科学探究怎样产生感应电流教案
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发布时间：2022-04-23 13:25
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时间：2023-10-15 14:07
3. 核能发电
核能指原子核能，又称原子能，是原子结构发生变化时放出的能量。目前，从实用来讲，核能指的是一些重金属元素铀、钚的原子核发生*反应（又称裂变）或者轻元素氘、氚的原子核发生聚合反应（又称聚变）时，所放出的巨大能量，前者称为裂变能后者称为聚变能。通常所说的核能是指受控核裂变链式反应产生的能量。
核能的特点是能量高度集中。1t铀-235在裂变反应所放出的能量约等于1t标准煤在化学反应中所放出能量的240万倍。据估算地球上已探明的易开采的铀储量，如果以快中子堆加以利用的话所提供的能量将大大超过全球可用的煤、石油和天然气储量的总和。
现在核能已成为一种大规模和集中利用的能源，可以替代煤、石油和天然气，目前主要用于发电。
核能发电就是利用受控核裂变反应所释放的热能，将水加热为蒸汽用蒸汽冲动汽轮机带动发电机发电。从1954年原苏联建成世界上第一座核电站开始到1991年全球已有424座核电站在26个国家运行。总装机容量达3.27亿kW,发电量占全世界的16%。核电发展比较领先的地区是那些缺乏煤、石油和天然气以及水力资源的地区如法国、比利时、韩国、日本等。我国东南部沿海地区远离煤炭生产基地，电力需求增长快经济发达发展核电具有十分重要的现实意义。我国自行设计制造的第一座核电站——秦山核电站和引进设备的大亚湾核电站已分别于1993年和1994年投入运行，结束了我国无核电的历史。除核裂变发电外，为最终解决人类的能源问题，正在研究热核聚变发电。核聚变能在瞬间释放巨大能量（如氢弹），1千克氘的热值相当于4千克铀235。需要解决的问题是如何实现核聚变反应的人工控制。世界各国对此都投入了巨大的人力、财力和物力。
三. 研究电磁感应现象。
（1）通过实验研究电磁感应现象
实验目的：探索磁能否生电，怎样使磁生电。
根据实验目的，本实验应选择哪些实验器材？根据研究的对象，需要有磁体和导线；检验电路中是否有电流需要有电流表；控制电路必须有开关。 怎样设计实验？如何操作呢？
我们先做如下设想：电能生磁，反过来，我们可以把导体放在磁场里观察是否产生电流。那么导体应怎样放在磁场中呢？是平放？竖放？斜放？导体在磁场中是静止？还是运动？怎样运动？磁场的强弱对实验有没有影响？所以我们设计了如图所示的探究电路：在马蹄形磁铁的两个磁极之间悬挂一根导体ab，再把导体两端跟电流表连接起来。下面我们依次对这几种情况逐一进行实验，探索在什么条件下导体在磁场中产生电流。
操作与记录的表格如图所示。
上述实验说明磁能生电。
是在当闭合电路的一部分导体在磁场中左右或斜着运动时的条件下才产生磁生电现象的。仔细分析我们发现：左右、斜着运动时切割磁感线。上下运动或静止时不切割磁感线，所以不产生感应电流。
实验表明：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
电磁感应现象是英国的物理学家法拉第发现的。他经过十年坚持不懈的努力，才发现了这一现
象。这种热爱科学。坚持探索真理的可贵精神，值得我们学习。这一现象的发现进一步揭示了电和磁之间的联系，导致了发电机的发明，开辟了电的时代，所以电磁感应现象的发现具有划时代的意义。
（2）研究感应电流的方向
我们知道，电流是有方向的，那么感应电流的方向是怎样的呢？它的方向与哪些因素有关呢？我们可以做下面的实验。
保持上述实验装置不变，反复改变磁场方向或改变导体在磁场中的运动方向，通过电流表指针的偏转方向，我们发现：磁场方向、导体运动方向变化时，指针偏转的方向也发生变化，即电流的方向也随着变化。通过这一现象我们可以得出：导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关。
