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1.1《磁生電的探索》教案
教學(xué)目標(biāo):
1.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過(guò)程,體會(huì)人類探索自然規(guī)律時(shí)表現(xiàn)出的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神;
2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)與探究理解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。
教學(xué)重點(diǎn):探究磁生電的原因。
教學(xué)難點(diǎn):解決問(wèn)題的猜想和探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。
教學(xué)過(guò)程:
1.問(wèn)題引入:電與我們的日常生活息息相關(guān)。請(qǐng)同學(xué)們大膽地設(shè)想一下:假如這個(gè)“地球村”沒(méi)有電,人類將會(huì)是一種什么樣的情景?正當(dāng)我們玩電腦游戲正酣、看足球世界杯電視實(shí)況轉(zhuǎn)播之時(shí),突然停電了,我們會(huì)多么的懊喪!在前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)電流的磁效應(yīng),那么請(qǐng)同學(xué)們回顧一下,丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特(H.C.Oers
2、ted 1777—1851)是如何發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的呢?我們知道奧斯特于1820年4月安排了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn):他用一個(gè)小的伽伐尼電池,讓電流通過(guò)直徑很小的鉑絲,鉑絲下放置了一個(gè)封閉在罩中的小磁針,將導(dǎo)線和磁針都沿磁子午線方向平行放置,接通電源,發(fā)現(xiàn)小磁針向垂直于導(dǎo)線的方向偏轉(zhuǎn)過(guò)去。從而發(fā)現(xiàn)電流可以在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),這就是著名的電流的磁效應(yīng)。奧斯特的這一發(fā)現(xiàn)宣告了統(tǒng)治物理學(xué)家長(zhǎng)達(dá)200多年之久的“電和磁的分立性”觀點(diǎn)的破滅。揭開(kāi)了關(guān)于電和磁之間聯(lián)系的研究序幕,普遍引起了這種對(duì)稱的思考:能不能用磁體使導(dǎo)線中產(chǎn)生出電流?那么磁石是如何產(chǎn)生電的呢?學(xué)習(xí)了本節(jié)內(nèi)容,這個(gè)問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。
2.磁生電的探索歷程
3、:(簡(jiǎn)要介紹,以防影響后面學(xué)生探究)
下面簡(jiǎn)要介紹幾個(gè)重要人物在這方面的貢獻(xiàn)。
(1)菲涅耳(A.J.Fresnel,1788—1827,法國(guó)物理學(xué)家)的貢獻(xiàn):在奧斯忒公布他的發(fā)現(xiàn)不久,菲涅耳就宣稱他把磁鐵放在螺旋線圈里,能夠成功地由磁產(chǎn)生出電。但是當(dāng)其他科學(xué)家按照這樣做時(shí),卻沒(méi)能產(chǎn)生出電,但是菲涅耳的這一發(fā)現(xiàn)卻啟發(fā)了安培于1821年著手于這一方面的探索。
(2)安培(A.M.Ampere,1775—1836),法國(guó)學(xué)家安培設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn):他將一個(gè)多匝線圈固定在豎直平面上,在這個(gè)線圈的內(nèi)部的同一豎直平面懸掛一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合線圈。他設(shè)想,當(dāng)固定線圈中通以強(qiáng)電流時(shí),懸掛的閉合線圈中也會(huì)
4、產(chǎn)生某種電流而出現(xiàn)磁性;這時(shí)如果用一個(gè)強(qiáng)磁鐵接近它,就會(huì)使中間的可動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。由于他只是在穩(wěn)態(tài)情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),所以未能探測(cè)到這種現(xiàn)象。
