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1.1《磁生電的探索》教案
教學目標:
1.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程,體會人類探索自然規(guī)律時表現(xiàn)出的科學態(tài)度和科學精神;
2.通過實驗與探究理解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。
教學重點:探究磁生電的原因。
教學難點:解決問題的猜想和探究實驗方案的設(shè)計。
教學過程:
1.問題引入:電與我們的日常生活息息相關(guān)。請同學們大膽地設(shè)想一下:假如這個“地球村”沒有電,人類將會是一種什么樣的情景?正當我們玩電腦游戲正酣、看足球世界杯電視實況轉(zhuǎn)播之時,突然停電了,我們會多么的懊喪!在前面我們已經(jīng)學習過電流的磁效應(yīng),那么請同學們回顧一下,丹麥物理學家奧斯特(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月安排了這樣一個實驗:他用一個小的伽伐尼電池,讓電流通過直徑很小的鉑絲,鉑絲下放置了一個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)過去。從而發(fā)現(xiàn)電流可以在其周圍產(chǎn)生磁場,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)治物理學家長達200多年之久的“電和磁的分立性”觀點的破滅。揭開了關(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?學習了本節(jié)內(nèi)容,這個問題就會迎刃而解。
2.磁生電的探索歷程
3、:(簡要介紹,以防影響后面學生探究)
下面簡要介紹幾個重要人物在這方面的貢獻。
(1)菲涅耳(A.J.Fresnel,1788—1827,法國物理學家)的貢獻: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。但是當其他科學家按照這樣做時,卻沒能產(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),法國學家安培設(shè)計了這樣一個實驗:他將一個多匝線圈固定在豎直平面上,在這個線圈的內(nèi)部的同一豎直平面懸掛一個可以轉(zhuǎn)動的閉合線圈。他設(shè)想,當固定線圈中通以強電流時,懸掛的閉合線圈中也會
4、產(chǎn)生某種電流而出現(xiàn)磁性;這時如果用一個強磁鐵接近它,就會使中間的可動線圈轉(zhuǎn)動起來。由于他只是在穩(wěn)態(tài)情況下進行實驗,所以未能探測到這種現(xiàn)象。
(3)科拉頓(D.Colladen,1802—1892):瑞士物理學家科拉頓將一塊磁鐵在線圈中移動,試圖在螺線管中產(chǎn)生出電流。為避免磁鐵對電流計的指針產(chǎn)生影響,他用一根很長的導(dǎo)線把螺線管和電流計連接起來,并把電流計放在隔壁的房間里。實驗時,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的擺動情況。但不管他跑的多快,始終沒有看到電流計的偏轉(zhuǎn)。
(4)亨利(J.Henry , 1797—1878)美國科學家亨利于1830年暑期,在研究繞有不同長
5、度導(dǎo)線的電磁鐵所產(chǎn)生的磁力大小時,把一個線圈與電流計相連,當線圈放在蹄形電磁鐵的兩極之間,當他給電磁鐵通電時,電流計指針出現(xiàn)了擺動,斷開電源時,電流計指針向相反方向擺動。由于新學期開學,他不得不停止了這一研究,因而錯過了發(fā)表這一成果的時機,被譽為離發(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)英國物理學家法拉第自1821年就開始了磁生電的研究,他用強磁鐵靠近閉合線圈,想在閉合線圈中產(chǎn)生出電流,均遭到失敗,但他毫不氣餒,仍然堅定地進行各種實驗,經(jīng)過無數(shù)次的試驗,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)學生自主探究)
問題:磁是如
6、何生點的?磁生電的條件是什么?
探究:
每張實驗桌上需要提供儀器: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,⑥滑線變阻器,⑦干電池,⑧導(dǎo)線,⑨物理支架,⑩開關(guān)等。
探究過程:
(1) 學生分組(4-6人)
(2) 各組提出猜想
(3) 根據(jù)現(xiàn)有儀器至少設(shè)計兩套實驗方案
(4) 學生可能設(shè)計出的方案:
序號
所用儀器
電路圖
操作
1
條形磁鐵
線圈(單個)
靈敏電流計
導(dǎo)線
條行磁鐵在線圈中迅速插入和拔出。
2
靈敏電流計
線圈
干電池
導(dǎo)線
開關(guān)
合上開關(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,開關(guān)K合上與短開瞬間。
3
蹄形磁鐵
導(dǎo)體棒
靈敏電流計
物理支架
導(dǎo)線
?
?
?
導(dǎo)體棒在蹄形磁鐵中快速移動。
4
靈敏電流計
線圈
干電池
滑動變阻器
導(dǎo)線
開關(guān)
合上開關(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,開關(guān)K合上與短開瞬間;將小線圈插入大線圈中,合上開關(guān),滑動變阻器的阻值迅速增大和減小。
……
……
……
……
(5) 選擇和組裝儀器
(6) 進行實驗,檢驗猜想
(7) (成功)總結(jié)歸納
(不成功)分析原因——重新猜想和設(shè)計方案
8、并進行檢驗
(8) 匯報各組結(jié)論
(9) 交流探究方案并提出改進建議
(10) 教師引導(dǎo)學生分析在電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的歷程中物理學家們成敗的原因。
4.總結(jié):
(1)磁生電的條件:重要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就會產(chǎn)生電流。
(2)本質(zhì):穿過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)利用課外時間每位同學至少再設(shè)計出兩套更加精妙的電磁感應(yīng)實驗方案,并在予以驗證。
(2)練習
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