第十二章 電和磁(二)

1、第十二章 電和磁(二)湖北宜昌市教研室 熊春玲作者 ： 宜昌市第十三中學(xué) 齊克軍宜昌市第九中學(xué) 石學(xué)鐘第一節(jié) 電磁感應(yīng)(一)教學(xué)目的1.知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件。 2.知道感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)。 3.培養(yǎng)學(xué)生觀察實驗的能力和從實驗事實中歸納、概括物理概念與規(guī)律的能力。(二)教具蹄形磁鐵46塊，漆包線，演示用電流計，導(dǎo)線若干，開關(guān)一只。(三)教學(xué)過程 1.由實驗引入新課 重做奧斯特實驗，請同學(xué)們觀察后回答： 此實驗稱為什么實驗？它揭示了一個什么現(xiàn)象？ (奧斯特實驗。說明電流周圍能產(chǎn)生磁場) 進一步啟發(fā)引入新課： 奧斯特實驗揭示了電和磁之間的聯(lián)系，說明電可以生磁，那么，我們可不可以反

2、過來進行逆向思索：磁能否生電呢？怎樣才能使磁生電呢？下面我們就沒著這個猜想來設(shè)計實驗，進行探索研究。 2.進行新課 (1)通過實驗研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象 板書：一、實驗?zāi)康模禾剿鞔拍芊裆姡鯓邮勾派姟?提問：根據(jù)實驗?zāi)康?，本實驗?yīng)選擇哪些實驗器材？為什么？ 師生討論認同：根據(jù)研究的對象，需要有磁體和導(dǎo)線；檢驗電路中是否有電流需要有電流表；控制電路必須有開關(guān)。 教師展示以上實驗器材，注意讓學(xué)生弄清蹄形磁鐵的N、S極和磁感線的方向，然后按課本圖12-1的裝置安裝好(直導(dǎo)線先不要放在磁場內(nèi))。 進一步提問：如何做實驗？其步驟又怎樣呢？ 我們先做如下設(shè)想：電能生磁，反過來，我們可以把導(dǎo)體放在磁場里觀察是

3、否產(chǎn)生電流。那么導(dǎo)體應(yīng)怎樣放在磁場中呢？是平放？豎放？斜放？導(dǎo)體在磁場中是靜止？還是運動？怎樣運動？磁場的強弱對實驗有沒有影響？下面我們依次對這幾種情況逐一進行實驗，探索在什么條件下導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生電流。 用小黑板或幻燈出示觀察演示實驗的記錄表格。 次序?qū)嶒灄l件電流表指針反應(yīng)1置閉合電路的部分導(dǎo)體于磁場中，且保持導(dǎo)體與磁場相對靜止2更換強磁體，增強磁場，仍保持導(dǎo)體與磁場相對靜止3使閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中上下運動4使閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中左右運動5使閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中斜著運動 教師按實驗步驟進行演示，學(xué)生仔細觀察，每完成一個實驗步驟后，請學(xué)生將觀察結(jié)果填寫在上面表格里。 實

4、驗完畢，提出下列問題讓學(xué)生思考： 上述實驗說明磁能生電嗎？(能) 在什么條件下才能產(chǎn)生磁生電現(xiàn)象？(當閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中左右或斜著運動時) 為什么導(dǎo)體在磁場中左右、斜著運動時能產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？ (師生討論分析：左右、斜著運動時切割磁感線。上下運動或靜止時不切割磁感線，所以不產(chǎn)生感應(yīng)電流。) 通過此實驗可得出什么結(jié)論？ 學(xué)生歸納、概括后，教師板書： 實驗表明：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時，導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。 教師指出：這就是我們本節(jié)課要研究的主要內(nèi)容-電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 板書課題：第一節(jié) 電磁感應(yīng) 講述：電磁感應(yīng)現(xiàn)象是英國的物