（3）研究电磁感应现象中能的转化
在电磁感应现象中，导体做切割磁感线运动，是外力做了功，它消耗机械能，得到了电能。所以在电磁感应现象中实现了机械能向电能的转化。
（4）理解电磁感应现象的注意事项
第一，要注意电路必须是“闭合”的，若不闭合，即使导体在磁场里做切割磁感线运动，也不产生感应电流，只会在导体两端产生感应电压。
第二，要注意在磁场中的导体是电路的“一部分”，而不是电路的全部。若电路全都在磁场中，则情况比较复杂。如矩形线圈在磁场中转动时产生感应电流；若让该线圈在磁场中上下移动或水平移动，则线圈中不会产生感应电流。其中的道理已超出初中物理的范围，高中时再去分析。
第三，要注意“切割磁感线”运动。如果闭合电路的一部分导体在磁场中沿平行于磁感线的方向运动，则不产生感应电流。
【典型例题】
例1. 如图所示，可以使电流表指针发生偏转的情况是（ ） A. 开关S断开，导线ab竖直向下运动 B. 开关S闭合，导线ab竖直向上运动 C. 开关S断开，导线ab从纸里向纸外运动 D. 开关S闭合，导线ab从纸外向纸里运动
分析：为使电流表指针发生偏转，电路中应有感应电流产生，这就需同时满足两个条件：一是电路要闭合；二是一部分导体做切割磁感线运动。对照图中装置可知，A、B、C都错。
答：D
例2. 如图是研究感应电流的方向与哪些因素有关的实验示意图，比较甲、乙两图可以得出感应电流方向与______有关的结论；比较甲、丙两图可以得出感生电流方向与______有关的结论。
分析：甲、乙、丙三幅图中有不同之处：甲、乙两图中导体切割磁感线的方向相反，电表指针摆动方向也不同，说明感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关；甲、丙两图中磁极放置的方位不同，导体切割磁感线的方向相同，指针摆动方向相反说明感应电流的方向还与磁场方向有关。
答：应填“导体切割磁感线的运动方向”和“磁感线方向”。
说明：对如图甲所示装置，若对调两磁极的位置的同时改变导体的运动方向（与原来相反），请读者思考一下电流表的指针将怎样偏转？
【模拟试题】（答题时间：20分钟）
一. 填充题
1. 要获得电能，可采用各种途径，如利用干电池、蓄电池能把_____能转变成电能；硅光电池能把_____能转变成电能；热电偶能把_____能转变成电能，线圈在磁铁的磁极附近运动，能把_____能转变成电能。
2. _____是人类第一次获得的有实用价值的能提供持续电流的电源。 3. 丹麦物理学家_____首先发现了电流能产生磁场，而英国物理学家_____则发现了磁场能产生电流。
4. 闭合电路中的一部分导体在_____中做_____的运动时，导体中产生_____电流，这种现象叫做_____现象，在这一过程中，_____能转化为_____能。
5. 感生电流的方向与_______方向有关，还与______的方向有关。
二. 选择题
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 导线在磁场中运动就能产生感生电流
B. 闭合电路的一部分导体在磁场中运动就一定能产生感生电流
C. 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感应线的运动，一定能产生感生电流 D. 闭合线圈在磁场中做切割磁感应线的运动，一定能产生感生电流
2. 图中，闭合线圈的一部分导线在磁场中运动，能产生感生电流的是（ ）
A. （a）图和（b）图 C. （a）图和（d）图
B. （a）图和（c）图 D. （c）图和（d）图
3. 下列现象中属于电磁感应现象的是（ ） A. 电流周围产生磁场的现象 B. 导体在磁场中运动的现象 C. 磁场对电流产生力的作用
D. 闭合导体中产生感生电流的现象
【试题答案】
一、填空题：
1. 化学，太阳，内，机械 2. 伏打电池
3. 奥斯特，法拉第
