第一篇：科學探究怎樣產生感應電流的說課稿

各位專家大家好，今天我說課的題目是滬科版九年級第十七章第二節《科學探究：怎樣產生感應電流》。

一、教材分析

本節內容是滬科版教材初中物理最后一個探究性實驗，也是最后一個考點，電磁感應作為聯系電場和磁場的紐帶，不僅是電場和磁場知識的綜合和擴展，也是以后高中學習相關知識的基礎，電磁感應的發現在科學技術上具有劃時代的意義，由于它揭示了電和磁的聯系及規律，使得人類進入了一個充分利用電能的新時代，使人類文明邁進了一大步，因此，本節無論是知識內容，對學生能力培養上，還是在社會實踐中都有極其重要的意義。

二、學情分析

學生在小學六年級《科學》第七課電能從哪里來中已學習過手搖發電機使小燈泡發光的實驗，但對產生感應電流條件的科學探究沒有涉及，學生的交流合作意識沒有得到培養。

三、教學目標

（1）通過實驗探究，歸納，概括出導體在磁場中運動時產生感應電流的條件，培養學生的觀察，猜想，探究，概括分析能力。

（2）經歷科學探究的猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行試驗與收集證據、交流與合作的過程，培養學生交流與合作意識和能力以及實事求是記錄實驗現象的態度，感受科學技術對社會發展的作用

（3）知道電磁感應現象的概念

四、教學重難點

1、重點：對感應電流的科學探究，培養學生的交流合作意識

2、難點：組織學生完成電磁感應現象的實驗，既要設法使現象明顯，又要能歸納總結出產生感應電流的條件。

五、教法與學法

啟發誘導，實驗觀察，發現，分析，比喻，推理，控制變量，自主合作，分組實驗。

六、教學程序

（一）創設情境 引入課題

教師演示自制器材;電吉他。利用細金屬線制作電吉他，與功放機相連，把金屬線置于強磁場中，撥動琴弦，此時琴弦切割磁感線產生感應電流，發出不同聲音。

（二）新課教學

提出問題

聲音是怎樣產生的？（老師解釋撥動琴弦過程中產生了微弱的感應電流使功放機發出聲音）老師提出問題：“導體在磁場中怎樣才能產生電流呢？”

設計意圖：教師誘發引導，激發學生的興趣，讓學生感到驚奇和困惑，同時也為猜想作好準備，對這節課的學習創造了有利條件。

猜想與假設讓學生開始猜想：可能跟導體運動有關。

進一步追問，那么要怎么運動才能得到電流呢？請同學根據我給大家提供的器材制定計劃與設計一個實驗來說明。

介紹器材，展示U形磁體，開關，靈敏電流計，一根導體，細導線，鐵架臺，并掛出圖。

制定計劃和設計實驗

讓學生討論，制定實驗方案和設計記錄實驗現象的表格，詢問討論結果。(如果有同學舉手就讓他上臺來組裝器材，并實驗，如果沒有?？梢宰寣W生觀察P118圖17—14實驗裝置圖，給學生一些靈感；由于書上沒有現成記錄現象的表格，所以老師提出我們該怎樣來記錄這一現象及結果呢？要求學生設計，如果設計不出來，再提示，我們主要觀察導體的運動方向和靈敏電流計有無電流產生，所以只設計兩項就可以了，如果還是設計不出來，老師再展示設計的表格。)

進行實驗與收集證據

活動一：

1.讓開關斷開，請同學們拿電路中部分導體在磁場中運動，看一看此時有沒有感應電流產生？

學生交流討論得出：要得到感應電流電路必須是閉合的2.閉合開關，再請同學們拿電路中部分導體在磁場中運動（分別向左、向右、傾斜、向上、向下、前后等），看一看此時有沒有感應電流產生？

學生交流討論可知：實驗中有時有、有時沒有感應電流。進一步引導學生能產生感應電流的幾種情況，教師引導學生尋找共同特點（只有切割磁感線才能產生感應電流）。

結論：閉合電路中的一部分導體切割磁感線時能產生感應電流。

活動二

根據活動一的探究，有的同學已經觀察出靈敏電流計指針有時向左有時向右偏轉，表示電流方向是不同的。

接著讓同學們探究“電流的方向與什么有關？”

學生實驗，教師巡回輔導，學生交流討論可知電流方向與導體運動方向和磁感線的方向有關。拓寬延伸：

探究改變靈敏電流計的指針偏轉程度的方法。（請同學們讓導體慢慢的和快速的切割磁感線觀察靈敏電流計指針偏轉程度等方法）

交流與合作

完成實驗探究后，各組從以下方面進行交流和討論：

1.如果導體的運動方向與磁感線的夾角是銳角，導體中也能產生電流嗎？

2.如果導體不動，移動U形磁鐵，導體中也能產生電流嗎？用學過的知識討論原因。

3.導體在磁場中產生的電流大小至少與哪些因素有關？（對這個問題感興趣的同學可以到實驗室做一些定性的實驗。）

4.電磁感應現象過程中能量是如何轉化的？

（三）學以致用：

電磁感應的應用是比較廣泛的，比如，話筒，發電機等，那么同學們能不能把我們學到的原理及知識應用到生活中去呢？給大家提個建議，通過剛才的學習，我們已經知道導體切割磁感線能產生電，出示自行車圖片，大家看自行車行駛時，在不停的動，同學們能不能把這個地方改裝成發電機，這兒安裝電動機，這樣不就把產生的電利用，省力了嗎？針對這個問題有興趣的同學下來可以自己去做些研究。

