华东师大版（2024）九年级上册电能的获得和转化表格教案

这是一份华东师大版（2024）九年级上册电能的获得和转化表格教案，共3页。
课程基本信息
学科
初中科学
年级
九年级
学期
秋季
课题
电能的获得和转化（第一课时）
教科书
书 名：科学教材
出版社：华东师范大学出版社 出版日期：2014年6月
教学目标
科学观念：
通过实验认识通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向、电流方向有关，知道磁场对通电导体作用的规律，并能根据电流方向和磁场方向的变化判断导体受力方向的变化。认识比较发电机和电动机的原理、结构和能量转化关系。
科学思维：
通过分析实验现象，总结安培力的方向与磁场方向和电流方向有关；通过比较的方法，归纳发电机和电动机的异同之处，更深刻理解科学观念。
探究实践:
通过实验设计、现象分析，探究安培力方向的影响因素；认识科学原理转换为实用技术的案例。
态度责任:
知道科学对技术与工程具有指导意义，初步认识现代科学、技术与工程越来越密不可分，高度融合。关注生产生活中的运动与相互作用的现象，并能解释交通运输、生产生活中的简单问题，关心电、磁等技术改变生产生活的典型案例，关心科技的发展与国际竞争。
教学内容
教学重点：
1.发电机设计原理，结构以及能量的转化。
2.通过实验认识安培力的存在、方向、大小，并会利用左手定则判定安培力的方向。
3.电动机设计原理，结构以及能量的转化。
教学难点：
1. 通过实验设计、现象分析，探究安培力方向的影响因素。理解安培力产生的原因。
2. 理解转向器和电刷实现线圈在磁场中连续转动的过程。
教学过程
联系生活，引入新课
在车水马龙的街道上，同学们有没有发现新能源汽车的比例越来越高，从中国汽车协会的统计数据也可以看出，我国新能源汽车的销售量逐年增加。我们常见的新能源汽车就是电动汽车，电动汽车从概念的产生到研发再到量产，突破了一个又一个的技术难题，今天我们就走进电动汽车，探秘电能的获得和转化。
温故知新，了解电能的获得
[思考1]电动汽车所需要的电能是如何获得的呢？
在电动汽车内部有一个蓄电池，它可以在电动汽车行驶过程中提供电能。另一种方式是利用充电桩进行充电，而不管是家充还是公共充电站，电能都要来自于发电站。
[思考2]有利用不同能源进行发电的发电站，那么这些能源是如何转化成电能的呢？
回顾电磁感应原理：闭合回路中的一段导体在磁场中做切割磁感线运动，就会产生感应电流。利用这一原理，科学家发明了发电机，可以将机械能转化为电能。
[活动1]观察手摇发电机
发电机最基本的结构包括：可以随外力转动的线圈，称之为转子；和固定的磁铁，称为定子。在外力带动下，让转子（线圈）在磁场中持续转动，线圈中就能持续产生电流，使小灯泡发光。
[拓展]电动汽车中的动能回收系统也是利用了这个原理，车辆在减速过程中可以通过发电机将动能转化为电能，再储存在蓄电池中，用于之后的加速行驶，提高能量利用率。
三、探究实验，探秘电能的转化
[活动2]观察通电导体在磁场中的受力情况
展示实验视频，视频中原来静止在磁场中的导体通电后运动起来了，说明导体受到力的作用；这个力是磁场施加给通电导体的；这是因为磁铁周围的磁场与通电导体周围的磁场相互作用的结果。
[活动3]探究安培力的方向与哪些因素有关
请同学们提出自己的猜想，并在活动二这个实验装置的基础上设计实验，进行实验。
比较实验1和2，可以得出结论：在磁场方向相同时，导体所受安培力方向和导体通过的电流有关。比较实验1和3，可以得出结论：在通过导体的电流方向相同时，导体所受安培力方向和磁场方向有关。
我们可以利用左手定则判定安培力的方向。张开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。
[拓展]刚才的实验中，我们还发现，当通电导体平行于磁场方向放置时，导体不受安培力。说明通电导体在磁场中受到的安培力的大小与磁场方向和电流方向的夹角大小有关，磁场方向和电流方向的夹角为90°时，导体受到的安培力最大。除此之外，安培力的大小还与磁场强弱、电流大小以及在磁场中的导体长度都成正比。
[思考3]请同学们利用左手定则，思考：通电线圈abcd将如何运动？
线圈转过约90°角度后，摆几下，最后在竖直位置停下。
[思考4]要怎样使线圈在转过平衡位置后继续沿原来的方向转动下去，同时还要解决转动过程中导线的缠绕问题？
介绍转向器和电刷，阐明线圈连续转动的过程：当线圈在安培力的作用下转动到平衡位置时，由于电刷只能和换向器俩铜环间的空隙接触，线圈中无电流，但由于惯性继续转动，电流就会从线圈d端流入，线圈就继续沿顺时针方向转动。线圈又转动平衡位置，无电流流入线圈，也会由于惯性继续转动，这样线圈就能持续转动了。
[过渡]利用通电线圈在磁场里受力而转动的原理实现电能向机械能的转化。这就是直流电动机。
[比较]直流电动机的结构和发电机的异同：结构有相似之处，固定的磁体称为定子，能转动的线圈称为转子，另外转向器和电刷也是电动机重要的组成部分。但是直流电动机外电路上有电源，发电机外电路上无需电源，这是由于它们的原理不同，能量转化也不同。
直流电动机优点突出：它的结构简单， 启动快，倒转、变速方便的又居有高效率、低噪声、无尾气排放等特点。这也是我们国家近年来在政策上大力扶持新能源汽车发展的原因。直流电动机是把电能转化为机械能的装置，广泛应用于交通运输工具。
同学们，今天我们从电动汽车出发，了解了电能的获得和电能的转化，电能除了可以转化为光能和机械能之外，还可以转化为其他形式的能量，我们将在下节课中继续探究。