導(dǎo)學(xué)案：發(fā)電機(jī)為什么能發(fā)電

發(fā)電機(jī)為什么能發(fā)電導(dǎo)學(xué)案一、情景引入自從奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)之后，不少人都在探究：既然電流能產(chǎn)生磁場，那么磁場能否產(chǎn)生電流呢？當(dāng)時(shí)科學(xué)家們相信磁也應(yīng)該能夠生電。法拉第為此冥思苦想了十年。他做了許多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果都失敗了。直到1831年年底，他才取得了巨大的突破，他發(fā)明了一種電磁電流發(fā)生器，這就是最原始的發(fā)電機(jī)。這時(shí)的法拉第不僅作出了跨時(shí)代的貢獻(xiàn)而且奠定了未來電力工業(yè)的基礎(chǔ)。從此，人類從“蒸汽時(shí)代”步入了“電氣時(shí)代”。發(fā)電機(jī)為什么能發(fā)電？今天，我們象法拉第一樣來進(jìn)行科學(xué)探究吧。二、教材研究問題1——發(fā)電機(jī)的主要部件有哪些？請你觀察手搖發(fā)電機(jī)模型，并動(dòng)手讓發(fā)電機(jī)發(fā)電，請回答：發(fā)電機(jī)主要由什么部件組成？問題2——發(fā)電機(jī)為什么能發(fā)電？磁怎樣才能產(chǎn)生電？請學(xué)習(xí)法拉第那樣進(jìn)行科學(xué)探究，應(yīng)找什么器材？怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？請閱讀課本“探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”，并親自動(dòng)手做做。（當(dāng)遇到困難時(shí)千萬別灰心，要象法拉第那樣堅(jiān)持不懈，直至找到“磁生電”為止）（1）把一根導(dǎo)線的兩端或線圈分別連接在靈敏電流計(jì)的兩個(gè)接線柱上，組成一個(gè)閉合的電路，讓這根導(dǎo)線或線圈靜止不動(dòng)，觀察電流計(jì)（表）的指針是否偏轉(zhuǎn)。（2）試著讓導(dǎo)線上下運(yùn)動(dòng)，前后運(yùn)動(dòng)，電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)了嗎？（3）試著讓導(dǎo)線左右運(yùn)動(dòng)，電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)了嗎？（4）調(diào)換磁鐵兩極的位置（改變磁場的方向），或者使單根導(dǎo)線或線圈的一邊反向運(yùn)動(dòng)，靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向是否發(fā)生變化？分析上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，請回答：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場里做運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流，電流的方向跟和有關(guān)。這個(gè)現(xiàn)象叫做現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫電流。三、典例分析如圖所示的裝置中，金屬棒PQ用兩根細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸掛在蹄形磁鐵之間，把單刀雙擲開關(guān)S擲向“1”時(shí)，是演示的現(xiàn)象；開關(guān)S擲向“2”時(shí)，是演示的現(xiàn)象。解析：開關(guān)S擲向“1”時(shí)，導(dǎo)體與電源相連，通電導(dǎo)體在磁場中會受到力的作用，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，即消耗了電能，得到機(jī)械能，因此該實(shí)驗(yàn)是演示電動(dòng)機(jī)的工作原理的。當(dāng)開關(guān)S擲向“2”時(shí)，導(dǎo)體與電流表相連組成一個(gè)閉合電路，只要磁場中的導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，因此該實(shí)驗(yàn)是演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象的。答案：通電導(dǎo)體在磁場中受力電磁感應(yīng)現(xiàn)象四、達(dá)標(biāo)訓(xùn)練1．首先發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是（）A．伏特B．法拉第C．歐姆D．安培2．下列說法正確的是（）A．發(fā)電機(jī)是根據(jù)通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的原理工作的B．發(fā)電機(jī)工作是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能C．電磁鐵磁性強(qiáng)弱與通過電磁鐵線圈的電流大小有關(guān)D．電磁鐵中電流方向改變其磁性強(qiáng)弱也改變3．你認(rèn)為以下現(xiàn)象中，屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是（）A．通電的線圈產(chǎn)生磁場B．磁體周圍的磁感線從磁體的北極出發(fā)回到南極C．通電線圈在磁場中受力發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)D．閉合電路中的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電流4．關(guān)于產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，下面說法正確的是（）A．