設計意圖:從社會走向物理，物理走向社會，培養學生運用物理知識解決生活中問題的能力，發展實踐能力和開創意識。

七、課堂小結：

1.同學們在本節課都有哪些收獲

2.討論之后做知識小結，本節課不僅了解產生感應電流的條件，更重要的是讓同學進一步掌握科學探究方法，培養學生探究問題的能力。

八、自我檢測

九、作業：練習冊上習題

十、板書設計：

科學探究：怎樣產生感應電流

一、電磁感應現象（說明磁能產生電）奧斯特實驗說明電能產生磁

1、條件： A、閉合電路的一部分導體

B、切割磁感線運動

2、定義：閉合電路的一部分導體在磁場中作切割磁感線運動時產生電流的現象叫電磁感應現象，產生的電流叫感應電流

3、感應電流的方向與導體運動方向，磁場方向有關

二、電磁感應現象中機械能轉化為電能。

十一、教學效果

1.學生能歸納，概括出導體在磁場中運動時產生感應電流的條件，學生的觀察，猜想，探究，概括分析能力得到提高。

2.學生能理解和掌握科學探究過程中：猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行試驗與收集證據、交流與合作等基本環節的意義和方法。

3.學生能養成交流與合作及實事求是記錄實驗現象的科學品質。

第二篇：《科學探究：怎樣產生感應電流》教案

《科學探究：怎樣產生感應電流》

基本要求：

1.了解常用電池的結構、性能及使用注意事項，在生活中能根據需要選擇合適的電池。

2.了解目前常用的幾種發電方式中能量的轉化過程、開發利用的可持續發展情況。

3.了解各種電池和火力發電方式存在環境污染，提高環保意識。4.通過實驗探究，知道導體在磁場中運動時產生感應電流的條件。5.經歷科學探究的交流與合作過程，養成交流與合作的意識和能力。

重點內容：

1.了解常見的干電池、蓄電池、太陽電池和燃料電池的能量轉化特征以及它們的主要結構；知道干電池和蓄電池能夠造成環境污染，不要隨便拆開或亂丟棄；各種發電方式中有關能量的轉化過程、影響可持續發展的因素。2.對感應電流產生條件的探究。

難點內容：

科學探究產生感應電流的條件及對切割磁感線的理解。重點內容講述：

電能是日常生活中的重要能源，它主要來自兩個方面，一是電池，二是發電機。

一.電池。

電池是一種把其他形式的能轉化為電能的裝置，電池提供的是直流電（介紹直流電與交流電）。由于制作材料、工作原理和用途的不同，電池有很多種類。1.化學電池

化學電池是把化學能轉化為電能的裝置，是生活中最常用到的電池?；瘜W電池的種類和型號很多。其常見的形狀有圓柱體，也有長方體，還有其他形狀。

化學電池按工作性質可分為：一次電池（原電池）；二次電池（可充電電池）;鉛酸蓄電池。其中：一次電池可分為：糊式鋅錳電池、紙板鋅錳電池、堿性鋅錳電池、扣式鋅銀電池、扣式鋰錳電池、扣式鋅錳電池、鋅空氣電池、一次鋰錳電池等。二次電池可分為：鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、二次堿性鋅錳電池等。鉛酸蓄電池可分為：開口式鉛酸蓄電池、全密閉鉛酸蓄電池。

/ 6 鋅-錳干電池

鋅-錳電池又稱勒蘭社電池，是法國科學家勒蘭社于1868年發明的由鋅作負極，二氧化錳為正極，電解質溶液采用中性氯化銨、氧化鋅的水溶液，面淀粉或漿層紙作隔離層制成的電池稱鋅錳電池，由于其電解質溶液通常制成凝膠狀或被吸附在其它載體上而呈現不流動狀態，故又稱鋅錳干電池。按使用隔離層區分為糊式和板式電池兩種，板式又按電解質液不同分銨型和鋅型電池紙板電池兩種。

干電池用鋅制筒形外殼作負極，位于中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作正極，在石墨棒的周圍由內向外依次是A：黑色二氧化錳粉末------用于吸收在正極上生成的氫氣；B：用飽和了氯化銨和氯化鋅的淀粉糊作為電解質溶液。

干電池的電壓大約為1.5V，不能充電再生。堿性鋅錳電池

20世紀中期在鋅錳電池基礎上發展起來的，是鋅錳電池的改進型。電池使用氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液作電解質液，采用了與鋅錳電池相反的負極結構，負極在內為膏狀膠體，用銅釘作集流體，正極在外，活性物質和導電材料壓成環狀與電池外殼連接，正、負極用專用隔膜隔開制成的電池。

銀鋅電池

一般用不銹鋼制成小圓盒形，圓盒由正極殼和負極殼組成，形似鈕扣（俗稱鈕扣電池）。盒內正極殼一端填充由氧化銀和石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充鋅汞合金組成的負極活性材料，電解質溶液為KOH濃溶液。

電池的電壓一般為1.59V，使用壽命較長。鎘鎳電池和金屬氫化物電池

二者均采用氧化鎳或氫氧化鎳作正極，以氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液作電解質溶液，金屬鎘或金屬氫化物作負極。金屬氫化物電池為20世紀80年代末，利用吸氫合金和釋放氫反應的電化學可逆性發明制成，是小型二次電池主導產品。2.蓄電池

其實蓄電池也屬于化學電池。它在使用之前要先充電，充電時是將電能轉化為化學能蓄存在電瓶內；當其向外放電時，則將化學能又轉化為電能。蓄電池能供給較大的電流，電壓也比較穩定。常見的蓄電池是鉛酸蓄電池

