教科版九年级物理上册第八章电磁相互作用及应用

第八章 电磁相互作用及应用 1. 电磁感应现象 知识和技能 过程与方法 通过 经历探究“磁生电”的过程，培养学生进行逆向思维和发散思维的能力。 情感态度价值观 通过向学生介绍法拉第的生平，培养学生锲而不舍、坚忍不拔的思想品质。 （ 1 ）理解电磁感应现象。 （ 2 ）了解感应电流的方向与导体的运动方向及磁场的方向有关。 实验探究“磁如何生电”。 本节重点 本节难点 电磁感应 实验的设计方案和制作小发电机。 如果把电源“ +” 极与导线连接，可观察到的现 象是 ___________, 断开电路则可观察到 _______________ 。 N S 磁 电 ? 奥斯特实验 实验的结论 英国科学家法拉第经过 10 年的研究，在 1831 年发现了磁生电的条件和规律，实现了他利用磁场获得电流的愿望。 法拉第发现了磁生电，导致了电能的大规模生产和利用，开辟了电气化的新纪元 一、电磁感应 1. 产生持续电流的条件 一是需要电源 二是电路是通路 2. 怎样才能从磁场中获得电流 ? G G0 G1 研究电磁感应 先闭合开关，看是否有电流？ 操作方法 现象（电流表） 结论 将电路中一部分导体垂直磁感线放在磁场中 导体不动 导体沿磁感线方向运动 导体垂直磁感线方向向右运动 导体垂直磁感线方向向左运动 不偏转 无电流 不偏转 无电流 不偏转 无电流 偏转 有电流 偏转 有电流 探究产生电流的条件 结论 1 、导体要做 切割 磁感线运动。 2 、做切割磁感线运动的只能是闭合电路的 一部分导 体 。 产生感应电流的条件 感应电流方向 磁极方向不变，改变导体运动方向，电流方向改变！ 电磁感应： 闭合电路 的 一部分导体 在磁场里 做切割磁感线运动 时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应。 感应电流：由于电磁感应产生的电流就叫做感应电流 电流中感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场的方向有关 思考 如果在电路中再并联一只电压表，此时电路断开，再重做导体在磁场中作垂直于磁感线方向的运动，电流表与电压表的变化？ 现象：电流表指针不偏转 电压表 指针偏转 表明：电路中无电流，有电压 结论 如果电路不闭合，导体作切割磁感线运动时，导体不会产生感应电流，但导体两端产生感应电压 磁感应现象的能量转化 : 在 电磁感应现象中，用机械力移动导体，使其做切割磁感线运动，消耗了机械能，但在闭合电路中产生了电流，获得了电能，实现了从机械能转化为电能。 感应电流的大小 提出问题： 感应电流的大小与那些因素有关 建立假设： 1. 导线切割磁感线的速度大小 2. 导线切割磁感线的方向 3. 永磁体的强度 4. 切割导线的条数 5. 切割的有效长度 感应电流的大小 与哪些 因素有关 进行实验： 1. 导线切割磁感线速度大 2. 导线切割磁感线的方向 3. 永磁体的强度 4. 切割导线的条数 5. 切割的有效长度 偏转大 垂直偏转大 强度大偏转大 长度大偏转大 学到了什么？ 1 、 1831 年，法拉第发现：电磁感应。 2 、产生感应电流条件：导体部分做切割磁感线运动；电路闭合。 3 、感应电流方向：与导体做切割磁感线运动方向和磁场方向有关。 4 、能量转化：机械能转化电能。 1. 产生感应电流的条件是（ ） A. 导体在磁场中运动 B. 导体在磁场中做切割磁感线运动 C. 闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动 D. 闭合导体在磁场中做切割磁感线运动 C 课堂练习 3 . 