任何導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)都產(chǎn)生感應(yīng)電流B．只要導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中都能產(chǎn)生感應(yīng)電流C．閉合電路的一部分導(dǎo)體，在磁場里做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流D．閉合電路的一部分導(dǎo)體，在磁場里沿磁感線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流5．要改變電磁感應(yīng)中感應(yīng)電流的方向，以下方法正確的是（）A．改變導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線的方向B．改變導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線的速度C．改變導(dǎo)體的粗細(xì)D．改變導(dǎo)體所處磁場的強(qiáng)弱圖16-156．李明利用如圖16-15所示實(shí)驗(yàn)裝置探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，他把裝置中的直銅線ab通過導(dǎo)線接在量程為3A的電流表的兩接線柱上，當(dāng)讓ab迅速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，并未發(fā)現(xiàn)電流表指針明顯偏轉(zhuǎn)，你認(rèn)為最可能的原因是（）圖16-15A．感應(yīng)電流太小，無法使指針明顯偏轉(zhuǎn)B．銅線ab太細(xì)，換用銅棒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)便能使指針明顯偏轉(zhuǎn)C．a(chǎn)b運(yùn)動(dòng)方向不對，應(yīng)將ab改為向左運(yùn)動(dòng)D．a(chǎn)b運(yùn)動(dòng)方向不對，應(yīng)將ab改為上下運(yùn)動(dòng)7．如圖16-16所示，將一根條形磁鐵插入線圈時(shí)，與之相連的靈敏電流計(jì)的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在這個(gè)閉合電路中，相當(dāng)于電源，這一現(xiàn)象中能量和轉(zhuǎn)化情況是。圖16-16圖16-168．圖16-17是小明同學(xué)為了探究閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)情景（圖中箭頭表示導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向），請分析比較，填寫下面的結(jié)論：圖16-17圖16-17A．比較圖a和b，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向不變時(shí)，說明方向與方向有關(guān)。B．比較圖b和c，磁場方向不變時(shí)，說明。C．比較圖a和c，說明當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向同時(shí)改變時(shí)，。D．由圖d可得出結(jié)論，當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向時(shí)，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。9．如圖16-18所示是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的裝置，實(shí)驗(yàn)時(shí)，將開關(guān)閉合，保持導(dǎo)體ab不動(dòng)，檢流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)；讓導(dǎo)體ab在兩磁極間左右水平運(yùn)動(dòng)，檢流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，除了上述現(xiàn)象外，你在利用這套裝置做實(shí)驗(yàn)時(shí)，還可以觀察到哪些現(xiàn)象？至少寫出兩個(gè)。（1）。（2）。10．將小電動(dòng)機(jī)與小燈泡按如圖16-19所示的電路連接，在小電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上繞線，然后用力拉線，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，小燈泡發(fā)光，該現(xiàn)象中（）圖16-19圖16-19①電產(chǎn)生了磁，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)②磁產(chǎn)生了電，使小燈泡發(fā)光③電動(dòng)機(jī)是電源④轉(zhuǎn)速越快，燈泡越亮A．①②③B．①③④C．①②④D．②③④11．閱讀下面短文。會發(fā)光的電磁蹺蹺板小明制作了如圖16-20（a）所示的電磁蹺蹺板參加學(xué)校的科技活動(dòng)，該電磁蹺蹺板是在兩端封閉的透明塑料管中放有一塊磁性很強(qiáng)的磁鐵，塑料管外繞有金屬絲作為線圈。在線圈兩端并聯(lián)兩只發(fā)光二極管（符號），其電路如圖16-3-16（b）所示，二極管具有單向?qū)щ娦?，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出，演示時(shí)，將塑料管上下翹動(dòng)，磁鐵便在線圈中左右移動(dòng)，相當(dāng)于線圈導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)會看見兩只發(fā)光二極管輪流發(fā)光。圖16-20圖16-20請回答下列問題：（1）電磁蹺蹺板中發(fā)光二極管輪流發(fā)光是根據(jù)原理工作的，也是根據(jù)這一原理工作的（填“電動(dòng)機(jī)”或“發(fā)電機(jī)”）。（2）電磁蹺蹺板上下翹動(dòng)時(shí)，為什么發(fā)光二極管會輪流發(fā)光？