1859年法國普蘭特發現，由正極板、負極板、電解液、隔板、容器（電池

/ 6 槽）等5個基本部分組成。用二氧化鉛作正極活性物質，鉛作負極活性物質，硫酸作電解液，微孔橡膠、燒結式聚氯乙烯、玻璃纖維、聚丙烯等作隔板制成的電池。

鉛蓄電池可放電也可以充電，一般用硬橡膠或透明塑料制成長方形外殼（防止酸液的泄漏）；設有多層電極板，其中正極板上有一層棕褐色的二氧化鉛，負極是海綿狀的金屬鉛，正負電極之間用微孔橡膠或微孔塑料板隔開（以防止電極之間發生短路）；兩極均浸入到硫酸溶液中。

一個鉛酸蓄電池的電壓為2V，使用時常將多個電池串聯起來使用，如汽車上的蓄電池組是將6個蓄電池串聯起來組成的12V電源。

蓄電池的鉛電極板和電解液如果亂丟棄，也會造成環境污染。3.太陽能電池

太陽在一年內可以產生出3.8×1023千瓦的太陽能,相當于現在整個地球上人類所使用的總能量的6×105億倍。其中約有1/22億的太陽能輻射到地球上，相當于現在地球上所使用的總能量的3萬倍。太陽能電池是人類利用太陽能的一種裝置，它是利用光伏特效應將太陽光直接轉變成電能的，只有當太陽光照射時才發電，因此，必須有一個蓄電池來儲存電力。目前，光電池中常用的一種為硅電池，其光電轉換效率可達11%～14%。此外，還有硫化鎘電池、砷化鎵電池、碲化鎘電池等。使用太陽能電池的設備也日益增多，如電子計算器、手表、無線電話、收音機、錄音機等，商用太陽能電池的價格已降至每瓦4美元以下。太陽能電池的應用越來越廣泛，前景越來越光明。太陽能汽車、太陽電池發電、太陽能飛船、太空太陽能電站等利用太陽能的研究受到世界各國的普遍重視，是一些國家今后能源領域中的重點發展方向。有專家預測，太陽能電池將成為21世紀的重要電力來源之一。

太陽能電池可以做得比較小巧，用在計算器、玩具等到上面。大量的太陽能電池聯成陣列，可以建成太陽能發電站，巨大的太陽能帆板是人造衛星上的主要電源之一。

太陽能取之不盡，沒有污染，因此太陽能電池是廉價而又干凈的電源，它的不足之處是受到天氣的限制。4.燃料電池

燃料電池是將所供燃料的化學能直接變換為電能的一種能量轉換裝置，是通

/ 6 過連續供給燃料從而能連續獲得電力的發電裝置。具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應的“發電機”。電池工作時需要連續地供給活物質（起反應的物質）——燃料和氧化劑，這又和其它普通化學電池不大一樣。由于其具有發電效率高，適應多種燃料和環境特性好等優點，近年來已在積極地進行開發。

由于燃料電池能將燃料的化學能直接轉換為電能，因此，它沒有像普通火力發電廠那樣的通過鍋爐、汽輪機、發電機的能量形態變化，可避免過程中轉換損失，達到市制發電效率。此外，還具有以下優點：（1）部分負荷時也能保持高的效率；（2）通過與燃料供給裝置的組合，可適用范圍的燃料；（3）由于輸出功率單位由堆的輸出功率決定，故機組容量具有自由度；（4）電池本體的負荷響應性好；（5）NOX及SOX等的排出量少，有利環保。

燃料電池通常是按構成的電解質來分類。現在開發最為盛行的有4種燃料電池。各種燃料電池，特別是其動作溫度不相同，最先進行開發的磷酸型燃料電池約在200℃的溫度下動作。相對于此，熔融碳酸鹽型燃料電池和固體氧化物燃料電池均可應用在以石燃料為基本燃料的電廠內，可作為電力電源來利用。高溫型燃料電池又可稱之為是通過利用其高質量排氣，來面向復合發電的燃料電池。

燃料電池的優點是能量轉換效率高、可靠性高、工作時無噪聲、無塵埃、無輻射，是一種清潔的能源。這種小型設備可以為手機、筆記本電腦和其他一些便攜設備提供能量，和目前所使用的鋰離子電池相比，重量只相當于原有鋰離子電池一半的燃料電池就可以提供約4倍的電池能量。不過這樣的設備目前還處于試驗當中，估計要到2006年大規模投產后才能進入市場。

二.發電機。

電池提供的電能是有限的，更充足，更強大的電能要通過發電機獲取。發電機也是一種把其他形式的能轉化成電能的裝置。目前常用的發電方式有火力發電、水力發電和核能發電。1.火力發電

利用煤、石油、天然氣等固體、液體、氣體燃料燃燒時產生的熱能，通過發電動力裝置（包括電廠鍋爐、汽輪機和發電機及其輔助裝置）轉換成電能的一種發電方式。煤、石油等燃料在鍋爐內燃燒后，把燃料的化學能轉化為內能并傳遞給鍋爐內的水，高溫高壓的水和水蒸氣在通過蒸氣輪機時，將內能轉化為汽輪機葉輪的機械能。汽輪機的葉輪和發電機的轉子是連在一起的，發電機的轉子獲得機械

/ 6 能后將機械能轉化為電能?；鹆Πl電系統主要由燃燒系統（以鍋爐為核心）、汽水系統（主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成）、電氣系統（以汽輪發電機、主變壓器等為主）、控制系統等組成。前二者產生高溫高壓蒸汽；電氣系統實現由熱能、機械能到電能的轉變；控制系統保證各系統安全、合理、經濟運行。

