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2019-2020年八年級科學下冊 第四章第二單元電動機、磁生電教案 浙教版 ［教學過程］ 一、重點： 1、磁場對電流有力的作用 2、直流電動機和交流發(fā)電機的工作原理 3、理解換向器的作用。 4、電磁感應現(xiàn)象及感應電流產生的條件，影響感應電流的方向的因素。 5、家庭電路 二、難點： 1、電磁感應現(xiàn)象 2、直流電動機和交流發(fā)電機的工作原理 3、家庭電路 三、知識要點： （一）磁場對電流的作用 1、磁場對通電直導線的作用： （1）當通電導體與磁場方向相垂直時，一定受到磁力的作用。 （2）受力方向與導體中的 方向和 方向有關。 2、磁場對通電線圈的作用。 當通電線圈平面與磁場方向 時（如下邊的 圖），磁場對通電線圈會產生磁力的作用，使之轉動。 3、應用：電動機 （1）工作原理：根據(jù)通電線圈在磁場中 轉動的原理制成的。 （2）結構：磁鐵（定子）、線圈（轉子）、 （兩個銅制半環(huán)）、電刷。 換向器作用：改變 ，使線圈在磁場中持續(xù)轉動。 （3）工作過程：（附：平衡位置：線圈平面與磁感線垂直的位置） 直流電動機工作原理 （a）ab和cd邊電流方向和受力方向如圖所示,線圈順時針方向轉動 （b）線圈在平衡位置，換向器兩半環(huán)和電刷恰好絕緣斷開,線圈中無電流 （c）ab邊和 cd 邊電流方向和受力方向和（a）相反，線圈繼續(xù)順時針方向轉動 （d）線圈又處在平衡位置，換向器兩半環(huán)和電刷斷開，線圈中無電流 （4）能量轉變： 能轉變?yōu)? 能。 （二）磁生電 1、電磁感應現(xiàn)象：閉合電路的一部分導體在磁場中作切割磁感線運動時，導體中就會產生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應現(xiàn)象。產生的電流叫感應電流。 2、感應電流的方向跟 方向、導體 方向有關。 3、電磁感應現(xiàn)象中的能量轉化：把 能轉化為 能。 4、應用：發(fā)電機 （1）原理：利用 現(xiàn)象來工作的。 （2）結構：圓環(huán)、電刷、線圈（定子）、磁鐵（轉子）。 （3）工作過程： 交流發(fā)電機工作原理 （a）線圈開始運動，ab邊向左運動，cd邊向右運動，導線沒有切割磁感線。線圈中沒電流 （b）線圈在前半周運動中，ab邊向下運動，cd邊向上運動，導線切割磁感線，線圈中有電流，外部電路電流方向為由A 到B （c）線圈轉過半周時，ab邊向右運動，cd邊向左運動,導線沒有切割磁感線，線圈中沒電流 （d）線圈在后半周運動中，ab邊向上運動， cd邊向下運動，導線切割磁感線，線圈中有電流，外部電路電流方向為由 B 到 A （三）家庭電路 組成：家庭電路由進戶線（零線、火線）、電能表、 、 插座、開關和燈座。 注：各盞電燈與插座必須 聯(lián)，電燈與控制它的開關應 聯(lián)。 （1）火線和零線可用 辨別。 （2）電能表： a. 電能表是測量 的儀器，讀數(shù)的單位為千瓦時或度 b. 電能表上標有 “220V 5 （20） A” 的字樣，其意義：正常使用的電壓為 220伏，標定（額定）電流為 5 安，最大允許電流為 20 安。 （3）熔斷器：保險絲 a. 作用：當電路中 時，保險絲會發(fā)熱而自動熔斷。 b. 材料：熔點較 、電阻率較 的金屬合金制成。 c. 選擇：使保險絲的額定電流 或 電路中正常工作時的電流。 （4）斷路器： 作用：當電路中的電流超過一定值時，斷路器會自動切斷電路，從而起到 和 的保護作用。 （四）安全用電： 對于人體的安全電壓不高于 伏。 【典型例題】 例1. 如圖所示這一實驗裝置可用來研究 。小月還想進一步探究通電導線受力方向與電流方向的關系，她具體的做法是 ； 為了探究通電導線受力方向與磁場方向的關系，她還應該如何做？ 。從這一系列實驗中我們可以得出什么結論？（寫明兩點） 。 分析：本題圍繞磁場、電流和受力的方向關系的知識點進行設計實驗。通電導體在磁場中受力方向與電流方向和磁感線方向均有關。故在設計實驗時應考慮采用控制變量法，具體的來說，在研究通電導線受力方向與電流方向的關系時，須保持磁感線方向前后不變；而在 探究通電導線受力方向與磁場方向的關系時，則應保持電流方向不變。若兩個同時發(fā)生改變的話，通電導體的受力方向反而不變。 答案：通電導體在磁場中的受力情況（或磁場對電流的作用）；保持磁場方向不變，改變電流的方向，觀察導線的運動方向；保持電流的方向不變，改變磁場的方向，觀察導線的運動方向；通電導體在磁場中會受到力的作用，其受力方向與磁場方向及磁感線方向有關。 例2. 關于換向器的作用，以下說法正確的是（ ） A. 直流電動機的換向器是將線圈中的直流電變成外電路的交流電 B. 當直流電動機的線圈剛過平衡位置時換向器能立即改變線圈中的電流方向 C. 直流發(fā)電機的換向器是將線圈中的交流電變成外電路中的直流電 D. 換向器的作用主要是能改變電流方向 分析與解：換向器，顧名思義它的作用是換向，是換電流的方向，換向器分別作用在直流發(fā)電機和直流電動機上；在直流電動機里的作用是當直流電動機的線圈剛過平衡位置時，立即改變線圈中的電流方向，在直流發(fā)電機上的作用是把轉動線圈里產生的交流電，經過換向作為直流電輸出。由此可見正確的選項是B、C、D，而選項A是錯誤的。 例3. 如圖所示的四個實驗裝置中，能說明發(fā)電機工作原理的是（ ） 分析：4個實驗涉及電流的磁場、磁場對電流（通電線圈或導線）的作用、電磁感應等三種科學現(xiàn)象，但如果從產生電流——供給電能的方式上的不同進行分類的話，很容易把它們分為兩大類：需要電源供電的，如B、C、D；不需要電源供電的，如A。而電磁感應是“自己”發(fā)電的，所以沒有電源也會產生電流，故答案為A。 拓展：列表比較電生磁（電流的磁場）、磁生電（即電磁感應）、磁場對電流的作用這三種現(xiàn)象的區(qū)別。 電生磁 磁場對電流的作用 電磁感應 發(fā)現(xiàn)者 原因 導體通電 導體通電 導體作切割磁感線運動 結果 通電導體周圍存在磁場 通電導體在磁場中受到 的作用而產生運動 閉合電路中產生 方向 磁場方向與 方向有關 磁力方向與 方向和 方向有關 電流方向與 方向和導體 有關 能量轉化 能轉化為磁場能 能轉化 為 能 能轉化 為 能 應用 電磁鐵 例4. 學習完電磁感應現(xiàn)象一課后，小明同學在實驗室組裝了如圖所示的實驗裝置來探究“什么情況下磁可以生電”圖中的ab是一根直銅線， ab 處于蹄形磁鐵的磁場中，下列情況中能使電流表的指針發(fā)生偏轉的是（ ） A. 閉合開關，導體ab向上運動 B. 斷開開關，導體 ab 向左運動 C. 閉合開關，導體 ab 向右運動 D. 斷開開關，導體ab向下運動 分析與解：產生感應電流的條件之一是電路必須閉合，因而在開關斷開的情況下，無論導體ab如何運動，電流表指針都不會偏轉，說明電路中沒有感應電流產生。