五、中考試題1．如圖所示，是王浩同學(xué)探究感應(yīng)電流方向與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)情景（圖中箭頭表示導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向），下列說法中正確的是（）A．比較圖（a）和圖（b）可知，感應(yīng)電流的方向與磁場方向有關(guān)B．比較圖（b）和圖（c）可知，感應(yīng)電流的方向與磁場方向無關(guān)C．比較圖（a）和圖（c）可知，感應(yīng)電流的方向與磁場方向和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)D．由圖（d）可以得出結(jié)論，感應(yīng)電流的方向跟導(dǎo)體是否運(yùn)動(dòng)無關(guān)解析：本題考查感應(yīng)電流方向跟磁場方向和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，是一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作題，圖（a）和圖（b）說明了當(dāng)磁場方向變了，感應(yīng)電流的方向也變了；圖（b）和圖（c）說明導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向變了，感應(yīng)電流的方向也變了；圖（a）和圖（c）說明感應(yīng)電流的方向與磁場方向和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向變了，電流方向沒有發(fā)生變化；而圖（d）說明導(dǎo)體沒有切割磁感線運(yùn)動(dòng)。答案：A2．如圖16-21是一種環(huán)保型手電筒。使用時(shí)，只要來回?fù)u晃手電筒，使永磁體在手電筒中的兩個(gè)橡膠墊之間來回運(yùn)動(dòng)，燈泡就能發(fā)光，而且來回?fù)u晃得越快，燈泡就越亮。這種手電筒是根據(jù)______________________現(xiàn)象制成的，其獲得電能的過程是_______________能轉(zhuǎn)化為電能。圖16-21圖16-21解析：本題是有關(guān)發(fā)電機(jī)的工作原理以及發(fā)電機(jī)工作時(shí)能量之間的轉(zhuǎn)化；不帶電池的環(huán)保型手電筒能發(fā)光，說明有電源存在，從圖中可看到在來回?fù)u晃過程中線圈在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了感就電流；從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。答案：電磁感應(yīng)機(jī)械點(diǎn)評：此題考查學(xué)生對知識的掌握及其應(yīng)用，若學(xué)生不能聯(lián)系知識是很難回答的；目的是了解學(xué)生對知識的掌握，只要能聯(lián)系到電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)就能找到其答案。3．如圖16-22是探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置。用絕緣線將導(dǎo)線ab懸掛在蹄形磁鐵的磁場外，閉合開關(guān)后，在下面的實(shí)驗(yàn)探究中，電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)。（選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）（1）磁體不動(dòng)，使導(dǎo)體ab向上或向下運(yùn)動(dòng)，并且不切割磁感線。電流表的指針。（2）導(dǎo)體ab不動(dòng)，使磁體左右運(yùn)動(dòng)。電流表的指針。圖16-22（3）導(dǎo)體ab和磁體一起運(yùn)動(dòng)，并且保持相對靜止，電流表的指針。圖16-22解析：判斷閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)是否能產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵是看導(dǎo)體是否做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，其中切割既包括導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向和磁感線方向垂直的正切割，也包括導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向成一定角度的斜切割，當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí)，導(dǎo)體不能切割磁感線，也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流；當(dāng)導(dǎo)體與磁體都運(yùn)動(dòng)并且保持相對靜止，其實(shí)質(zhì)導(dǎo)體并沒有做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，所以不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。答案：（1）不偏轉(zhuǎn)（2）偏轉(zhuǎn)（3）不偏轉(zhuǎn)點(diǎn)評：此題考查的是學(xué)生通過探究實(shí)驗(yàn)掌握產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，在已知電路是閉合的情況下，必須注意的是導(dǎo)體在什么情況下才做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，不管是磁體運(yùn)動(dòng)不是導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)，只要能使導(dǎo)線切割磁感線，那么就能產(chǎn)生感應(yīng)電流，否則是不能使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的。