(3)科拉頓(D.Colladen,1802—1892):瑞士物理學(xué)家科拉頓將一塊磁鐵在線圈中移動(dòng),試圖在螺線管中產(chǎn)生出電流。為避免磁鐵對(duì)電流計(jì)的指針產(chǎn)生影響,他用一根很長(zhǎng)的導(dǎo)線把螺線管和電流計(jì)連接起來(lái),并把電流計(jì)放在隔壁的房間里。實(shí)驗(yàn)時(shí),他將磁鐵分別插入和拔出螺線管,然后再跑到隔壁房間觀察電流計(jì)的擺動(dòng)情況。但不管他跑的多快,始終沒(méi)有看到電流計(jì)的偏轉(zhuǎn)。
(4)亨利(J.Henry , 1797—1878)美國(guó)科學(xué)家亨利于1830年暑期,在研究繞有不同長(zhǎng)
5、度導(dǎo)線的電磁鐵所產(chǎn)生的磁力大小時(shí),把一個(gè)線圈與電流計(jì)相連,當(dāng)線圈放在蹄形電磁鐵的兩極之間,當(dāng)他給電磁鐵通電時(shí),電流計(jì)指針出現(xiàn)了擺動(dòng),斷開(kāi)電源時(shí),電流計(jì)指針向相反方向擺動(dòng)。由于新學(xué)期開(kāi)學(xué),他不得不停止了這一研究,因而錯(cuò)過(guò)了發(fā)表這一成果的時(shí)機(jī),被譽(yù)為離發(fā)現(xiàn)“磁生電”現(xiàn)象只有一步之遙的人。
(5)法拉第(M.Farad 1791—1867)英國(guó)物理學(xué)家法拉第自1821年就開(kāi)始了磁生電的研究,他用強(qiáng)磁鐵靠近閉合線圈,想在閉合線圈中產(chǎn)生出電流,均遭到失敗,但他毫不氣餒,仍然堅(jiān)定地進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn),經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的試驗(yàn),終于于831年發(fā)現(xiàn)了磁生電的現(xiàn)象。
3.磁生電的條件:(引導(dǎo)學(xué)生自主探究)
問(wèn)題:磁是如
6、何生點(diǎn)的?磁生電的條件是什么?
探究:
每張實(shí)驗(yàn)桌上需要提供儀器:①蹄形磁鐵,②條形磁鐵,③線圈(一組),④導(dǎo)體棒,⑤靈敏電流計(jì),⑥滑線變阻器,⑦干電池,⑧導(dǎo)線,⑨物理支架,⑩開(kāi)關(guān)等。
探究過(guò)程:
(1) 學(xué)生分組(4-6人)
(2) 各組提出猜想
(3) 根據(jù)現(xiàn)有儀器至少設(shè)計(jì)兩套實(shí)驗(yàn)方案
(4) 學(xué)生可能設(shè)計(jì)出的方案:
序號(hào)
所用儀器
電路圖
操作
1
條形磁鐵
線圈(單個(gè))
靈敏電流計(jì)
導(dǎo)線
條行磁鐵在線圈中迅速插入和拔出。
2
靈敏電流計(jì)
線圈
干電池
導(dǎo)線
開(kāi)關(guān)
合上開(kāi)關(guān)K,將小線圈在大線
7、圈中迅速插入和拔出;將小線圈插入大線圈中,開(kāi)關(guān)K合上與短開(kāi)瞬間。
3
蹄形磁鐵
導(dǎo)體棒
靈敏電流計(jì)
物理支架
導(dǎo)線
?
?
?
導(dǎo)體棒在蹄形磁鐵中快速移動(dòng)。
4
靈敏電流計(jì)
線圈
干電池
滑動(dòng)變阻器
導(dǎo)線
開(kāi)關(guān)
合上開(kāi)關(guān)K,將小線圈在大線圈中迅速插入和拔出;將小線圈插入大線圈中,開(kāi)關(guān)K合上與短開(kāi)瞬間;將小線圈插入大線圈中,合上開(kāi)關(guān),滑動(dòng)變阻器的阻值迅速增大和減小。
……
……
……
……
(5) 選擇和組裝儀器
(6) 進(jìn)行實(shí)驗(yàn),檢驗(yàn)猜想
(7) (成功)總結(jié)歸納
(不成功)分析原因——重新猜想和設(shè)計(jì)方案
8、并進(jìn)行檢驗(yàn)
(8) 匯報(bào)各組結(jié)論
(9) 交流探究方案并提出改進(jìn)建議
(10) 教師引導(dǎo)學(xué)生分析在電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的歷程中物理學(xué)家們成敗的原因。
4.總結(jié):
(1)磁生電的條件:重要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生電流。
(2)本質(zhì):穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。
(3)電磁感應(yīng)現(xiàn)象:因磁通量變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
(4)感應(yīng)電流:電磁感應(yīng)現(xiàn)象中所產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。
5.布置作業(yè):
(1)利用課外時(shí)間每位同學(xué)至少再設(shè)計(jì)出兩套更加精妙的電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)方案,并在予以驗(yàn)證。
(2)練習(xí)
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