在所有發電方式中，火力發電是歷史最久的，也是最重要的一種。由于地球上化石燃料的短缺，人類正盡力開發核能發電、核聚變發電以及高效率的太陽能發電等，以求最終解決人類社會面臨的能源問題。最早的火力發電是1875年在巴黎北火車站的火電廠實現的。隨著發電機、汽輪機制造技術的完善，輸變電技術的改進，特別是電力系統的出現以及社會電氣化對電能的需求，20世紀30年代以后，火力發電進入大發展的時期?；鹆Πl電機組的容量由200兆瓦級提高到300～600兆瓦級（50年代中期），到1973年，最大的火電機組達1300兆瓦。大機組、大電廠使火力發電的熱效率大為提高，每千瓦的建設投資和發電成本也不斷降低。到80年代后期，世界最大火電廠是日本的鹿兒島火電廠，容量為4400兆瓦。但機組過大又帶來可靠性、可用率的降低，因而到90年代初，火力發電單機容量穩定在300～700兆瓦。

火力發電按其作用分單純供電的和既發電又供熱的。按原動機分汽輪機發電、燃氣輪機發電、柴油機發電。按所用燃料分，主要有燃煤發電、燃油發電、燃氣發電。為提高綜合經濟效益，火力發電應盡量靠近燃料基地進行。在大城市和工業區則應實施熱電聯供。

火力發電的重要問題是提高熱效率，辦法是提高鍋爐的參數（蒸汽的壓強和溫度）。90年代，世界最好的火電廠能把40％左右的熱能轉換為電能；大型供熱電廠的熱能利用率也只能達到60％～70％。此外，火力發電大量燃煤、燃油，5 / 6 造成環境污染，也成為日益引人關注的問題。

火力發電也是傳統的電力能源獲取手段之一，尤其是在缺少水資源的地區。相對于需要修建大壩和水庫的水力發電，具有投資少、見效快的特點。但火力發電對環境的污染較嚴重，這是目前需要解決的難題。

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第三篇：教學設計《科學探究：怎樣產生感應電流》

注重研究方法的滲透

避免“形式探究”

--《科學探究：怎樣產生感應電流》教學設計

編者按：第三屆全國義務教育課程標準初中物理教學研討會于2006年3月18號在重慶舉行。此次會議還進行了教學設計賽，在這里我們向大家介紹在會議中獲得一等獎的一位老師的作品。

安徽省合肥市三十八中學 袁乃玉（230011）

(一)[設計意圖] 法拉第電磁感應現象的發現，凝聚了法拉第十年的心血，是一個艱辛而漫長的探究過程，我們今天的學習，不可能要求學生在短短的一節課時間內，完全通過自己的努力來重現這一偉大的發現，本節的教學重點應在于引領學生在探究過程中領會科學的研究方法，形成正確的探究觀念和探究意識；在于通過物理學史的介紹，使學生被科學家的精神所感動，從而達到發展學生積極的情感、態度和價值觀的教學效果！

（二）引入

1、講述“逆向思維結碩果”故事（見附錄1）

2、如圖所示，師生共同做奧斯特的“電磁電？

說明：以故事引入新課，一方面能激發學生的興趣，另一方面是本節課以“逆向思維”為主線的起點。

磁”實驗，啟發思考：

二、對探究磁－－>電實驗器材的選擇

1、引導學生對“電 析：

(1)電源——產生電流；

磁”實驗中各部分器材作用的分(2)導線和開關——形成閉合電路；(3)小磁針——檢驗磁場的產生

2、繼續運用“逆向思維”選擇磁電實驗器材： ．．．．(1)磁鐵——產生磁場；

(2)導線和開關——形成閉合電路；

(3)電流表——檢驗電流的產生。

說明：①啟發學生思考如何選擇檢驗電流產生的儀器，學生可能有小燈泡、電動機、電流表等方案，類比奧斯特實驗中選用靈敏的小磁針，確定選用靈敏電流計；

②在這一過程中，同學們面前擺放的是電 磁實驗器材，并且要求他們合上課本，運用“逆向思維”對實驗所需器材進行分析推理。

三、探究磁 電的實驗過程

1、閉合開關、觀察的電流計的指針沒有偏轉；

2、師生共同分析是否因為磁場不夠強，斷開開關，分別改接條形磁鐵和馬蹄形磁鐵并分別將它們放在導線的不同位置后閉合開關；

3、在“失望”地認為磁不能產生電后，教師似“無意間”拿走．．．馬碲形磁鐵，學生們突然發現指針偏轉了，重復實驗，發現磁的確能產生電流；

4、得出初步結論：“運動”是磁生電的必要條件。

說明：似乎無意間發現磁能生電，符合法拉第發現電磁感應現象的探究歷程（見附錄 2）

四、學生動手實驗，探究“運動”是否是磁生電的充分條件？

1、給學生提供靈敏電流計和馬蹄形磁鐵，進行分組實驗；

2、學生通過實驗可能會發現，雖然導線在運動，但在如下情況不能產生電，如：①開關斷開；②導線里外運動；③導線上下運動。

五、利用直觀表示磁場的“磁感線”，分析產生上述現象的原因，得出產生感應電流的條件——切剖磁感線。

說明：①從“四”到“五”的過渡語言：因為磁場是看不見摸不著的特殊物質十分抽象，所以在前面我們是用什么方法來直觀地研究磁場？生答：磁感線，那么我們這里也利用磁感線來研究:為什么同樣是導體在磁場中運動，產生的現象卻不同?