在電路閉合的情況下，ab邊必須做切割磁感線運動，電路中才會有感應電流產生，而蹄形磁鐵兩磁極間的磁感線是從 N 極指向 S 極，即由下向上。因而導體 ab 沿上、下方向運動時，其運動方向與磁感線平行，不切割磁感線，不會產生感應電流。因而正確選項應為 C。 例5. 如下圖所示是電機示意圖，對于圖示的說法，正確的是 （ ） A. 圖中繪出的是直流電動機的示意圖，線圈正轉到平衡位置 B. 圖中繪出的是直流電動機的示意圖，線圈受到磁場力的作用而轉動 C. 圖中繪出的是交流發(fā)電機的示意圖，此時導線切割磁感線，線圈中產生感應電流 D. 圖中繪出的是交流發(fā)電機的示意圖，此時導線不切割磁感線，線圈中沒有電流 分析：電動機是利用通電線圈在磁場中的原理制成的，它的前提條件是通電，消耗了電能，獲得了機械能；而發(fā)電機是利用電磁感應現(xiàn)象制成的，它消耗了機械能，獲得了電能。本題外電路中有電源，故馬上可以斷定是電動機而不是發(fā)電機，又因為電流是由干電池來提供的，所以是直流電動機。平衡位置指的是線圈平面與磁感線垂直的位置，題中線圈平面與磁感線方向平行，此時ab、cd邊都受到磁力的作用，且方向不在同一直線上，所以整個線圈會轉動起來。 拓展：直流電動機與交流發(fā)電機的區(qū)別： 項 目 直流電動機 交流發(fā)電機 工作原理 通電線圈在磁場中轉動 電磁感應現(xiàn)象 構造 換向器 兩個銅滑環(huán) 電流方向 線圈 電流方向發(fā)生改變 交流電 外部電路 直流電 交流電 外部電路元件 直流電源 用電器（及電流表） 能量轉化 電能轉化為機械能 機械能轉化為電能 例6. 如圖，某家庭電路中安裝了準備接大功率用電器的插座，還專門配備了保險盒，請你將帶開關的白熾燈，帶熔斷器的插座接在家庭電路上。 分析：家庭電路連接時，保險絲（熔斷器）應串聯(lián)在火線上，火線應首先進開關，經過開關再進燈頭（否則開關斷開時，電燈就會直接與火線相連而帶電，易觸電），同時為了安全起見，燈泡的螺旋套應接在零線上，燈頭應與火線那端相連。 例7. 家里原來用電器都正常工作，當剛剛把臺燈的插頭插入插座時，室內電燈全部熄滅，其它用電器也停止工作，并且保險絲熔斷。發(fā)生這一現(xiàn)象的原因可能有幾種？ 分析和解：保險絲熔斷有兩種原因：一是電路中用電器的總功率過大；二是有短路。原來家里用電器都正常工作，說明原來電路中沒有故障。 （1）如果臺燈接入電路時開關是斷開的，那么臺燈并未工作，電路中總功率并未增加，保險絲熔斷不是由于功率過大引起，那么一個可能原因是臺燈插頭處有短路。短路引起保險絲熔斷。 （2）如果臺燈插入時其開關是閉合的，那么臺燈燈座內部有可能短路。 （3）還有一種情況可能是臺燈完好，但家里用電器已經有很大的總功率，把臺燈接入電路時其開關是閉合的，導致電路總功率過大。一般臺燈的功率不大，這一種原因造成保險絲熔斷的可能性較小。 例8. 某同學家中的 4 盞燈全部熄滅了，檢查保險絲發(fā)現(xiàn)并未燒斷，用測電筆測室內各處電路時，氖管都發(fā)光，該同學對故障做了下列四種判斷，其中正確的是（ ） A. 燈泡全部燒壞 B. 室內線路某處短路 C. 進戶線零線斷路 D. 進戶線火線斷路 分析和解：保險絲沒熔斷，說明電路沒有發(fā)生短路，而電燈不亮說明有斷路之處，用測電筆測室內各處電路時，氖管都發(fā)光說明進戶線的火線是完好的，并未斷路；若燈泡全部燒壞，那么室內的電路中有些地方測電筆會發(fā)光，而有些地方則不會發(fā)光，故本題的正確答案選C。 