《第1節(jié) 磁生電的探索》導學案

《第1節(jié)磁生電的探索》導學案一、學習目標1、同學們要能夠說出磁生電現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的歷程，就像講一個有趣的故事一樣哦。2、能夠準確描述產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，這個就像給一個東西下定義一樣，要清楚明白。3、會通過實驗探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，這就像自己當小科學家做實驗?zāi)?。二、知識梳理（一）磁生電現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)之旅1、法拉第之前的探索在很久很久以前，人們就知道電和磁這兩個神奇的東西了。電可以讓東西發(fā)亮、發(fā)熱，磁可以吸引鐵制品。當時，好多科學家都在想啊，電和磁之間是不是有什么聯(lián)系呢？就像兩個好朋友，是不是能互相幫忙做點什么呢？有個叫奧斯特的科學家，他做了一個超級酷的實驗。他發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場，這就像發(fā)現(xiàn)了電這個小魔法師能變出磁這個小跟班一樣。這個發(fā)現(xiàn)可不得了，讓大家都興奮起來了，都在想那磁能不能產(chǎn)生電呢？這就像大家發(fā)現(xiàn)了A能變成B，就想B能不能變成A呢？好多科學家都開始嘗試讓磁產(chǎn)生電，可是都失敗了。這就像大家都想打開一扇神秘的門，但是試了好多鑰匙都不對。2、法拉第的偉大發(fā)現(xiàn)這時候，我們的大英雄法拉第出場了。法拉第呀，他特別有耐心，就像一個執(zhí)著的尋寶者。他做了好多好多的實驗。他用了各種各樣的磁鐵和線圈。有時候把磁鐵放進線圈里，有時候又把線圈在磁鐵周圍移動。就像你在一個神秘的盒子里，不斷地擺弄里面的小物件，想找到打開秘密的機關(guān)。終于，在1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了磁生電的現(xiàn)象。他發(fā)現(xiàn)當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化的時候，電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。這就像找到了打開那扇神秘大門的正確鑰匙一樣。（二）產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1、閉合電路同學們，首先這個電路得是閉合的哦。就像一個圓圈，要是有個缺口就不行啦。比如說，我們可以想象一個小火車的軌道，要是軌道斷了，小火車（電流）就跑不起來啦。所以閉合電路是產(chǎn)生感應(yīng)電流的一個重要條件呢。2、磁通量的變化那什么是磁通量呢？磁通量就像是有多少磁的力量穿過了一個面。比如說，有一堆小磁精靈，它們穿過一個圈圈（線圈所在的面），如果這個穿過的小磁精靈的數(shù)量發(fā)生了變化，就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。磁通量的變化可以有好幾種情況哦。第一種情況是磁場的強弱發(fā)生變化。就像一群小螞蟻（代表磁場），有時候多有時候少地經(jīng)過一個地方。比如一個電磁鐵，當你改變它的電流大小，它產(chǎn)生的磁場強弱就變了，要是有個閉合線圈在旁邊，就可能產(chǎn)生感應(yīng)電流啦。第二種情況是線圈的面積發(fā)生變化。想象一下，那個小圈圈（線圈）一會兒變大一會兒變小，就像一個會伸縮的呼啦圈。如果這個呼啦圈在磁場里伸縮，磁通量就會變化，也可能產(chǎn)生感應(yīng)電流呢。第三種情況是線圈和磁場的夾角發(fā)生變化?？梢园丫€圈想象成一個小扇子，磁場是一陣風。當你轉(zhuǎn)動小扇子，小扇子和風的夾角變了，磁通量也會變化，就可能產(chǎn)生感應(yīng)電流啦。三、學習活動（一）故事分享會1、同學們分成小組，每個小組分享一個在探索過程中的小故事。可以是科學家的故事，也可以是自己想象如果自己是科學家會遇到的困難。2、老師會在小組間走動，聽聽大家的故事，并且給每個小組一些小建議，比如怎樣把故事講得更有趣。（二）實驗探究1、實驗器材準備我們需要準備好條形磁鐵、螺線管、電流表、導線等器材。這就像準備好做菜的食材一樣重要哦。2、實驗步驟第一步，連接好電路，讓螺線管和電流表組成一個閉合電路。這就像搭好一個小舞臺，準備看表演啦。第二步，拿著條形磁鐵靠近螺線管，慢慢地移動，觀察電流表的指針變化。這時候就像在探索神秘寶藏一樣，要仔細觀察每一個小變化。如果電流表的指針動了，就說明產(chǎn)生了感應(yīng)電流哦。第三步，改變條形磁鐵的運動方向，再觀察電流表指針的變化。這就像換了一種探索的方式，看看結(jié)果會不會不一樣呢。第四步，保持條形磁鐵不動，改變螺線管的面積（可以用一個可伸縮的螺線管哦），看看電流表指針的情況。這就像給小舞臺換了個造型，看看還能不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。第五步，把螺線管轉(zhuǎn)動一下，改變它和磁場的夾角，再看看電流表指針的變化。這就像調(diào)整演員的姿勢，看看對表演有什么影響。3、實驗記錄與分析同學們要把每次實驗的情況記錄下來，就像寫日記一樣。記錄下條形磁鐵的運動情況、螺線管的變化情況以及電流表指針的變化情況。然后分析這些記錄，看看哪些情況下產(chǎn)生了感應(yīng)電流，哪些情況沒有，這就像破案一樣，找出規(guī)律。（三）討論與交流1、每個小組根據(jù)自己的實驗結(jié)果進行討論。