六、課堂測評1．通過前兩節(jié)課的學(xué)習(xí)，結(jié)合拆裝發(fā)電機(jī)，我們發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)一樣，其主要部件也是兩個(gè)，一個(gè)是，另一個(gè)是。2．電動(dòng)機(jī)工作時(shí)把能轉(zhuǎn)化為能；發(fā)電機(jī)工作時(shí)把能轉(zhuǎn)化為能。3．閉合電路的導(dǎo)體在磁場中做運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，導(dǎo)體里感應(yīng)電流方向跟的方向和的方向有關(guān)。4．電磁感應(yīng)現(xiàn)象是指（）A．電流產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象B．磁場對電流有作用力的現(xiàn)象C．利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象D．一切磁與電相互聯(lián)系的現(xiàn)象5．下列說法正確的是（）A．導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)就能產(chǎn)生感應(yīng)電流B．閉合電路的一部分是導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)就一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流C．閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流D．閉合線圈在磁場中做切割感線的運(yùn)動(dòng)一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流6．下列電器設(shè)備中，利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的是（）A．電磁起重機(jī)B．發(fā)電機(jī)C．電動(dòng)機(jī)D．電磁繼電器7．唱卡拉OK時(shí)要用到話筒（麥克風(fēng)），話筒的種類很多，其工作原理是：當(dāng)你對著話筒說話或唱歌時(shí)，產(chǎn)生的聲音使膜片，與膜片相連的線圈也跟著一起在做，線圈在磁場中的這種運(yùn)動(dòng)，能產(chǎn)生隨聲音變化而變化的，經(jīng)放大后，通過揚(yáng)聲器便可以還原成聲音。8．在研究電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，如果是下列問題，會是怎樣的情況？（1）導(dǎo)體不動(dòng)，移動(dòng)U形磁鐵，導(dǎo)體中還能有電流嗎？（2）切割磁感線是指導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向必須與磁感線成90度角嗎？如果是銳角，鈍角行不行？發(fā)電機(jī)為什么能發(fā)電參考答案四、達(dá)標(biāo)訓(xùn)練1．B2．B3．D4．C5．A6．A7．線圈機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能解析：本題是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的另一種形式，即磁極運(yùn)動(dòng)，線圈不動(dòng)，線圈中也可產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此線圈相當(dāng)于電源。8．A．感應(yīng)電流磁場B．感應(yīng)電流方向與導(dǎo)體切割磁感線方向有關(guān)C．感應(yīng)電流方向不變D．平行9．本題可能的答案如：（1）導(dǎo)體ab向左或向右水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向相反；（2）導(dǎo)休ab斜向上或斜向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；（3）導(dǎo)體ab豎直上下運(yùn)動(dòng)（平行于磁感線）時(shí)，檢流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)；（4）保持導(dǎo)體ab不動(dòng)，磁體左右運(yùn)動(dòng)，檢流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)；（5）將開關(guān)斷開，無論ab怎樣運(yùn)動(dòng)，檢流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)。解析：本題是一道開放型試題，是對“探究導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流條件”實(shí)驗(yàn)過程的考查，解題時(shí)可從題中所提供的現(xiàn)象出發(fā)，拓展到實(shí)驗(yàn)過程中可能觀察到的其他各種現(xiàn)象——檢流計(jì)是否偏轉(zhuǎn)及偏轉(zhuǎn)方向的變化情況。我們可以從以下幾個(gè)方面思考：導(dǎo)體不動(dòng)，磁鐵運(yùn)動(dòng)；導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向不同；平行于磁感線、切割磁感線；改變磁感線方向等等。10．D11．（1）電磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)（2）因?yàn)楫?dāng)磁鐵向低處滑動(dòng)時(shí)，磁鐵穿過閉合線圈，線圈相對在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，此時(shí)，電流通過兩個(gè)二極管中的一個(gè)（二極管具有單向?qū)?/p>