回顧：本題是家庭電路中常見的一種斷路現(xiàn)象，解決這類問題的關健是看測電筆的氖管是否發(fā)光。家庭電路的故障一般出現(xiàn)的問題是零線斷路；火線斷路；燈絲斷路；燈頭處電線短路；進戶線處電線相碰等，其中進戶線斷路時，所有的線上都不會有電；燈絲斷了時，火線上依然有電，而零線上則沒電；而燈頭處短路，則熔斷絲一定會熔斷；進戶線短路則家庭中電路會全部沒有電 例9. 在樓梯中間安裝的電燈，需要在樓梯的上、下兩頭都能控制它：當上樓梯時，能用下面的開關K1開燈，人上了樓梯以后，能用上面的開關K2關燈；當下樓梯時，能用K2開燈，用K1關燈。下面四個圖是用兩個單刀雙擲開關控制一盞燈的電路。則符合照明電路要求的是（ ） 分析：雙刀控制開關有三個觸點，其中一個是動觸點（如上圖中1），兩個是動觸點（如2、3），兩個雙刀控制開關可以看作是一個開關，連接時往往是內外兩個動觸點分別相連，如圖中K1的2與K2中的3相連，K1的3與K2中的2相連，兩條線呈平行?；鹁€應首先進開關，經過開關再進燈頭。故A、B均不正確，C選項中，當K2中的1與3相連時就容易導致短路。 答案：D 例10. 下列各種情況下，可能會發(fā)生觸電事故的是（ ） A. 兩手分別接觸電壓為 12 伏的汽車蓄電池兩端的正負極 B. 站在干燥的木梯上，用套著絕緣皮的鉗子去剪斷電線 C. 站在地面下，正確使用測電筆去測火線 D. 在清潔衛(wèi)生時，用濕布擦正在工作的用電器 分析和解：人觸電是因為有足夠大的電流流過人體，這個電流是由加在人體上的電壓和人體的電阻決定的，正常情況下，不高于 36 伏的電壓是安全的；干燥的木梯和絕緣皮的電阻遠遠大于人體的電阻，所以真正加在人體上的電壓是極微小的；而正常使用測電筆時，是安全的；故（A）、（B）、（C）都是錯誤的。濕布相當于導體，當某人站在地上用濕布擦正在工作的電器，濕布一旦觸及到火線（或與火線連接的導線的導體），就有 220伏的電壓加在人體上，從而使人觸電。故本題的正確答案是（D）。 回顧：觸電以人體而言主要是觸電電流過大而引起的，而通過人體電流的大小取決于加在人體兩端的電壓與人體自身的電阻值，不同的人具有的電阻值是不同的，因此觸電也是因人而異的。同時，觸電是人體直接或間接接觸火線引起的，人可能通過導體間接接觸到火線，引起觸電。 【模擬試題】（答題時間：50分鐘） 1. 我國供生產和生活用的交流電，頻率是50赫，每秒鐘電流方向改變次數(shù)是（ ） A. 25； B. 50； C. 100； D. 200. 2. 要改變直流電動機的轉向，可以（ ） A. 改變線圈中電流方向或改變磁感應線方向 B. 同時改變線圈中電流方向和磁感應線方向 C. 改變線圈中電流強度的大小 D. 將電源的兩極和磁體的兩極同時對調 3. 如圖，可以使電流表指針發(fā)生偏轉的情況是（ ） A. 開關 S 斷開，導體AB豎直向下運動 B. S 閉合．導體 AB豎直向上運動 C. S 斷開，導體AB從紙里向紙外運動 D. S閉合，導體AB從紙外向紙里運動 4. 關于直流發(fā)電機的電流，下列說法中正確的是（ ） A. 線圈中產生的電流是直流電，供給外部的也是直流電 B. 線圈中產生的電流是交流電，供給外部的也是交流電 C. 線圈中產生的電流是直流電，供給外部的是交流電 D. 線圈中產生的電流是交流電，供給外部的是直流電 5. 關干電磁感應現(xiàn)象，下列說法正確的是（ ） A. 電磁感應現(xiàn)象是由奧斯特首先發(fā)現(xiàn)的 B. 導體在磁場中運動，一定能產生感應電壓 C. 