感应电流的方向与 和 导体切割磁感线运动方向 有关。   2 . 导体在磁场里做切割磁感线运动，导体的两端将产生 ___________ 。 感应电压 4 . 在电磁感应现象中，导体做切割磁感线运动时，产生 了 _________ 。由此可见，在电磁感应现象中， 能 转化为 ____ 能 。 磁场方向 感应电流 机械 电 5. 改变感应电流的方向的是（ ）   A ．同时改变磁场方向和导体切割磁感线的的运动方向   B ．保持导体切割磁感线运动的方向不变，改变磁场方向   C ．将磁场方向和切割磁感线的导体的运动方向都不改变   D ．增加切割磁感线的导线的长度   B 6. 下列有关电磁现象的说法正确的是（ ） A ．电磁感应现象中电能转化为机械能 B ．感应电流方向与磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关 C ．奥斯特实验说明导体周围存在磁场 D ．电铃工作时，机械能转化为电能 B 卫星悬绳发电实验 1992 年和 1996 年，在 美国 航天飞机 “ 阿特兰蒂斯 ”号上进行过一 项卫星 悬绳发电实验：航天飞机在赤道上空 圆形轨道 上由西向东飞行，速度为 7.5km ／ s ， 地磁场 在航天飞机飞行轨道处的磁感强度 B≈0.50×10 － 4 T 。从航天飞机上发射出的一颗卫星，携带一根长 L ＝ 20km 的金属悬绳与航天飞机相连。航天飞机和卫星间的这条悬绳方向沿地球径向并指向地心。悬绳电阻 约 r ＝ 800Ω ，由绝缘层包裹，结果在绳上产生的 电流强度 约 I ＝ 3A 。 课 堂导学 1 ．法拉第的发现 (1) 实验探究：导体在磁场中产生电流的条件 演示课本图 8-1-2 的实验 。 让学生观察现象得出 实验表明 ： 电路 的 导体在 时 ，导体中就会产生 ， 这种现象叫做 。 所产生的电流叫 。 闭合 一部分 磁场 中做切割磁感线运动 电流 电磁感应 感应电流 (2 ) 演示 实验 : ① 保持磁场的方向不变，改变导体的运动方向，观察电流表指针偏转情况。 ② 保持导体的运动方向不变，改变磁场的方向，观察电流表指针偏转情况 实验表明：感应电流的方向与 的 方向 以及 方向都有关系。 磁场 导体的运动 (3 ) 由 刚才的实验我们可归纳产生感应电流的条件：一是电路必须是 的 。 二是导体必须在 中做 。 (4). 电磁感应现象中， 能 转化为 能 。根据这个现象的原理，人类发明了 。 闭合 磁场 切割磁感线运动 机械 电 电动机 课 堂练 习   1 ． 在如图 所示 的实验装置中，当移动导体棒 ab 左右运动时，能观察到电流计指针发生偏转。这一现象是 ，可制成的设备是 。 电磁感应 发电机 2. 子清在探究怎样产生感应电流的实验中，设计了如图 2 所示的实验装置。 （ 1 ）将磁体向右插入螺线管中时 ，观 察到灵敏电流计的指针向右偏转 ，由 此可知：闭合电路中的 部分 导体做 时 产生电流。 （ 2 ）将磁体从螺线管中向左拔出时，会观察到灵敏电流计的指针向 偏转 （选填“左”或“右”）。　　 （ 3 ）通过前两步实验，可得出感应电流的方向 与 方向有关。 （ 4 ）利用此实验原理可制成 。   切割磁感线运动 左 导体 运动 发电机 3 ．如 图所 示是一手压电筒，按压手柄，塑料齿轮带动线圈内磁性飞轮高速旋转，使灯泡发光。下列四图中与这一过程的工作原理相同的 是 （ ） B A B C D 4 ．如 图是 关于电磁现象的四个实验，下列说法正确的 是 （ ） A ．图甲实验是研究同种电荷相互排斥　 B ．图乙实验是研究通电导线周围存在磁场　 C ．图丙实验是研究电磁感应现象　 D ．