初中物理发电机为什么能发电备课教案案例

17.3　发电机为什么能发电

◇教学目标◇

【知识与技能】

1.了解电磁感应现象,知道感应电流的方向与哪些因素有关。

2.了解发电机的工作原理。

【过程与方法】

1.通过实验,探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件,运用控制变量法探究感应电流的方向与哪些因素有关。

2.观察和体验发电机是怎样发电的。

【情感·态度·价值观】

1.认识自然现象之间的相互联系,认识科学研究方法的重要性。

2.在探究电磁感应的活动中,体会科学探索的曲折过程,体验科学发现的喜悦。

◇教学重难点◇

【教学重点】

电磁感应现象及其探究过程。

【教学难点】

探究电磁感应现象,总结归纳产生感应电流的条件。

◇教学过程◇

一、新课导入

用多媒体展示发电厂或大型发电机的图片。

现代社会生活和生产都离不开电,这些电都是发电机产生的。发电机为什么能够发电?这节课我们就来研究这个问题。

二、教学步骤

探究点1　认识发电机

[阅读课本]P31“活动1　让我们自己来发电”

[思考]发电机在电路中相当于什么?

[提示]发电机在电路中相当于电源。

[阅读课本]P32“活动2　拆开发电机”

[思考]发电机的主要部件有哪些?

[提示]发电机与电动机的结构相似,都是由线圈、磁体等组成,分为转动部分(转子)和固定部分(定子)。

探究点2　探究电磁感应现象

[阅读课本]P32“活动3　探究电磁感应现象”

[思考]发电机产生电流需要满足怎样的条件?

[提示]可能需要让线圈在磁场中运动(或转动)。

[思考]导体在磁场里运动一定会产生电流吗?

[提示]运用简化的方法设计实验,检验这一猜想。

[思考]课本P32图17-16两种实验装置,你认为哪一种实验装置较好呢?

[提示]运用课本图17-16(b)装置进行实验较好。因为用图17-16(a)装置进行实验时产生的电流太小,不容易检测出电流。

[思考]当线圈的一边在磁场中静止不动时,仔细观察,灵敏电流计的指针会偏转吗?

[提示]灵敏电流计的指针不会发生偏转。

[思考]线圈的一边在磁场中做怎样的运动时,灵敏电流计的指针才会偏转呢?

[提示]线圈的一边在磁场中做切割磁感线运动时,灵敏电流计的指针才会偏转。

[思考]如果线圈的一边平行于磁感线运动,灵敏电流计的指针会偏转吗?

[提示]如果线圈的一边平行于磁感线运动,灵敏电流计的指针不会发生偏转。

[阅读课本]P33“闭合电路的一部分导体在磁场里……叫做感应电流。”

[思考]什么是电磁感应现象?电磁感应现象中产生的电流叫做什么电流?

[提示]闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中才会产生电流,这就是电磁感应现象,电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。

[思考]分析实验现象,你认为产生感应电流必须具备哪些条件?

[提示]产生感应电流的条件如下:①电路是闭合的;②一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。

[习题]如图中的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,下列哪种情况不会产生感应电流 (　　)

[分析]磁极间的磁感线是从N极指向S极,由图可知,选项A、B、C中的导体运动时都会切割磁感线,所以会产生感应电流;只有D选项中导体运动时没有切割磁感线,所以不会产生感应电流,D项正确。

[答案]D

[思考]改变磁铁两极的位置(改变磁场的方向),或者使线圈的一边反向运动,灵敏电流计的指针偏转方向是否改变?

[提示]改变磁铁两极的位置(改变磁场的方向),或者使线圈的一边反向运动,灵敏电流计的指针偏转方向发生了改变。

[思考]感应电流的方向与哪些因素有关?

[提示]电流的方向与磁场方向和线圈切割磁感线运动的方向有关。

[阅读课本]P33“有同学提出……请试一试”

[思考]能不能用线圈和条形磁铁做探究电磁感应现象的实验?教师演示下图所示用线圈和条形磁铁做探究电磁感应现象的实验,学生观察。

[提示]线圈不动,磁体动也能够让线圈切割磁感线,产生感应电流。

[习题]如图所示,将一根金属棒ab与灵敏电流计组成闭合电路,让金属棒在磁场中做　　　　运动时,灵敏电流计指针发生偏转,说明有感应电流产生。如果让金属棒反方向运动时,发现灵敏电流计指针的偏转方向与刚才　　　　,说明感应电流方向与金属棒的运动方向　　　　(选填“有关”或“无关“)。 

[分析]当导体在磁场中运动时,只要金属棒在磁场中做切割磁感线的运动,就会产生感应电流,由右手定则可知,感应电流方向与金属棒的切割方向有关,故金属棒运动方向相反时,灵敏电流计的偏转方向也会反向。

[答案]切割磁感线　相反　有关

探究点3　发电机的工作原理

[阅读课本]P33“电磁感应现象的发现……说明它的工作原理吗?”