②把地板和天花板分別比喻成磁體的N極、S極，請同學們舉手表示“磁感線”，教師用手中的教棒模擬切割磁感線運動，進一步加強同學們對“切割”的感性認識。如果想讓學生親身體會一下“切割”的感覺，只要兩人合作，一人舉手代表磁感線，另一人舉手代表導體，十分方便有效！

六、換用不同的磁鐵或線圈進一步驗證產生感應電流的條件后，打開課本理解法拉第的電磁感應定律。

七、練習鞏固

說明：若時間允許補充說明物理學中引入圖

1、圖2表示方法的必要性。．．．老師們喜歡用射箭比喻磁場的方向，我覺得這還不夠，就像物理學中引入了很多字母，但總有一部分同學不喜歡用，是其記不住嗎？我覺的不是，關鍵是教師沒有交代清楚其引入的意義和必要性，如圖中圓圈表示導體里外放置，是因．．．．．．為當導體運動到圖示位置時，我們從正面只能觀察的其橫截面，同理圖2也是如此，在教學過程中我們可利用課件或實物，讓學生觀察到動態的過程，從而真正達到理解的效果。

附錄一：“逆向思維”結碩果

傳說我國古代滄州城外有一座廟宇，年久失修，一天山門坍塌了，門前的一對石獅滾進了附近的一條河中。一年后，和尚重建山門，想起還有一對石獅留在河里，于是雇人坐船到河的下游去打撈，尋找了十余里，終無所獲，感到很奇怪。這時一位老船工路過這里，問明了石獅沉河的經過，便叫打撈的人到上游去尋找。眾人聽后十分驚訝，半信半疑地懷著試試看的心情到上游去找。果然很快在上游八里外的河底找到了那兩個石獅子。眾人嘆服老船工的指引，便探問緣由。老船工說：“石獅很重，沉入河底后，河水難于沖動石獅，卻把石獅的泥沙帶走了。天長日久，石獅受水沖擊的上游方向逐漸形成了一個凹坑，坑越沖越大，當它深度超過石獅的一半時，石獅便向上游方向滾進坑里，這樣年復一年，石獅就自然而然滾到河的上游去了。眾人聽后心悅誠服。

世上有些事乍看起來有些違反常規，但實際上卻合情合理，因為事物本來是復雜的，是由多種因素促成的，要想對付復雜的事物，自己的頭腦就要變得聰明些，而上述事物正好說明“逆向思維”給我們的啟示。類似的創意還有：

在動物園里，把動物關在籠子里，游人在園內觀賞動物是一般常規。但是在野生動物園里，動物是放牧式的，為了防止獅虎對人的襲擊和傷害，卻讓游人坐到封閉的汽車內去進行參觀游玩，卻又別有一番情趣。

生產玩具的廠家，其設計一般都追求色彩鮮艷、造型美觀可愛而贏得顧客的喜愛，然而美國鬼才公司卻設計了一種外皮皺巴巴丑惡的玩具狗，這種一反常態的構思，是一種風格迥異的丑狗，丑中還透出一絲憨態，從而引起人們的獵奇心，覺得花幾個錢抱一只奇異的狗回家是值得的。不出所料，皺皮狗成為市場上的暢銷產品。

美國物理學家瑞利采用逆向思維法取得重大發明并獲得諾貝爾獎。一次他在測量氮氣密度時，分別采用哈考特法和雷尼奧法，結果得出的氮氣密度相差千分之一。這么小的誤差對一般人往往很難引起注意。然而瑞利認為這個誤差超出了正常實驗的范圍。于是他采用“逆向思維法”，即不是減少差值，而是相反擴大差值去探索其中原因，經過反復試驗終于發現了氬原子。

另一位科學家蘭米爾，他采用“逆向思維”法，發明了充氣電燈泡。當時的電燈泡有個致命的弱點，鎢絲通電后很容易發暗，使用不久燈泡壁就會發黑。一般人按常規思維都認為要克服這個毛病必須進一步提高燈泡的真空度。但蘭米爾的想法與眾不同。他不是去提高燈泡的真空度，而是相反采用充氣法，他分別將氫氣、氮氣、二氧化碳、氧氣等充入燈泡，觀察和研究它們在高溫低壓下與鎢絲的作用。與他發現氮氣有減少鎢絲蒸發的作用時，便斷定鎢絲在氮氣中可以延長工作時間。1928年，他由于充氣燈泡的發明而榮獲帕金獎章。

把思維方法來個一百八十度的大轉變，有時竟取得想不到的效果。歷史上有許多科學家就是采用逆向思維法而取得重大發現和發明的。

摘自《發明與革新》（米文松）（“上海發明網”轉載）

附錄二：法拉第發現“電磁感應”

自從1820年奧斯特宣布電能使磁針偏轉后，法拉第就想，電真的變成了磁，反過來想，磁為什么變不成電呢?他在筆記本上寫了：“轉磁為電”幾個大字，口袋里常裝著一塊馬蹄形磁鐵，一個線圈。就這樣苦思苦想，常驗常試。他先是用磁鐵去碰導線，電流計不動，在磁鐵上繞上導線，還是沒有電。干脆把磁鐵裝在線圈的肚子里，接上電流計，指針依然紋絲不動。法拉第就這樣顛來倒去，從1821年開始到1831年不覺已過去整整10年，腦汁絞盡，十指磨破，也沒變出一絲絲電來。一天，他又在地下實驗室干了半天，還是毫無結果，便說了聲：“算了吧!”氣得將那根長條磁鐵向線圈里嗵地一聲扔進去，仰身向椅子上坐去?？墒蔷驮谒錾硐蛞巫由献囊粍x那間，他忽然看見電流計上的指針向左顫動了一下。他趕快眨了一下眼，再看指針又在正中不動了。他想也許是看花眼了，因為人們在高度集中精力的實驗中，有時看到的只是自己希望的假象。他這么想著就欠著身子將磁鐵抽出來再試一次。不想這一抽指針又向右動了一下，這回可是真真切切的。他忙又將磁鐵插回，指針又向左偏了一下。哎呀，有電了，磁成電了。十年相思苦，一朝在眼前!法拉第將那磁鐵在線圈里不停地抽出插入，上上下下就如同搗蒜一般，把個桌子捅得咚咚直 響，那電流計上的指針也就像撥浪鼓似的左右搖個不停，原來磁變電是要通過運動!這時法拉第那個賢惠溫柔的妻子薩拉見他到時還不上來吃飯，就端著一盤面包、牛奶，幾樣小菜送到地下室來，剛一推門見法拉第正對著線圈“搗蒜”，便撲哧一聲笑著喊道：“邁克爾，開飯羅!”法拉第抬起頭，扔掉磁鐵像一只小鳥一樣飛到薩拉面前，展開雙臂摟住她的肩膀，就地打了一個旋。薩拉手中的牛奶面包菜碟統統掉在地上。她喊道：“邁克爾，你怎么啦，牛奶撒了，盤子打了，你吃什么呀。” “不要了，什么也不要了。今天有電了，有電就夠了，只要電就行了!” 他這樣語無倫次地念了一段“了了”歌后，便翻身去記日記：