图丁实验是研究电磁铁磁性强弱与那些因素有关 B 第八章 电磁相互作用及应用 2. 磁场对电流的作用 1. 丹麦物理学家 ________ 首先发现了电流周围存在磁场，英国物理学家 ________ 首先发现了电磁感应现象。 2. 电磁感应： _____ 电路 的一部分导体在磁场里 做 ___________ 运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫 ________ 。 产生的电流就叫做 ____________ 。 3. 电流中感应电流的方向与导体切割磁感线的 _________ 和 _____________ 有关 。 奥斯特 法拉第 闭合 切割磁感线 电磁感应 感应电流 运动方向 磁场的方向 4. 发电机的主要构造分成 ______ 和 ______ 两部分 , 利用 _____________ 发明了发电机，实现了 ________ 能转化为电能。 5. 交流电是 _____ 和 ______ 在周期改变的电流。我国电网的交流电频率是 ________ ，意思电流 1 秒内周期性变化 _____ 次。 定子 转子 电磁感应 现象 机械 方向 大小 50Hz 50 电磁感应现象 在磁场中，特定条件下，机械能可以转化电能 在磁场中，特定条件下，电能可以转化为机械能吗？ 生活中有这样的用电器吗？ 想一想 电脑 主板 风扇 洗衣机 电动车 这些电器的主要部件是什么？ 电动机 猜想与假设 电动机的转动可能 是线圈 受到磁场作用的缘故 . 设计方案 先 研究一根通电导线放在磁场中 , 观察它的运动。 磁场对电流的作用 实验探究 磁场对电流的作用 通电导线能在磁场中动起来吗 ? 通电导线如果能在磁场中动起来，那么运动方向与什么有关系？ 实验 探究一 实验 探究二 1. 通电导线在磁场中受到 ___ 的 作用。 2. 通电导线在磁场中受到力的方向和 _________ 、 ________ 有关。 3. 只改变 ________ 或 __________ ， 通电导线受到力的方向 ____, 如果同时改变电流方向和磁场方向则受到力的方向 ________ 。 力 电流 方向 磁场方向 电流方向 磁场方向 改变 不改变 实验表明： S N N S N S I I I F F F A B C 结论 思考 : 假如不是一根通电导线而是一个通电线圈放在磁场中又会怎样 ? 磁场对通电线圈的作用 N I F F S 通电线圈在磁场中会发生转动 A B C D 分析 N F F S 但是 当线圈的平面与磁场垂直时，就会停止转动 …… A B C D 线圈平面和磁感线垂直时 , 这个位置叫平衡位置 N S F F 如果在线圈靠惯性越过平衡位置的瞬间，不改变其中的电流方向 …… 线圈将会反向转动回去 A B C D 改变电流方向 N S F F 如果在线圈靠惯性越过平衡位置的瞬间，立刻改变其中的电流方向或者失去电流 …… 线圈就会继续转动下去 A B C D 通电线圈在磁场中受力作用会转动 , 但不能持续转动。 分析上面的过程得到的结论是： 问题 怎样才能使通电线圈在磁场中持续转动？ 能够完成这一任务的装置叫做换向器 彼此绝缘的两个半圆环 一对与电源连接的电刷 换向器的作用 : 当线圈刚越过平衡位置时 , 换向器自动改变电流的方向使线圈能持续地转动下去 直流电动机的结构 1. 磁铁 2. 线圈 3. 换向器 4. 电刷 构造 ： 磁铁、线圈、电刷、换向器 直流电动机工作原理 3. 电动机是把电能转化为机械能的动力机器 1. 使用直流电的电动机叫做直流电动机 2. 通电线圈在磁场中受力转动是电动机的基本原理 4. 