[思考]发电机的工作原理是什么?

[提示]发电机的工作原理是电磁感应现象。

[思考]发电机在工作时能量转化的形式是怎样的?

[提示]发电机工作时将机械能转化成电能。

[阅读课本]P34“实际发电机比模型发电机要复杂得多……电压较高。”

[思考]发电机的内部结构是怎样的?

[提示]实际发电机比模型发电机的结构要复杂得多,但主要由转子(电磁铁)和定子(线圈)两部分组成。

[思考]发电机产生的电流是直流电,还是交流电?

[归纳提升]工业上使用的发电机通常是由水轮机、汽轮机或内燃机等带动转子的转动,从而将机械能转化成电能的,所产生的感应电流通常都是交变电流(交流电),且电压较高。

大型发电机由于电流较大,所以不能使用电刷,一般采用线圈不动、磁极旋转的方式来发电。

[习题]关于发电机,下列说法正确的是 (　　)

A.发电机是根据电磁感应现象制成的,是将电能转化成机械能的装置

B.发电机是根据电流的磁效应制成的,是将机械能转化成电能的装置

C.发电机产生感应电流的方向跟线圈转动方向有关,跟磁感线的方向无关

D.发电机产生感应电流的方向跟线圈转动方向有关,跟磁感线的方向也有关

[分析]发电机是利用电磁感应现象的原理制成的将机械能转化成电能的装置,且所产生的感应电流的方向与导体的运动方向和磁场的方向有关,D项正确。

[答案]D

[阅读课本]P35“信息浏览”和P36“课外活动”

[思考]电动机可以变为发电机吗?动圈式话筒是根据什么原理工作的?

[提示]当电动机里的线圈在做切割磁感线运动时,这时电动机就变成了发电机。动圈式话筒是根据电磁感应现象原理来工作的。

[习题]1.如图是动圈式话筒的结构示意图。当你对着话筒说话或唱歌时,人的声带由于　　　　而产生的声音,通过　　　　传播到膜片,使膜片以及与膜片相连的线圈在磁场中运动,线圈的这种运动能产生随着声音变化而变化的　　　　,线圈在运动中能量的转化形式是　　　　　　　　　　。 

[分析]动圈式话筒是利用电磁感应原理:人说话时,声带振动产生声音,声音通过空气传播到膜片,使膜片以及与膜片相连的线圈在磁场中运动,故能产生感应电流,线圈在运动中能量的转化形式是由机械能转化为电能。

[答案]振动　空气　电流　机械能转化为电能

2.王建同学对微风电风扇产生了兴趣,将它与小灯泡按如图甲所示的电路连接并进行实验。用手快速拨动风扇叶片,这时发现小灯泡发光,微风电风扇居然变成了　　　　机,此时它的工作原理是　　　　,电路可简化为乙图中的　　　　图。 

[分析]电动机的原理是通电导体在磁场中受力而运动,能量转化形式是由电能转化为机械能;发电机的原理是电磁感应现象,能量转化形式是由机械能转化为电能。尽管电风扇里装的是电动机,但用手快速拨动风扇叶片时,内部线圈做切割磁感线运动而产生感应电流,所以微风电风扇变成了发电机,此时它的工作原理是电磁感应现象;观察甲图可知,电路中只有电动机和灯泡,没有电源,故电路图可以简化为乙图中(a)图。

[答案]发电　电磁感应　(a)

三、板书设计

17.3　发电机为什么能发电

1.电磁感应现象

(1)定义

(2)感应电流

(3)感应电流方向的影响因素

2.发电机

(1)构造

(2)原理

◇教学反思◇

本节课首先要用大量事例来说明现代社会生产和生活与电能的关系,接着引导学生观察课本图17-14,并说明不论何种发电方式,都离不开发电机,最后提出发电机为什么能发电的问题。教学中要加强学生实验和多媒体相结合,使学生掌握得更好。