導體在磁場中做切割磁感線運動時，一定能產生感應電流 D. 不閉合導體在磁場中做切割磁感線運動，一定能產生感應電壓. 6. 在如圖所示的家庭電路中，連接正確的是（ ） 7.（1）在安裝直流電動機模型的實驗中，要增大電動機的轉速，下列方法中不可能達到目的是（ ） A. 增大電源電壓 B. 調換磁鐵的兩極 C. 增大線圈中的電流大小 D. 再增加一個磁體使該磁體產生的磁場與原有的磁場方向一致。 （2）如圖所示，當開關閉合時，直流電動機轉動。下列操作能使電動機轉速加快的是（ ） A. 把滑動變阻器的滑片向 A 端移動 B. 把滑動變阻器的滑片向 B 端移動 C. 把電源兩極對調 D. 把磁鐵的兩極位置對調 8. 某同學利用圖所示的閉合電路進行探究，發(fā)現(xiàn)當導體上下運動時，電表指針不動；當導體左右運動時，電表指針發(fā)生偏轉，而且當導體向左運動時，指針向左偏，導體向右運動時，指針向右偏。據(jù)此，以下判斷正確的是（ ） A. 這說明通電導體在磁場中要受到力的作用 B. 這說明電能轉化為機械能 C. 這說明閉合電路的一部分導體在磁場中運動就能產生電流 D. 這說明感應電流方向與導體運動方向有關 9. 一個矩形線圈懸掛在磁場方向保持一定的磁場中，通電后發(fā)現(xiàn)矩形線圈不發(fā)生偏轉。以下是小明同學對現(xiàn)象原因的分析或得出結果的幾種描述。其中正確的是（ ） A. 這說明了通電線圈在磁場中一定不受到力的作用 B. 線圈在磁場中受到力的作用，但原因可能是通電線圈的平面與磁場方向平行 C. 線圈在磁場中受到力的作用，但原因可能是通電線圈的平面與磁場方向垂直 D. 線圈上沒有安裝換向器。 10 .從進戶線到用電器之間應裝有閘刀開關、千瓦時計和熔斷器，安裝的正確順序是（ ） A. 千瓦時計、閘刀開關、熔斷器 B. 閘刀開關、千瓦時計、熔斷器 C. 閘刀開關、熔斷器、千瓦時計 D. 熔斷器、閘刀開關、千瓦時計 11. 如圖所示，電工檢查電路故障時，發(fā)現(xiàn)開關閉合后，燈L不亮，用測電筆測試A、B、C處時，發(fā)現(xiàn)三處都可使氖管發(fā)光，而測試D處時，氖管不發(fā)光，則故障可能是（ ） A. 火線和零線間短路 B .零線與進戶線斷開 C. C、D之間斷開 D. 燈L燈絲斷開 12. 下列關于電動機和發(fā)電機的幾種說法中其中正確的是（ ） A. 電動機是利用電磁感應現(xiàn)象制成的 B. 直流電動機的線圈中的電流是交流電 C. 發(fā)電機是利用通電線圈在磁場中轉動的現(xiàn)象制成的 D. 發(fā)電機是把電能轉化為機械能的機器 13. 在下列現(xiàn)象中，不可能引起家中保險絲熔斷的是（ ） A. 開關中的兩個線頭相碰 B. 電路中增加了大功率的用電器 C. 插座中的兩個線頭相碰 D. 室內電線絕緣皮損壞 14. 停在高壓輸電線上的鳥不會觸電，這是因為（ ） A. 鳥是絕緣體 B. 鳥的電阻大，對電流的承受能力強 C. 高壓線外面包有一層絕緣層 D. 鳥只停在一根電線上，兩爪間的電壓小 15. 如下圖所示，A圖中人甲站在干燥的木桌上，一直手接觸到火線；B圖中人乙站在干燥的木桌上，一直手接觸到火線，此時另有人丙站在地面上用手去拉乙。則關于甲、乙、丙三人是否觸電，正確的判斷是（ ） A. 甲、乙、丙三人都發(fā)生了觸電事故 B. 甲發(fā)生了觸電事故 C. 乙、丙二人只有乙發(fā)生了觸電事故 D. 乙、丙二人都發(fā)生了觸電事故 16. 