《第1节 磁生电的探索》导学案

《第1节磁生电的探索》导学案一、学习目标1、同学们要能够说出磁生电现象发现的历程，就像讲一个有趣的故事一样哦。2、能够准确描述产生感应电流的条件，这个就像给一个东西下定义一样，要清楚明白。3、会通过实验探究感应电流产生的条件，这就像自己当小科学家做实验呢。二、知识梳理（一）磁生电现象的发现之旅1、法拉第之前的探索在很久很久以前，人们就知道电和磁这两个神奇的东西了。电可以让东西发亮、发热，磁可以吸引铁制品。当时，好多科学家都在想啊，电和磁之间是不是有什么联系呢？就像两个好朋友，是不是能互相帮忙做点什么呢？有个叫奥斯特的科学家，他做了一个超级酷的实验。他发现电流周围存在磁场，这就像发现了电这个小魔法师能变出磁这个小跟班一样。这个发现可不得了，让大家都兴奋起来了，都在想那磁能不能产生电呢？这就像大家发现了A能变成B，就想B能不能变成A呢？好多科学家都开始尝试让磁产生电，可是都失败了。这就像大家都想打开一扇神秘的门，但是试了好多钥匙都不对。2、法拉第的伟大发现这时候，我们的大英雄法拉第出场了。法拉第呀，他特别有耐心，就像一个执着的寻宝者。他做了好多好多的实验。他用了各种各样的磁铁和线圈。有时候把磁铁放进线圈里，有时候又把线圈在磁铁周围移动。就像你在一个神秘的盒子里，不断地摆弄里面的小物件，想找到打开秘密的机关。终于，在1831年，法拉第发现了磁生电的现象。他发现当穿过闭合电路的磁通量发生变化的时候，电路中就会产生感应电流。这就像找到了打开那扇神秘大门的正确钥匙一样。（二）产生感应电流的条件1、闭合电路同学们，首先这个电路得是闭合的哦。就像一个圆圈，要是有个缺口就不行啦。比如说，我们可以想象一个小火车的轨道，要是轨道断了，小火车（电流）就跑不起来啦。所以闭合电路是产生感应电流的一个重要条件呢。2、磁通量的变化那什么是磁通量呢？磁通量就像是有多少磁的力量穿过了一个面。比如说，有一堆小磁精灵，它们穿过一个圈圈（线圈所在的面），如果这个穿过的小磁精灵的数量发生了变化，就会产生感应电流。磁通量的变化可以有好几种情况哦。第一种情况是磁场的强弱发生变化。就像一群小蚂蚁（代表磁场），有时候多有时候少地经过一个地方。比如一个电磁铁，当你改变它的电流大小，它产生的磁场强弱就变了，要是有个闭合线圈在旁边，就可能产生感应电流啦。第二种情况是线圈的面积发生变化。想象一下，那个小圈圈（线圈）一会儿变大一会儿变小，就像一个会伸缩的呼啦圈。如果这个呼啦圈在磁场里伸缩，磁通量就会变化，也可能产生感应电流呢。第三种情况是线圈和磁场的夹角发生变化。可以把线圈想象成一个小扇子，磁场是一阵风。当你转动小扇子，小扇子和风的夹角变了，磁通量也会变化，就可能产生感应电流啦。三、学习活动（一）故事分享会1、同学们分成小组，每个小组分享一个在探索过程中的小故事。可以是科学家的故事，也可以是自己想象如果自己是科学家会遇到的困难。2、老师会在小组间走动，听听大家的故事，并且给每个小组一些小建议，比如怎样把故事讲得更有趣。（二）实验探究1、实验器材准备我们需要准备好条形磁铁、螺线管、电流表、导线等器材。这就像准备好做菜的食材一样重要哦。2、实验步骤第一步，连接好电路，让螺线管和电流表组成一个闭合电路。这就像搭好一个小舞台，准备看表演啦。第二步，拿着条形磁铁靠近螺线管，慢慢地移动，观察电流表的指针变化。这时候就像在探索神秘宝藏一样，要仔细观察每一个小变化。如果电流表的指针动了，就说明产生了感应电流哦。第三步，改变条形磁铁的运动方向，再观察电流表指针的变化。这就像换了一种探索的方式，看看结果会不会不一样呢。第四步，保持条形磁铁不动，改变螺线管的面积（可以用一个可伸缩的螺线管哦），看看电流表指针的情况。这就像给小舞台换了个造型，看看还能不能产生感应电流。第五步，把螺线管转动一下，改变它和磁场的夹角，再看看电流表指针的变化。这就像调整演员的姿势，看看对表演有什么影响。3、实验记录与分析同学们要把每次实验的情况记录下来，就像写日记一样。记录下条形磁铁的运动情况、螺线管的变化情况以及电流表指针的变化情况。