动方向相反，说明感应电流的方向还与磁场方向有关。感应电流方向与磁场方向和导体的运动方向有关，这两个因素有一个改变，感应电流方向改变，两者同时改变，则电流方向不变。15．下列四幅图是电与磁在实际生活中应用的实例。（1）甲图是_____________实验，说明通电导线周围存在_______；（2）乙图的温度自动报警器，它的主要部件是__________；（3）丙图的原理可应用于___________；（4）丁图是一个动圈式话筒，它利用的原理是____________。答案：（1）奥斯特

磁场

（2）电磁继电器（电磁铁）

（3）电动机

（4）电磁感应解析：这四幅图是电与磁在实际中的应用，要了解其原理及应用。甲图是奥斯特实验，它建立了电与磁间的联系，说明通电导线周围存在磁场；乙图是电磁继电器的应用，电磁继电器可以利用低电压、弱电流控制高电压、强电流，并且能实现自动控制；丙图是磁场对电流有力的作用，实际中的电动机就是利用此原理；丁图中的动圈式话筒是利用了电磁感应的原理，把变化的声音转化成变化的电流，实际中的发电机就利用了此原理。三、解答题16．如图所示，闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，用“〇”表示导体横截面，箭头表示导体运动方向，已知A中的感应电流方向，请画出B、C、D中的感应电流方向或导体运动的方向。（表示电流垂直于纸面向里，⊙表示电流垂直于纸面向外）答案：如图所示。解析：根据感应电流的方向与磁场方向和导体的切割磁感线的运动方向有关，只要这两个方向中有一个变化，导体中感应电流方向就会发生变化，如果两个同时变化，则感应电流方向不变。17．如图所示为探究“磁生电”的实验装置。（1）闭合开关，让悬着的导体AB

（选填“左右”、“上下”、“沿A向B”或“沿B向A”）运动时，电流表会发生偏转。（2）若保持导体AB不动，要产生感应电流，正确的操作是________。（3）实验中发现电流表指针偏转不明显，为了使指针偏转明显，请你从实验装置和操作上各提一条改进建议。装置改进：___________________操作改进：_____________答案：（1）左右

（2）左右移动磁铁

（3）换强磁铁（或绕制线圈）

快速移动导体（或磁铁）解析：本题考查了感应电流产生条件，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。导线的运动不能与磁场方向平行，必须与磁感线有夹角。实验中若导线不动，也可以让磁场运动，可以使磁铁左右运动。感应电流的大小与磁场强弱、切割磁感线运动速度大小有关。18．（2023浙江）材料一：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。材料二：1825年，瑞士物理学家科拉顿做了如下实验：他将一个能反映微小变化的电流表，通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路，并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个房间，如图甲。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内，然后迅速跑到另一个房间里，观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验，他都没有发现电流表指针发生偏转。材料三：1831年，英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体，在磁场里切割磁感线的时候，发现导体中产生电流，从而实现了剩用磁场获得电流的愿望。（1）进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，分别用图乙和丙两种方式放置一根导线。当导线通电时，小磁针发生明显偏转的是_______（选填“乙”或“丙”）。（2）科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于_____________________的科学猜想。（3）科拉顿的实验中，_______（选填“已经