4. 磁场，切割磁感应线，感生，电磁感应，机械，电 5. 导体切割磁感应线的运动，磁感应线
二、选择题
1. C 2. B 3. D
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时间：2023-10-15 14:07
3. 核能发电
核能指原子核能，又称原子能，是原子结构发生变化时放出的能量。目前，从实用来讲，核能指的是一些重金属元素铀、钚的原子核发生*反应（又称裂变）或者轻元素氘、氚的原子核发生聚合反应（又称聚变）时，所放出的巨大能量，前者称为裂变能后者称为聚变能。通常所说的核能是指受控核裂变链式反应产生的能量。
核能的特点是能量高度集中。1t铀-235在裂变反应所放出的能量约等于1t标准煤在化学反应中所放出能量的240万倍。据估算地球上已探明的易开采的铀储量，如果以快中子堆加以利用的话所提供的能量将大大超过全球可用的煤、石油和天然气储量的总和。
现在核能已成为一种大规模和集中利用的能源，可以替代煤、石油和天然气，目前主要用于发电。
核能发电就是利用受控核裂变反应所释放的热能，将水加热为蒸汽用蒸汽冲动汽轮机带动发电机发电。从1954年原苏联建成世界上第一座核电站开始到1991年全球已有424座核电站在26个国家运行。总装机容量达3.27亿kW,发电量占全世界的16%。核电发展比较领先的地区是那些缺乏煤、石油和天然气以及水力资源的地区如法国、比利时、韩国、日本等。我国东南部沿海地区远离煤炭生产基地，电力需求增长快经济发达发展核电具有十分重要的现实意义。我国自行设计制造的第一座核电站——秦山核电站和引进设备的大亚湾核电站已分别于1993年和1994年投入运行，结束了我国无核电的历史。除核裂变发电外，为最终解决人类的能源问题，正在研究热核聚变发电。核聚变能在瞬间释放巨大能量（如氢弹），1千克氘的热值相当于4千克铀235。需要解决的问题是如何实现核聚变反应的人工控制。世界各国对此都投入了巨大的人力、财力和物力。
三. 研究电磁感应现象。
（1）通过实验研究电磁感应现象
实验目的：探索磁能否生电，怎样使磁生电。
根据实验目的，本实验应选择哪些实验器材？根据研究的对象，需要有磁体和导线；检验电路中是否有电流需要有电流表；控制电路必须有开关。 怎样设计实验？如何操作呢？
我们先做如下设想：电能生磁，反过来，我们可以把导体放在磁场里观察是否产生电流。那么导体应怎样放在磁场中呢？是平放？竖放？斜放？导体在磁场中是静止？还是运动？怎样运动？磁场的强弱对实验有没有影响？所以我们设计了如图所示的探究电路：在马蹄形磁铁的两个磁极之间悬挂一根导体ab，再把导体两端跟电流表连接起来。下面我们依次对这几种情况逐一进行实验，探索在什么条件下导体在磁场中产生电流。
操作与记录的表格如图所示。
上述实验说明磁能生电。
是在当闭合电路的一部分导体在磁场中左右或斜着运动时的条件下才产生磁生电现象的。仔细分析我们发现：左右、斜着运动时切割磁感线。上下运动或静止时不切割磁感线，所以不产生感应电流。
实验表明：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
电磁感应现象是英国的物理学家法拉第发现的。他经过十年坚持不懈的努力，才发现了这一现
象。这种热爱科学。坚持探索真理的可贵精神，值得我们学习。这一现象的发现进一步揭示了电和磁之间的联系，导致了发电机的发明，开辟了电的时代，所以电磁感应现象的发现具有划时代的意义。
（2）研究感应电流的方向
我们知道，电流是有方向的，那么感应电流的方向是怎样的呢？它的方向与哪些因素有关呢？我们可以做下面的实验。
保持上述实验装置不变，反复改变磁场方向或改变导体在磁场中的运动方向，通过电流表指针的偏转方向，我们发现：磁场方向、导体运动方向变化时，指针偏转的方向也发生变化，即电流的方向也随着变化。通过这一现象我们可以得出：导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关。
（3）研究电磁感应现象中能的转化