5、理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)的。他經(jīng)過十年堅持不懈的努力，才發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。這種熱愛科學(xué)、堅持探索真理的可貴精神，值得我們學(xué)習(xí)。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)進一步揭示了電和磁之間的聯(lián)系，導(dǎo)致了發(fā)電機的發(fā)明，開辟了電的時代，所以電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)具有劃時代的意義。 (2)研究感應(yīng)電流的方向 提問：我們知道，電流是有方向的，那么感應(yīng)電流的方向是怎樣的呢？它的方向與哪些因素有關(guān)呢？請同學(xué)們觀察下面的實驗。 演示實驗：保持上述實驗裝置不變，反復(fù)改變磁場方向或改變導(dǎo)體在磁場中的運動方向，請同學(xué)們觀察到了什么現(xiàn)象？ (磁場方向、導(dǎo)體運動方向變化時，指針偏轉(zhuǎn)的方向也發(fā)生變化，即電流的方向也隨著變化)。 通過這一現(xiàn)象我們可以得出什么樣

6、的結(jié)論呢？ 學(xué)生歸納、概括后，老師板書： 二、導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向跟導(dǎo)體運動方向和磁感線方向有關(guān)。 (3)研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能的轉(zhuǎn)化 教師提出下列問題，引導(dǎo)學(xué)生討論回答： 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，導(dǎo)體作切割磁感線運動，是什么力做了功呢？(外力) 它消耗了什么能(機械能) 得到了什么能(電能) 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象名實現(xiàn)了什么能與什么能之間的轉(zhuǎn)化？(機械能與電能的轉(zhuǎn)化) 板書：三、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，機械能轉(zhuǎn)化為電能 3.小結(jié) 在這節(jié)課中，我們采用了什么方法，探索研究了哪幾個問題？ 4.布置作業(yè) 課本上的練習(xí)1、2題。(四)說明 1.這節(jié)課的關(guān)鍵是設(shè)計并做好演示實驗，實驗的可見度要大。有條件的學(xué)?？筛淖鰧W(xué)生實

7、驗或用幻燈演示。 2.要在學(xué)生觀察實驗的基礎(chǔ)上，提出明確的問題，讓學(xué)生積極思考、討論，并對實驗現(xiàn)象加以歸納、概括，培養(yǎng)學(xué)生從實驗事實中歸納、概括出物理概念和規(guī)律的能力。第四節(jié) 磁場對電流的作用(一)教學(xué)目的 1.知道磁場對通電導(dǎo)體有作用力。 2.知道通電導(dǎo)體在磁場中受力的方向與電流方向和磁感線方向有關(guān)，改變電流方向或改變磁感線方向，導(dǎo)體的受力方向隨著改變。 3.知道通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的道理。 4.知道通電導(dǎo)體和通電線圈在磁場中受力而運動，是消耗了電能，得到了機械能。 5.培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和推理、歸納、概括物理知識的能力。(二)教具 小型直流電動機一臺，學(xué)生用電源一臺，大蹄形磁鐵一塊，干電池一

8、節(jié)，用鋁箔自制的圓筒一根(粗細、長短與鉛筆差不多)，兩根鋁箔條(用透明膠與鋁箔筒的兩端相連接)，支架(吊鋁箔筒用)，如課本圖12-10的掛圖，線圈(參見圖12-2)，抄有題目的小黑板一塊(也可用投影片代替)。(三)教學(xué)過程 1.引入新課 本章主要研究電能；第一節(jié)和第二節(jié)我們研究了獲得電能的原理和方法，第三節(jié)我們研究了電能的輸送。電能輸送到用電單位，要使用電能，這就涉及到用電器，以前我們研究了電燈、電爐、電話等用電器，今天我們要研究另一種用電器-電動機。 出示電動機，給它通電，學(xué)生看到電動機轉(zhuǎn)動，提高了學(xué)習(xí)興趣。 提問：電動機是根據(jù)什么原理工作的呢？ 講述：要回答這個問題，還得請同學(xué)們回憶一下奧

9、斯特實驗的發(fā)現(xiàn)-電流周圍存在磁場，電流通過它產(chǎn)生的磁場對磁體施加作用力(如電流通過它的磁場使周圍小磁針受力而轉(zhuǎn)動)。根據(jù)物體間力的作用是相互的，電流對磁體施加力時，磁體也應(yīng)該對電流有力的作用。下面我們通過實驗來研究這個推斷。 2.進行新課 (1)通電導(dǎo)體在磁場里受到力的作用 板書課題：第四節(jié) 磁場對電流的作用 介紹實驗裝置，將鋁箔筒兩端的鋁箔條吊掛在支架上，使鋁箔筒靜止在磁鐵的磁場中(參見課本中的圖12-9)。用鋁箔筒作通電導(dǎo)體是因為鋁箔筒輕，受力后容易運動，以便我們觀察。 演示實驗1：用一節(jié)干電池給鋁箔筒通電(瞬時短路)，讓學(xué)生觀察鋁箔筒的運動情況，并回答小黑板上的題1：給靜止在磁場中的鋁箔