“1831年10月17日。磁終于變了電???！?/p>

磁變電這種偉大發現的幸運何以偏偏落到一訂書徒出身的法拉第身上?原因很多，但有一點卻應引起我們特別的注意。就是十年前奧斯特通過實驗將電變成磁，法拉第聽說后即反過來這么一想：磁能不能變電?這便是一種相似思維。世界上的事物都是互相聯系的，而這種聯系常常表現為它們之間的各種相似，抓住這個相似點也即抓住了它們的紐帶，偉大的發現常常由此而始。阿基米德身在澡盆里由物落水溢悟出浮力定律；牛頓見蘋果落地而推及地球與蘋果相互吸引，終發現萬有引力；富蘭克林由毛皮摩擦的電火花而想到雷鳴電閃，因此而探得電的本質；波義耳因酸霧使紫羅蘭褪色便反向聯想到以此來檢驗酸堿，竟發明了化學試劑。善于發現物與物間的相似，善于由這相似現象進而探究其內在的聯系，這是科學研究的一條重要方法。猶如進瓜地而先理其藤，藤在手則瓜無所漏；入宮尋寶而先尋其路，路既通則寶無所遺，新的發現就會層出不窮。

摘自《中國基礎教育網》（“物理學史”欄目

第四篇：《科學探究：怎樣產生感應電流》教案1

科學探究：怎樣產生感應電流

教材分析

本節內容是滬科版教材初中物理最后一個探究性實驗，也是最后一個考點，電磁感應作為聯系電場和磁場的紐帶，不僅是電場和磁場知識的綜合和擴展，也是以后高中學習相關知識的基礎，電磁感應的發現在科學技術上具有劃時代的意義，由于它揭示了電和磁的聯系及規律，使得人類進入了一個充分利用電能的新時代，使人類文明邁進了一大步，因此，本節無論是知識內容，對學生能力培養上，還是在社會實踐中都有極其重要的意義。

教學目標

根據教材對本節的具體要求，同時針對初三學生的心理特點和認知水平，結合教材，本著面向全體，使學生全面主動發展的原則，確定本節的教學目標如下：

1、知識與技能目標

（1）知道導體在磁場中運動時產生感應電流的條件（2）知道電磁感應現象的概念

2、過程與方法目標

通過實驗，歸納，概括出利用磁場產生電流的條件，培養學生的觀察，猜想，探究，概括分析能力

3、情感、態度和價值觀目標

（1）激發學生對科學的好奇心和求知欲，（2）培養實事求是記錄實驗現象的態度（3）感受科學技術對社會發展的作用

教學重難點

1、重點：對感應電流的科學探究，培養學生的交流合作意識

2、難點：組織學生完成電磁感應現象的實驗，既要設法使現象明顯，又要能歸納總結出產生感應電流的條件。

教學方法

課堂教學是在教師引導下的雙邊活動，教師的作用是導和引，適時地加以引導和點撥。使學生進入教師導演的角色中，以期獲得最佳的課堂情景和課堂效果，結合我所教班級，對每一個環節預想兩種或以上打算，先讓學生大膽去思考問題，如果覺得難再作適時點撥。物 理實驗是人們根據研究和學習的目的，利用物理儀器和設備，人為地模擬物理現象，排除各種偶然次要因素的干擾，突出重要因素，突破重難點，建立和檢驗物理理論基礎的有力武器，所以通過實驗形象，生動的特點，激發學生的求知欲望，使學生的興趣不只是停留在被觀察物理現象的表面上，讓學生經歷科學探究及實驗過程是對學生進行創造意識訓練和科學方法訓練的有效途徑。根據本節內容培養學生觀察，實驗能力和分析推理能力的教學目標，在教學上采用啟發誘導，實驗觀察，發現，分析，比喻，推理等教學方法。

學習方法

通過本節課的學習，要使學生了解控制變量的研究方法，在教學過程中引導學生如何進行實驗設計、實驗操作，怎樣對實驗數據進行分析得出實驗結論和總結物理規律，這就要指導學生主動的根據實驗逐項觀察，逐項分析，再綜合考察，綜合分析，達到從實踐到認識上的飛躍。另外要學生充分利用生活物理幫助理解，拓寬知識。

