科学九年级上册1 电能的获得和转化教学设计

6.1 电能的获得和转化

【教学目标】

1．知识与技能目标：

（1）了解电能的各种来源及应用。

（2）知道利用发电机可以大规模生产电能。

（3）知道发电机是把机械能转化为电能的装置。

（4）知道通电导体在磁场中受力（安培力）的方向与磁场方向、电流方向有关。

2．过程与方法目标：

（1）通过调查电能的各种来源及应用，学习收集和处理信息的方法。

（2）通过参与科学探究活动，体验科学探究的乐趣，学习科学探究的方法。

3．情感态度与价值观目标：

（1）初步认识科学技术的进步对人类社会的发展具有巨大的促进作用。

（2）激发和培养学生的科学探究与创新的思想和精神。

【教学重难点】

（1）通电导体在磁场中受到力的作用，且力的方向跟电流的方向、磁感线的方向有关。   

（2）发电机的能量转化。

【教学过程】

一、引入新课

师：今天，我们的生活几乎每时每刻都无法与电分离。电给我们带来了光，带来了热，带来了声，带来了几乎一切所需的舒适和方便，可以说电已成为现代人的生活必需品。

我们的社会一刻也离不开电能。在这一章我们一起来学电能，来了解电能是如何获得、转化和量度。

师：在课前老师让大家去收集有关电能有哪些来源，现在把资料拿出来，在小组里讨论交流，整理好后，在全班展示你们组的成果。

生：（交流、讨论、整理）。

师：小组讨论暂时到此，现在请各组派代表发言。

小组1：电能的来源有各种发电机和电池。

小组2：我们发现电池可以分为几种，有干电池、蓄电池、太阳能电池等等。

二、进行新课

师：现在我们知道电能的来源广泛，总的来说它的来源可以分为两类，一类是发电机，另一类是电池。那么发电机发电，又是什么能转化为电能的呢？

生1：有些是由动能转化而来，比如水力发电和风力发电。

生2：有些是由热能转化而来，比如火力发电和地热发电。

生3：有些是由核能转化而来，比如核电站。

师：刚才同学们讲了很多，列举了当今主要的发电方式。这些发电方式，有没有共同的地方？

生：都是通过发电机来发电的。

师：那么发电机是怎样发电的呢？

师：（出示手摇发电机），下面请一位同学上台摇动发电机。我们可以看到什么现象？

生1：小灯泡发光。

生2：小灯泡时暗时亮。

师：我们仔细观察，手摇发电机由哪些部分组成？

生：磁极，线圈，铜环以及电刷。

师：我们也可以把固定的部分叫做定子，转动的部分叫做转子。那么摇动发电机为什么能使小灯泡发光呢，也就是说摇动发电机为什么会产生电流呢？

生：（顿悟）发电机摇动时发电机的转子在磁场中连续做切割磁感线运动，我们在初二时学过电磁感应，知道闭合电路的一部分导体做切割磁感应线运动时会产生感应电流。

师：那你能解释为什么小灯泡的发光情况是时暗时亮。

生：因为我们摇动时有快有慢，所以产生的感应电流有大有小。

师：（媒体展示生活中的发电机）。在实际生产中往往有不同的动力机来带动发电机，如水轮机、汽轮机、内燃机、蒸汽机等。

师：大型发电机线圈匝数很多，导线很粗，高速旋转较困难，因此常常采用线圈不动而磁场旋转的方式。

师：现在让我们从能量转化的角度来分析发电机工作时的情况。

生：机械能转化为电能。

板书：发电机是一种把机械能转化为电能的装置。

师：电能是现代生活中最常用的一种能量，你能举出生产生活中用电的实例吗？

生1：生活中的各种用电器，如电灯、电风扇、电视机等。

生2：还有电瓶自行车。

生3：还有电烙铁、机床等。

师：电能的应用很多，人们在生产和生活中的用电，可分为动力用电和照明用电两大类。

师：（媒体展示电扇、电瓶自行车以及轻轨）这些图片里的东西有什么共同的特点？

生1：它们都是电器。

生2：它们的运转都需要电。

生3：它们都会转动。

师：对，它们都会转动，它们转动是靠电动机来带动的。那么电动机通电后为什么会转动呢？下面让我们一起来研究这个问题。

师：我们在初二时曾学过奥斯特实验，回忆一下奥斯特实验，请一位同学来叙述一下奥斯特的实验过程及结果？

生1：当导线中有电流通过时，它附近的磁针指向发生偏转，说明了电流周围存在磁场。

生2：电流方向改变，小磁针的转动方向也会改变，还可以说明电流周围的磁场方向跟电流方向有关。

师：通过导体附近的小磁针发生偏转，表明通电导体周围存在磁场，并通过磁场对小磁体产生力的作用，那么，反过来，磁体对电流有没有力的作用呢？

生1：我猜测有力的作用，因为力的作用是相互的。

生2：我觉得不一定。

师：到底有没有力的作用，我们需要用实验来验证。

师：（演示实验），当老师闭合开关时，我们观察到线圈发生了什么现象？

生：线圈向左运动。

师：线圈由静止变为运动，它的运动状态发生了改变，它一定是受到了力的作用。那么是谁给了线圈力的作用。

生：是磁场。

师：通电导体在磁场中会受到力的作用，法国物理学家安培早就关注并深入研究，后人为了纪念安培，把通电导体在磁场中受到的作用力叫做安培力。

师：这说明磁场对通忆导体会有力的作用。如果将电源的正负极对调后接入电路，又会有什么样的情况呢？（演示）

生：还受到力的作用，但线圈的运动方向相反。

师：两个现象对比，可以得出什么结论？

生1：电流方向改变了，线圈的运动方向改变了。

生2：线圈的受力方向与电流方向有关。

师：线圈的受力方向还会与什么因素有关呢？

生：会不会与磁感线的方向有关？

师：我们也可以用实验来验证这个问题。那我们应如何来设计实验验证我们的猜想呢？

生：可以保持电流方向不变，改变磁感线方向，看线圈的运动方向有没有改变。

师：下面我就请这位同学来上台来验证刚才的猜想。（学生实验）

生：磁感应线方向改变了，线圈的受力方向也改变，说明通电导体的受力方向与磁感应线方向有关。

师：大家总结一下，通电导体在磁场中会受安培力的作用。安培力的方向与什么方向有关？

生：电流方向和磁感线方向。

师：如果将电流方向和磁感线方向同时改变，结果会是怎样的呢？

生：方向不发生变化。根据刚才的两个实验就可以说明。

师：刚才我们学习了通电导体在磁场中会受到安培力的作用。而且安培力的作用方向与电流方向和磁感应线方向有关。如果我们在磁场中放入一个通电线圈，情况又会怎么样呢？让我们一起下节课继续研究。