10、筒通電時，鋁箔筒會_，這說明_。 板書：1.通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用。 (2)通電導(dǎo)體在磁場里受力的方向，跟電流方向和磁感線方向有關(guān) 教師說明：下面我們進一步研究通電導(dǎo)體在磁場里的受力方向與哪些因素有關(guān)。 演示實驗2：先使電流方向相反，再使磁感線方向相反，讓學(xué)生觀察鋁箔筒運動后回答小黑板上的題2：保持磁感線方向不變，交換電池兩極以改變鋁箔筒中電流方向，鋁箔筒運動方向會_，這說明_。保持鋁箔筒中電流方向不變，交換磁極以改變磁感線方向，鋁箔筒運動方向會_，這說明_。 歸納實驗2的結(jié)論并板書：2.通電導(dǎo)體在磁場里受力的方向，跟電流方向和磁感線方向有關(guān)。 (3)磁場對通電線圈的作用 提問：應(yīng)用上面

11、的實驗結(jié)論，我們來分析一個問題：如果把直導(dǎo)線彎成線圈，放入磁場中并通電，它的受力情況是怎樣的呢？ 出示方框線圈在磁場中的直觀模型(磁極用兩堆書代替)，并出示如課本上圖12-10的掛圖(此時，圖中還沒有標出受力方向)。 引導(dǎo)學(xué)生分析：通電時，圖甲中ab邊和cd邊都在磁場中，都要受力，因為電流方向相反，所以受力方向也肯定相反。提問：你們想想看，線圈會怎樣運動呢？ 演示實驗3：將電動機上的電刷、換向器拆下(實質(zhì)是線圈)后通過，讓學(xué)生觀察線圈的運動情況。 教師指明：線圈轉(zhuǎn)動正是因為兩條邊受力方向相反，邊說邊在掛圖上標明ab和cd邊的受力方向。 提問：線圈為什么會停下來呢？ 利用模型和掛圖分析：在甲圖位

12、置時，兩邊受力方向相反，但不在一條直線上，所以線圈會轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)動到乙圖位置時，兩邊受力方向相反，且在同一直線上，線圈在平衡力作用下保持平衡而靜止。 板書結(jié)論：3.通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動，到平衡位置時靜止。 (4)討論 教材中的"想想議議"。 小黑板上的題3：通電導(dǎo)體在磁場中受力而運動是消耗了_能，得到了_能。 3.小結(jié)：板書的四條結(jié)論。 4.作業(yè)(思考題)：電動機就是根據(jù)通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動的道理工作的。但實際制成電動機時，還有些問題需要我們解決，比如：通電線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動，而實際電動機要能連續(xù)轉(zhuǎn)動，這個問題同學(xué)們先思考，下節(jié)我們研究。(四)說明 1.受力方向與電流

13、方向和磁感線方向垂直，這一點不能從實驗直接得到(因為運動方向并不一定是受力方向)，且與后面學(xué)習(xí)聯(lián)系不大，本教案沒講這一點。 2.教案最后的思考題是為下節(jié)學(xué)習(xí)作準備。第五節(jié) 直流電動機(一)教學(xué)目的1.知道直流電動機的原理和主要構(gòu)造。 2.知道換向器在直流電動機中的作用。 3.了解直流電動機的優(yōu)點及其應(yīng)用。 4.培養(yǎng)學(xué)生把物理理論應(yīng)用于實際的能力。(二)教具 如課本圖12-10的掛圖和模型，兩個箭頭標志(可用飲料盒鋁片制作)，自制直流電動機模型(參見圖12-2)，直流電動機原理掛圖一幅，小型直流電動機一臺，學(xué)生電源一臺。(三)教學(xué)過程 1.復(fù)習(xí) 提問：上節(jié)課我們做實驗給磁場中的導(dǎo)體通電，發(fā)現(xiàn)了什