教學過程

一、引入課題

通過前面的學習同學們已經知道，人們發現電現象和磁現象已有兩千多年了。在這漫長的時間里，人們認為電就是電，磁就是磁，它們之間是沒有聯系的。直到1820年，丹麥物理學家奧斯特通過實驗，發現了通電導體周圍的小磁針會發生偏轉的現象，才開始揭示了電現象和磁現象的聯系，有人把這種現象概括為“電生磁”。既然電流可以產生磁場，那么，能不能反過來利用磁場來獲得電流呢? 也就是說，能不能實現“磁生電”呢?這在當時確實是一個十分吸引人的問題。然后介紹英國物理學家法拉第在1831年解決了這個問題。法拉第是怎樣研究這個問題的呢?最后又得出什么結論?這就是這節課要研究的問題。

說明：采用教師語言引入的方式，介紹物理學家或物理學史引入新課。

二、新課教學 提出問題

1、演示發電機模型，先慢后快再慢，要求學生觀察燈和我的手。

2、我們再來認真觀察發電機模型，它的構造？重點強調模型中有線圈導體，有磁體，就有磁場，通過我們剛才的觀察，導體在磁場中怎樣才能產生電流呢？

說明：教師誘發引導，激發學生的興趣，讓學生感到驚奇和困惑，同時也為猜想作好準備，對這節課的學習創造了有利條件。猜想與假設

讓學生開始猜想：可能跟導體運動有關。（教師把猜想內容寫在黑板上）

進一步追問，那么要怎么運動才能得到電流呢？請同學根據我給大家提供的器材制定計劃與設計一個實驗來說明。

介紹器材，展示U形磁體，開關，靈敏電流計，一根導體，細導線，鐵架臺，并掛出圖。

制定計劃和設計實驗

讓學生討論，制定實驗方案和設計記錄實驗現象的表格，詢問討論結果。(如果有同學舉手就讓他上臺來組裝器材，并實驗，如果沒有。可以讓學生觀察P118圖17—14實驗裝置圖，給學生一些靈感；由于書上沒有現成記錄現象的表格，所以老師提出我們該怎樣來記錄這一現象及結果呢？要求學生設計，如果設計不出來，再提示，我們主要觀察導體的運動方向和靈敏電流計有無電流產生，所以只設計兩項就可以了，如果還是設計不出來，老師再展示設計的表格。)進行實驗與收集證據

請學生上講臺來演示，并要求演示的學生講述讓大家觀察哪里。

這時學生組裝器材，組裝完后，開始實驗，很有可能該學生一開始實驗就拿著導體左右運動，看看靈敏電流計指針發生了偏轉，此時老師發出驚訝的感嘆，說：好！指針發生了偏轉，說明已經產生了電流。(有可能學生做左右運動后還做其他方向的運動，并能詳細的記錄，有可能學生看到有電流產生實驗就完了，就不做了，這時老師點撥，我們剛才看到導體左右運動有電流產生，那么其他方向呢？）

說明：讓學生動手實驗，不但可以滿足學生的操作愿望，還可以發展學生對探索知識和規律的興趣，進而發展學生的認識興趣。

分析與論證

演示實驗學生做的同時，其他同學觀察，也有學生在思考了。實驗完畢，讓全班學生4人一組分組討論。再次提出問題，通過剛才的實驗，我們來分析一下怎樣才能得到電流呢？

詢問討論結果。

生答，教師記錄在黑板上。

如果沒有正確的答案或者沒有學生回答，教師提出問題：為什么左右，傾斜時有電流，而上下，前后無電流？

生思考，教師分析：在U形磁體內畫出磁感線，并用黑板擦代替導體運動，把磁感線比 喻成甘蔗，把導體比喻成刀，怎樣才能把甘蔗砍斷吃呢？

學生回答，結論：有無電流在于是否切割磁感線

老師接著提問，那么真的只要有導體切割磁感線就一定有電流嗎？老師演示斷開開關再做一次實驗，引起學生對閉合電路的理解。

學生觀察現象，并總結結論。

說明：給出充分的討論時間，由于作以上引導，同學們有初步的信息交流能力，有將自己的見解公開與交流的欲望。

提出：這種現象叫電磁感應現象 板書：

一、電磁感應現象

1.條件：（1）閉合電路的一部分導體，（2）切割磁感線

2.定義：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時產生電流的現象叫電磁感應現象，產生的電流叫感應電流。

由于設計為兩個探究實驗，所以評估，交流放在第二實驗完成以后。

我們知道電流是有方向的，那么剛才產生的電流有沒有方向呢？如果有，你認為電流的方向與什么有關呢？

說明：繼續設問，激發學生的探索愿望。

學生猜想，教師板書：感應電流方向的影響因素。

方案1：如果有學生猜出與導體的運動方向和磁場方向有關，老師把它寫在黑板上，讓學生討論設計實驗和記錄數據的表格，由于涉及到兩個物理量，有點難度，所以學生設計不出來，可點撥提出控制變量法。

方案2：但由于受剛才實驗的影響，學生可能只能猜出跟導體的運動方向有關，那就讓學生設計實驗，制定實驗計劃，設計記錄數據的表格，如果學生不能設計出具體的記錄表格，教師再像前面一樣點撥。要求學生記錄實驗結果，作分析，得出結論之后。教師提出，除了跟導體的運動方向有關外，還有沒有其他影響因素呢，再讓學生大膽猜想，當然提出磁場更好，沒有提出，教師作適當引導，提出導體的運動方向已經研究了，那么現在能改變方向的就只有磁場方向了，我們就改變來看，再讓學生設計實驗證明，再把實驗的結果記錄在表格中，要求學生分析交流得出結論