然后分析这些记录，看看哪些情况下产生了感应电流，哪些情况没有，这就像破案一样，找出规律。（三）讨论与交流1、每个小组根据自己的实验结果进行讨论。讨论为什么在某些情况下会产生感应电流，而在其他情况下不会。这就像大家一起商量为什么这个游戏有时候能赢有时候会输一样。2、然后每个小组派一个代表来和全班同学分享自己小组的讨论结果。其他小组的同学可以提问或者补充，这就像一场有趣的知识大讨论。四、学习指导（一）问题启发1、当我们把条形磁铁快速插入螺线管和慢慢插入螺线管的时候，电流表指针的摆动幅度有什么不同呢？这就像跑步的时候，快跑和慢跑对结果有什么影响呢？2、如果我们把螺线管换成一个不规则形状的线圈，还会产生感应电流吗？这就像把一个方形的盒子换成一个圆形的盒子，里面的东西还会不会一样呢？3、在实验中，我们怎么知道是磁通量的变化导致了感应电流的产生，而不是其他因素呢？这就像在一群嫌疑人里找出真正的罪犯一样困难呢。（二）提示1、对于电流表指针摆动幅度的问题，同学们可以想想感应电流的大小和磁通量变化的快慢有什么关系。就像水流的大小和水龙头打开的快慢有关系一样。2、对于不规则形状线圈的问题，大家要记住只要是闭合电路，并且磁通量发生变化就可能产生感应电流，不管线圈是什么形状的。这就像不管是圆形的碗还是方形的碗，只要能装东西就行。3、对于确定是磁通量变化导致感应电流产生的问题，同学们可以通过控制变量法来思考。每次只改变一个因素，看看对感应电流有什么影响，就像每次只换一种调料做菜，看看菜的味道有什么变化一样。五、巩固练习（一）选择题1、下列关于磁生电现象的说法正确的是（）A.只要有磁场就会产生感应电流B.只要闭合电路中的磁通量发生变化就会产生感应电流C.只有当磁场很强的时候才会产生感应电流D.只有当闭合电路的面积很大的时候才会产生感应电流答案：B解析：产生感应电流的条件是闭合电路中的磁通量发生变化，而不是只要有磁场就行，A选项错误；也不是磁场强或者闭合电路面积大就会产生感应电流，C和D选项错误。2、一个闭合线圈在磁场中运动，下列哪种情况会产生感应电流（）A.线圈平行于磁场方向平移B.线圈垂直于磁场方向平移C.线圈绕着垂直于磁场的轴转动D.线圈在磁场中静止不动答案：C解析：线圈平行或垂直于磁场方向平移时，磁通量不变，不会产生感应电流，A和B选项错误；线圈绕着垂直于磁场的轴转动时，磁通量会发生变化，会产生感应电流，C选项正确；线圈静止不动时，磁通量不变，不会产生感应电流，D选项错误。（二）简答题1、请描述一下法拉第发现磁生电现象的过程，并且说说他的发现对我们现在的生活有什么影响。答案：法拉第经过长时间的实验探索，用磁铁和线圈不断尝试不同的组合方式。他在1831年发现当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中会产生感应电流。他的发现对我们现在的生活影响非常大。例如，发电机就是利用磁生电的原理制成的，它为我们提供了电能，让我们的电灯能亮、电器能工作；还有变压器也是基于这个原理，可以改变电压，使得电能能够高效地传输和分配。2、有一个闭合的金属圆环，在一个均匀变化的磁场中，圆环的面积为S，磁场的磁感应强度随时间的变化率为\（k\）（＼（k＝＼frac{＼DeltaB}｛＼Deltat}＼）），求圆环中产生的感应电动势的大小。答案：根据法拉第电磁感应定律\（E＝n\frac{＼Delta\varPhi}｛＼Deltat}＼），对于单匝线圈\（n＝1\），磁通量\（＼varPhi=BS\），＼（＼Delta\varPhi＝S\DeltaB\），已知\（＼frac{＼DeltaB}｛＼Deltat}＝k\），所以感应电动势\（E＝S\timesk\）。（三）实验分析题1、在做磁生电的实验时，小明发现当他把条形磁铁插入螺线管的速度不同时，电流表指针的摆动幅度也不同。请解释这个现象。答案：根据法拉第电磁感应定律\（E＝n\frac{＼Delta\varPhi}｛＼Deltat}＼），当条形磁铁插入螺线管时，磁通量发生变化产生感应电动势，进而产生感应电流。插入速度不同，意味着磁通量变化的快慢不同，也就