利用换向器来改变线圈中的电流方向 . 1 ．磁场对电流作用力的方向与 __ ＿＿＿ 和＿＿＿＿ 有关 。 2 ．电动机的工作原理 是 ，电动机 在工作过程中＿＿能转化为＿＿＿能。直流电动机的换向器的作用是改变通过线圈中的 ________ ，以便电动机能够连续转动。 电流方向 磁场方向 通电导体在磁场中受力的作用 电 机械 电流方向 小结 : 电磁部分三个重要实验 奥斯特实验 法拉第电磁感应 磁场对电流的作用 电生磁 磁生电 通电导体在磁场中受力的作用 电磁铁、继电器 发电机 电动机 安培定则 电流方向、磁场方向、受力方向（运动方向）相互影响 机械能到电能 电能到机械能 1. 在安装直流电动机模型的实验中，安装完毕后闭合开关，线圈沿顺时针方向转动，要想使线圈沿逆时针方向转动，正确的做法是 ( ) A. 减少一节电池 B. 更换磁性更强的磁铁 C. 把电源正、负极和磁铁南、北极同时对调 D. 把电源正、负极对调或磁铁南、北极对调 D 2 ．一台组装齐全的直流电动机模型接通电源后，电动机不转，用手拨一下转子后，线圈就正常转动起来，则开始时电动机模型不转的原因可能是 ( )  A. 线圈内部断路 B. 磁铁磁性不强或线圈中电流不大 C. 电刷和换向器接触不良 D. 线圈正好处于平衡位置 D 3. （多选）关于甲、乙两图正确的说法是（ ） A 、图甲是研究电磁感应现象的装置 B 、图乙研究的现象中可以将电能转化为机械能 C 、利用图甲可以制成电动机 D 、利用图乙可以制成发电机 CD 4. 如 图所示的四幅实验装置中，能反 映电磁感应原 理的是（ ） D 5. 要改变通电导体在磁场中受力方向，下列方法中，可行的 是（ ） A. 增大通电导体中电流 B. 减小通电导体两端的电压 C. 改变通电导体中的电流方向 D. 同时改变导体中电流方向和磁场方向 C [ 拓展延伸 ] 如图所示，的直流电动机模型 . 下列方法中能改变线圈转动方向的是 （ ） A. 改变线圈的匝数 B. 对调 N 、 S 极的同时 ，对调 电源的正负极 C. 改变线圈中电流的方向 D. 改变线圈中电流大小 C 第八章 电磁相互作用及应用 3. 电话和传感器 知识和技能 过程与方法 通过 观察声信息与电信息相互转化的实验，使学生了解电话的基本工作原理 。 情感态度价值观 通过 讨论交流电话的发展历程，培养学生热爱科学、关注科技发展的科学素养。 (1) 知道电话的主要构造及工作原理。 (2) 知道传感器的作用及其在现代生产中的广泛应用。 电话的工作原理。 本节重点 本节难点 处理声信息与电信息相互转化的实验。 电话 你知道电话是谁发明的吗？ 人的声音是通过空气的振动传递的。如果把振动转化成电流的强弱而传递，再把电流转化成声音，也许把说话的声音传到很远的的地方。 —— 德国莱斯 1876 年，贝尔发明了电话。实现莱斯的梦想。 一、声音与电信息 观察：把声音信号转换成电流信息 纸片上粘着一个线圈，线圈的两端用导线引出接在能测微小电流的仪器 —— 示波器上，线圈置于磁铁附近。当你对着线圈大声说话时，示波器上的图形有什么变化？ 一、声音与电信息 观察：把声音信号转换成电流信息 实验发现：当你对着线圈大声说话时，示波器上出现与声音变化对应的图形。你能解释这种现象吗？ 根据电磁感应，当置于磁极附近的线圈在声音推动下，做切割磁感线运动时，线圈中会产生与声音变化相应的电流。将声信号转化成电信号。 一、声音与电信息 实验探究：把电流信号还原成声音信息 在纸片上撒少许碎纸屑，将线圈的两根引线与电池的两极瞬间接触，仔细观察粘着纸片会有什么反应？ 根据磁场对电流有力的作用，如果通过线圈的电流是由声音转化而来的电流，这个装置就会把声音还原。