如圖所示，在磁場中懸掛一根導體 ab ，把它的兩端跟電流表連接起來，合 上 開關，讓導線ab在磁場中左右運動起來，你會觀察到 ，說明 ，這種現(xiàn)象叫 ，這是由英國物理學家 經過十年不懈努力發(fā)現(xiàn)的，在這種現(xiàn)象中 能轉化為 能。它導致發(fā)電機的發(fā)明，實現(xiàn)了電能的大規(guī)模使用，我國興建的長江三峽發(fā)電機組，是通過 能轉化為電能。福州市即將建造的垃圾焚燒發(fā)電廠是將垃圾焚燒后獲得的 能最終轉化為電能。 17. 探究通電導線在磁場中的受力方向與什么因素有關時，一位同學做了如圖所示的甲、乙、丙三次實驗。圖中AB表示閉合電路的一部分導線，導線上的箭頭表示電流的方向，F(xiàn)表示導線受力方向，S、N表示蹄形磁鐵的南北極 （l）通過實驗甲和乙說明，通電導線在磁場中的受力方向與＿＿的方向有關。 （2）通過實驗甲和丙說明，通電導線在磁場中的受力方向與 的方向有關。 18. 直流電動機是利用 的原理制成的。它利用了 這個裝置來自動改變線圈中的電流方向，實現(xiàn)全連續(xù)轉動，實現(xiàn)將 能轉化為 能。 19. 我國交流電的周期是 秒，頻率是 赫茲，即1秒鐘內電流方向改變 次。 20. 在照明電路中，各盞燈之間、燈與插座、其它用電器間應該是 聯(lián)，開關與燈、用電器之間是 聯(lián)，而且開關要接在 線上。電能表的目的是測量電路中消耗的 安裝保險盒的作用是當電路中電流 時能自動切斷電路；保險絲是用電阻率較 而 熔點較 的合金絲制成的，選用時應使它的額定電流 或稍 電路中正常 工作時的電流。 21. 照明電路電壓是 ，對人安全的電壓是 ，安全用電的原則：不接觸 ，不靠近 . 22. 某研究所為了研究燈絲對白熾燈平均壽命的影響，做了如下實驗：保持燈泡內惰性氣體的壓強為0.1個大氣壓、鎢絲粗細為50微米，通過改變鎢絲中電流的大小來改變燈絲的溫度，測的燈泡的平均使用壽命與燈絲溫度及電流間的關系如下表所示 燈絲溫度（K） 電流（A） 平均使用壽命（小時） 2400 6.095 8000 2600 6.61 377 2800 7.48 29.5 3000 8.34 3.4 （1）分析實驗所的數(shù)據(jù)可以預測：在與上述實驗相同的條件下，鎢絲溫度在2200K時，其平均壽命應最接近于（ ） A. 50小時 B. 500小時 C. 8000小時 D. 16000小時 （2）簡述你作出上述預測的理由： 23. 現(xiàn)在小區(qū)居民樓里幾乎都有這樣的裝置：白天光線充足，樓道很明亮時，樓道照明燈是不亮的；到了晚上或者白天的陰雨天，光線很暗時，樓道中只要有聲音發(fā)出，照明燈就自動發(fā)光，過一會兒，照明燈又會自動熄滅。這樣的裝置既安全，又能夠節(jié)約用電，受到光和聲音的雙重控制，能根據(jù)需要工作。你知道這個裝置的電路嗎？給你一個電燈、一個光控開關、一個聲控延時開關，請你設計一個電路，將它接入照明電路中，達到以上的效果。 【試題答案】 1～5：CADBD 6、D 7、（1）B（2）A 8～10：DCA 11～15：CBADD 16、電流表指針發(fā)生偏轉；此時電路中有電流；電磁感應；法拉第；機械；電；機械；化學 17、（1）電流；（2）磁場 18、通電線圈在磁場中受力轉動；換向器；電；機械 19、0.02；50；100 20、并；串；火；電能；過大；大；低；等于；大于 21、220伏；不超過36伏；低壓帶電體；高壓帶電體 22、（1）D （2）從表中可推測到溫度越低、燈泡使用壽命越長。 23、