14、么？(學(xué)生回答：通電導(dǎo)體在磁場中受力)。 提問：這個力的方向與哪兩個因素有關(guān)？(學(xué)生回答之后，教師強調(diào)：改變電流方向，或改變磁感線方向，導(dǎo)體受力方向就隨著改變) 提問：出示如課本12-10甲的掛圖和模型，根據(jù)上面的結(jié)論，通電線圈在磁場中是怎樣受力的？(學(xué)生回答：ab邊受力向上，cd邊受力向下) 提問：這個現(xiàn)象中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？(學(xué)生回答：電能轉(zhuǎn)化為機械能) 2.引入新課 教師陳述：電動機就是利用通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象制成的，它將電能轉(zhuǎn)化成機械能。下面我們來研究電動機是如何利用上述現(xiàn)象制成的，當然，我們先討論最簡單的一種電動機-直流電動機。給出直流電動機定義，并板書： 第五節(jié) 直流電

15、動機 3.進行新課 (1)使磁場中的通電線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動的辦法 很多同學(xué)可能馬上想到通電線圈在磁場中不能連續(xù)轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)到平衡位置要停下來)，而實際的電動機要連續(xù)轉(zhuǎn)動。怎樣解釋這個問題呢？(此處可告訴學(xué)生把理論用于實際需要再付出很多勞動，還可簡介各國對理論應(yīng)用于實際的重視，以培養(yǎng)學(xué)生對應(yīng)用科學(xué)的興趣)要解決這個問題，我們還得進行深入研究。 提問：在上節(jié)課的演示實驗中，線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時是立即停止嗎？為什么它不立即停止？(學(xué)生答：由于慣性線圈會稍轉(zhuǎn)過平衡位置) 提問：轉(zhuǎn)過平衡位置后，為什么它又轉(zhuǎn)回來呢？(利用模型分析：轉(zhuǎn)過平衡位置后，ab邊受力仍朝上，cd邊受力仍朝下，正是這一對力使線圈轉(zhuǎn)回來的) 提

16、問：要使線圈不轉(zhuǎn)回來，應(yīng)該在線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時就改變線圈的受力方向，即使線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置就使ab邊受力變?yōu)橄蛳?，cd邊受力變?yōu)橄蛏稀Ｔ鯓硬拍苁咕€圈受力方向發(fā)生這樣的改變呢？ 引導(dǎo)學(xué)生回憶影響受力方向的兩個因素，從而得出：應(yīng)該在此時改變電流方向，或者改變磁感線方向。進一步引導(dǎo)學(xué)生分析：改變磁感線方向就是要及時交換磁極，顯然這不容易做到；實際的直流電動機是靠及時改變電流方向來改變受力方向的。 板書：1.使磁場中的通電線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動，就要每當線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置，就改變一次電流方向。 (2)換向器 提問：怎樣才能使線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時就及時改變電流方向呢？ 讓學(xué)生想辦法并開展討論，教師下去了解學(xué)生的

17、情況并鼓勵和指導(dǎo)。 教師出示：兩個半圓鋁環(huán)和電刷，指出：靠這兩樣?xùn)|西就可以解決問題。等學(xué)生思考片刻，教師出示已準備的與課本圖12-12相似的模型，說明鋁環(huán)與線圈的連接情況和鋁環(huán)與電刷的配合過程。 引出換向器的概念并板書： 2.換向器的作用：當線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時，換向器能自動改變線圈中電流的方向，從而改變線圈受力方向，使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動。 讓學(xué)生仔細觀察課本圖12-12，進一步弄清楚線圈轉(zhuǎn)動過程，重點是甲圖和丙圖，回答教師填空式的提問： 甲圖：電流方向是abcd，受力方向是ab邊受力向上，cd邊受力向下，轉(zhuǎn)動方向是順時針。 丙圖：電流方向是dcba，受力方向是ab邊受力向下，cd邊受力向上，轉(zhuǎn)動方向是順時針。 (3)直流電動機的構(gòu)造 出示：直流電動機，介紹主要構(gòu)造：磁極、線圈、換向器、電刷。 板書：3.直流電動機的構(gòu)造 演示：給直流電動機通電轉(zhuǎn)動，提高學(xué)生興趣(若時間不允許，可省些演示)。告訴學(xué)生：下節(jié)課同學(xué)們將自己裝一臺小直流電動機，進一步弄清它的有關(guān)知識。 讓學(xué)生閱讀課文最后兩個