将电信号还原成声信号。 电话：话筒、听筒 （ 1 ）话筒 —— 将声信号转化电流信号 —— 电磁感应 （ 2 ）听筒 —— 将电流信号还原声信号 —— 磁场对电流有力的作用 电话：话筒、听筒 电话：话筒、听筒 话筒（麦克风） （ 1 ）话筒 —— 将声信号转化电流信号 —— 电磁感应 （ 2 ）听筒 —— 将电流信号还原声信号 —— 磁场对电流有力的作用 听筒（扬声器） 话筒（麦克风） （ 1 ）动圈式话筒 —— 将声信号转化电流信号 —— 电磁感应 （ 2 ）听筒 —— 将电流信号还原声信号 —— 磁场对电流有力的作用 听筒（扬声器） 二、传感器 将声信息、光信息、热信息、力信息等转化成电信息的器件叫传感器。 机器人有很多传感器 热传感器 光声控开关 压力传感器 二、传感器 将声信息、光信息、热信息、力信息等转化成电信息的器件叫传感器。 压力传感器 二、传感器 将声信息、光信息、热信息、力信息等转化成电信息的器件叫传感器。 在日常生活中应用 二、传感器 将声信息、光信息、热信息、力信息等转化成电信息的器件叫传感器。 数字化实验室 1 . 麦克风的原理图，联系扬声器，你知道它的工作原理吗？ 麦克风的工作原理：电磁感应，机械能变电能 —— 发电机。 扬声器的工作原理：磁场对通电导体有力的作用，电能变机械能 —— 电动机。 1820 年丹麦奥斯特电生磁：电流磁场 G G0 G1 1831 年英国法拉第磁生电：电磁感应 磁场对通电导体有力的作用。 电磁学三大规律 课前导学 1. “人的声音是通过空气的振动传递的。如果把振动转化成电流的强弱而传递，再把电流转化成声音，也许把说话的声音传到很远的的地方。”这是 1860 年 提出 的猜想。 2.1876 年 发明 了电话，实现 的 梦想。 德国的莱斯 贝尔 莱斯 3 ．把声信息、 、 、 都 可以转化为电信息的器件叫做传感器。 课堂导学 1 ．声信息与电信息 (1) 根据 ， 当置于磁极附近的线圈在声音推动下，做切割磁感线运动时，线圈中会产生与声音变化相应的电流。将声信号转化成 电 信号。 光信息 热信息 力信息 电磁感应 (2) 根据磁场 有 的作用，如果通过线圈的电流是由声音转化而来的电流，这个装置就会把声音还原。将电信号还原 成 信号 。 （ 3 ）电话的话筒把 信号 转化为 信号，听筒把 信号 还原 为 信号 。 通电导体 力 声 声 电 电 声 （ 4 ）扬声器的工作原理是磁场对 有 的 作用。将 信号 转化为 。 2. 把声信息、光信息、 、 都 可以转化 为 信息 的器件叫做传感器。 通电导体 力 电 声信号 热信息 力信息 电 课堂 练习 1 ． 1876 年 _____ 发明 了电话，最简单的电话由 _____ 和 ______ 组成，在电话的一端 ______ 把 声音变成变化的电流，电流沿着导线把信息传到远方，在另一端，变化电流通过 ______ 还原成声音。 贝尔 话筒 听筒 话筒 听筒 2 ． 如图是动圈式话筒构造示意图。当你对着话筒讲话时，产生的声音使线圈振动，线圈在磁场 中 运动 ，能产生随着声音的变化而变化的 ， 经放大后，通过扬声器还原成声音。 做切割磁感线 电流 3. 电话机里的送话器是 传感器 ，在冰箱和空调 里面 有 传感器 ，遥控电视频道常通过 传感器 ，城市路灯 常用 传感器 控制，电子秤 利用 传感器 。 声音 温度 红外线 光 压力 4 ．下面是几位同学关于电话的几种说法，你认为正确的是 ( )A. 电话能将声音沿着导线传至对方 B. 电话是通过导线将携带信息的电流传到对方的 C. 话筒中磁场对变化的电流线圈的力大小不同使膜片振动， 发 出 声音 D. 听筒中把声音变成变化的电流 B