討論為什么在某些情況下會產(chǎn)生感應(yīng)電流，而在其他情況下不會。這就像大家一起商量為什么這個游戲有時候能贏有時候會輸一樣。2、然后每個小組派一個代表來和全班同學分享自己小組的討論結(jié)果。其他小組的同學可以提問或者補充，這就像一場有趣的知識大討論。四、學習指導（一）問題啟發(fā)1、當我們把條形磁鐵快速插入螺線管和慢慢插入螺線管的時候，電流表指針的擺動幅度有什么不同呢？這就像跑步的時候，快跑和慢跑對結(jié)果有什么影響呢？2、如果我們把螺線管換成一個不規(guī)則形狀的線圈，還會產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？這就像把一個方形的盒子換成一個圓形的盒子，里面的東西還會不會一樣呢？3、在實驗中，我們怎么知道是磁通量的變化導致了感應(yīng)電流的產(chǎn)生，而不是其他因素呢？這就像在一群嫌疑人里找出真正的罪犯一樣困難呢。（二）提示1、對于電流表指針擺動幅度的問題，同學們可以想想感應(yīng)電流的大小和磁通量變化的快慢有什么關(guān)系。就像水流的大小和水龍頭打開的快慢有關(guān)系一樣。2、對于不規(guī)則形狀線圈的問題，大家要記住只要是閉合電路，并且磁通量發(fā)生變化就可能產(chǎn)生感應(yīng)電流，不管線圈是什么形狀的。這就像不管是圓形的碗還是方形的碗，只要能裝東西就行。3、對于確定是磁通量變化導致感應(yīng)電流產(chǎn)生的問題，同學們可以通過控制變量法來思考。每次只改變一個因素，看看對感應(yīng)電流有什么影響，就像每次只換一種調(diào)料做菜，看看菜的味道有什么變化一樣。五、鞏固練習（一）選擇題1、下列關(guān)于磁生電現(xiàn)象的說法正確的是（）A.只要有磁場就會產(chǎn)生感應(yīng)電流B.只要閉合電路中的磁通量發(fā)生變化就會產(chǎn)生感應(yīng)電流C.只有當磁場很強的時候才會產(chǎn)生感應(yīng)電流D.只有當閉合電路的面積很大的時候才會產(chǎn)生感應(yīng)電流答案：B解析：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是閉合電路中的磁通量發(fā)生變化，而不是只要有磁場就行，A選項錯誤；也不是磁場強或者閉合電路面積大就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，C和D選項錯誤。2、一個閉合線圈在磁場中運動，下列哪種情況會產(chǎn)生感應(yīng)電流（）A.線圈平行于磁場方向平移B.線圈垂直于磁場方向平移C.線圈繞著垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動D.線圈在磁場中靜止不動答案：C解析：線圈平行或垂直于磁場方向平移時，磁通量不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，A和B選項錯誤；線圈繞著垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動時，磁通量會發(fā)生變化，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，C選項正確；線圈靜止不動時，磁通量不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，D選項錯誤。（二）簡答題1、請描述一下法拉第發(fā)現(xiàn)磁生電現(xiàn)象的過程，并且說說他的發(fā)現(xiàn)對我們現(xiàn)在的生活有什么影響。答案：法拉第經(jīng)過長時間的實驗探索，用磁鐵和線圈不斷嘗試不同的組合方式。他在1831年發(fā)現(xiàn)當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。他的發(fā)現(xiàn)對我們現(xiàn)在的生活影響非常大。例如，發(fā)電機就是利用磁生電的原理制成的，它為我們提供了電能，讓我們的電燈能亮、電器能工作；還有變壓器也是基于這個原理，可以改變電壓，使得電能能夠高效地傳輸和分配。2、有一個閉合的金屬圓環(huán)，在一個均勻變化的磁場中，圓環(huán)的面積為S，磁場的磁感應(yīng)強度隨時間的變化率為\（k\）（＼（k＝＼frac{＼DeltaB}｛＼Deltat}＼）），求圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小。答案：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律\（E＝n\frac{＼Delta\varPhi}｛＼Deltat}＼），對于單匝線圈\（n＝1\），磁通量\（＼varPhi=BS\），＼（＼Delta\varPhi＝S\DeltaB\），已知\（＼frac{＼DeltaB}｛＼Deltat}＝k\），所以感應(yīng)電動勢\（E＝S\timesk\）。（三）實驗分析題1、在做磁生電的實驗時，小明發(fā)現(xiàn)當他把條形磁鐵插入螺線管的速度不同時，電流表指針的擺動幅度也不同。請解釋這個現(xiàn)象。答案：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律\（E＝n\frac{＼Delta\varPhi}｛＼Deltat}＼），當條形磁鐵插入螺線管時，磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，進而產(chǎn)生感應(yīng)電流。插入速度不同，意味著磁通量變化的快慢不同，也就