在电磁感应现象中，导体做切割磁感线运动，是外力做了功，它消耗机械能，得到了电能。所以在电磁感应现象中实现了机械能向电能的转化。
（4）理解电磁感应现象的注意事项
第一，要注意电路必须是“闭合”的，若不闭合，即使导体在磁场里做切割磁感线运动，也不产生感应电流，只会在导体两端产生感应电压。
第二，要注意在磁场中的导体是电路的“一部分”，而不是电路的全部。若电路全都在磁场中，则情况比较复杂。如矩形线圈在磁场中转动时产生感应电流；若让该线圈在磁场中上下移动或水平移动，则线圈中不会产生感应电流。其中的道理已超出初中物理的范围，高中时再去分析。
第三，要注意“切割磁感线”运动。如果闭合电路的一部分导体在磁场中沿平行于磁感线的方向运动，则不产生感应电流。
【典型例题】
例1. 如图所示，可以使电流表指针发生偏转的情况是（ ） A. 开关S断开，导线ab竖直向下运动 B. 开关S闭合，导线ab竖直向上运动 C. 开关S断开，导线ab从纸里向纸外运动 D. 开关S闭合，导线ab从纸外向纸里运动
分析：为使电流表指针发生偏转，电路中应有感应电流产生，这就需同时满足两个条件：一是电路要闭合；二是一部分导体做切割磁感线运动。对照图中装置可知，A、B、C都错。
答：D
例2. 如图是研究感应电流的方向与哪些因素有关的实验示意图，比较甲、乙两图可以得出感应电流方向与______有关的结论；比较甲、丙两图可以得出感生电流方向与______有关的结论。
分析：甲、乙、丙三幅图中有不同之处：甲、乙两图中导体切割磁感线的方向相反，电表指针摆动方向也不同，说明感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关；甲、丙两图中磁极放置的方位不同，导体切割磁感线的方向相同，指针摆动方向相反说明感应电流的方向还与磁场方向有关。
答：应填“导体切割磁感线的运动方向”和“磁感线方向”。
说明：对如图甲所示装置，若对调两磁极的位置的同时改变导体的运动方向（与原来相反），请读者思考一下电流表的指针将怎样偏转？
【模拟试题】（答题时间：20分钟）
一. 填充题
1. 要获得电能，可采用各种途径，如利用干电池、蓄电池能把_____能转变成电能；硅光电池能把_____能转变成电能；热电偶能把_____能转变成电能，线圈在磁铁的磁极附近运动，能把_____能转变成电能。
2. _____是人类第一次获得的有实用价值的能提供持续电流的电源。 3. 丹麦物理学家_____首先发现了电流能产生磁场，而英国物理学家_____则发现了磁场能产生电流。
4. 闭合电路中的一部分导体在_____中做_____的运动时，导体中产生_____电流，这种现象叫做_____现象，在这一过程中，_____能转化为_____能。
5. 感生电流的方向与_______方向有关，还与______的方向有关。
二. 选择题
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 导线在磁场中运动就能产生感生电流
B. 闭合电路的一部分导体在磁场中运动就一定能产生感生电流
C. 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感应线的运动，一定能产生感生电流 D. 闭合线圈在磁场中做切割磁感应线的运动，一定能产生感生电流
2. 图中，闭合线圈的一部分导线在磁场中运动，能产生感生电流的是（ ）
A. （a）图和（b）图 C. （a）图和（d）图
B. （a）图和（c）图 D. （c）图和（d）图
3. 下列现象中属于电磁感应现象的是（ ） A. 电流周围产生磁场的现象 B. 导体在磁场中运动的现象 C. 磁场对电流产生力的作用
D. 闭合导体中产生感生电流的现象
【试题答案】
一、填空题：
1. 化学，太阳，内，机械 2. 伏打电池
3. 奥斯特，法拉第
4. 磁场，切割磁感应线，感生，电磁感应，机械，电 5. 导体切割磁感应线的运动，磁感应线
二、选择题
1. C 2. B 3. D