教師板書，討論結果，感應電流的方向與磁場方向和導體運動方向有關。

至此，實驗完畢，要求學生對整個實驗評估。提問：1.通過探究究竟得到了那些啟示？

2.探究的設計和計劃的進行過程是否有缺陷？ 3.還有那些需要改進的地方？

說明：評估是探究過程的重要環節，只有通過這樣的反思和評估，學生的科學探究能力才能逐步提高。

交流與合作

完成實驗探究后，各組從以下方面進行交流和討論：

1.如果導體的運動方向與磁感線的夾角是銳角，導體中也能產生電流嗎？

2.如果導體不動，移動U形磁鐵，導體中也能產生電流嗎？用學過的知識討論原因。3.導體在磁場中產生的電流大小至少與哪些因素有關？（對這個問題感興趣的同學可以到實驗室做一些定性的實驗。）

4.電磁感應現象過程中能量是如何轉化的？ 教師提出

電磁感應的應用是比較廣泛的，比如，話筒，發電機等，那么同學們能不能把我們學到的原理及知識應用到生活中去呢？給大家提個建議，通過剛才的學習，我們已經知道導體切割磁感線能產生電，出示自行車圖片，大家看自行車行駛時，在不停的動，同學們能不能把這個地方改裝成發電機，這兒安裝電動機，這樣不就把產生的電利用，省力了嗎？針對這個問題有興趣的同學下來可以自己去做些研究。

說明:從社會走向物理，物理走向社會，培養學生運用物理知識解決生活中問題的能力，發展實踐能力和開創意識。

總結：1.同學們在本節課都有哪些收獲

2.討論之后做知識小結，本節課不僅了解產生感應電流的條件，更重要的是讓同學進一步掌握科學探究方法，培養學生探究問題的能力。

板書設計：

科學探究：怎樣產生感應電流

一、電磁感應現象（說明磁能產生電）奧斯特實驗說明電能產生磁

1、條件： A、閉合電路的一部分導體 B、切割磁感線運動

2、定義：閉合電路的一部分導體在磁場中作切割磁感線運動時產生電流的現象 5 叫電磁感應現象，產生的電流叫感應電流

3、感應電流的方向與導體運動方向，磁場方向有關

二、電磁感應現象中機械能轉化為電能。

第五篇：科學探究怎樣產生感應電流教案2

怎樣產生感應電流

基本要求：

1.了解常用電池的結構、性能及使用注意事項，在生活中能根據需要選擇合適的電池。2.了解目前常用的幾種發電方式中能量的轉化過程、開發利用的可持續發展情況。3.了解各種電池和火力發電方式存在環境污染，提高環保意識。4.通過實驗探究，知道導體在磁場中運動時產生感應電流的條件。5.經歷科學探究的交流與合作過程，養成交流與合作的意識和能力。

重點內容：

1.了解常見的干電池、蓄電池、太陽電池和燃料電池的能量轉化特征以及它們的主要結構；知道干電池和蓄電池能夠造成環境污染，不要隨便拆開或亂丟棄；各種發電方式中有關能量的轉化過程、影響可持續發展的因素。

2.對感應電流產生條件的探究。

難點內容：

科學探究產生感應電流的條件及對切割磁感線的理解。

重點內容講述：

電能是日常生活中的重要能源，它主要來自兩個方面，一是電池，二是發電機。

一.電池

電池是一種把其他形式的能轉化為電能的裝置，電池提供的是直流電（介紹直流電與交流電）。由于制作材料、工作原理和用途的不同，電池有很多種類。

1.化學電池

化學電池是把化學能轉化為電能的裝置，是生活中最常用到的電池?；瘜W電池的種類和型號很多。其常見的形狀有圓柱體，也有長方體，還有其他形狀。

化學電池按工作性質可分為：一次電池（原電池）；二次電池（可充電電池）;鉛酸蓄電池。其中：一次電池可分為：糊式鋅錳電池、紙板鋅錳電池、堿性鋅錳電池、扣式鋅銀電池、扣式鋰錳電池、扣式鋅錳電池、鋅空氣電池、一次鋰錳電池等。二次電池可分為：鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、二次堿性鋅錳電池等。鉛酸蓄電池可分為：開口式鉛酸蓄電池、全密閉鉛酸蓄電池。

鋅-錳干電池

鋅-錳電池又稱勒蘭社電池，是法國科學家勒蘭社于1868年發明的由鋅作負極，二氧化錳為正極，電解質溶液采用中性氯化銨、氧化鋅的水溶液，面淀粉或漿層紙作隔離層制成的電池稱鋅錳電池，由于其電解質溶液通常制成凝膠狀或被吸附在其它載體上而呈現不流動狀態，故又稱鋅錳干電池。按使用隔離層區分為糊式和板式電池兩種，板式又按電解質液不同分銨型和鋅型電池紙板電池兩種。

干電池用鋅制筒形外殼作負極，位于中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作正極，在石墨棒的周圍由內向外依次是A：黑色二氧化錳粉末------用于吸收在正極上生成的氫氣；B：用飽和了氯化銨和氯化鋅的淀粉糊作為電解質溶液。

干電池的電壓大約為1.5V，不能充電再生。堿性鋅錳電池

20世紀中期在鋅錳電池基礎上發展起來的，是鋅錳電池的改進型。電池使用氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液作電解質液，采用了與鋅錳電池相反的負極結構，負極在內為膏狀膠體，用銅釘作集流體，正極在外，活性物質和導電材料壓成環狀與電池外殼連接，正、負極用專用隔膜隔開制成的電池。

銀鋅電池

一般用不銹鋼制成小圓盒形，圓盒由正極殼和負極殼組成，形似鈕扣（俗稱鈕扣電池）。盒內正極殼一端填充由氧化銀和石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充鋅汞合金組成的負極活性材料，電解質溶液為KOH濃溶液。

電池的電壓一般為1.59V，使用壽命較長。鎘鎳電池和金屬氫化物電池

二者均采用氧化鎳或氫氧化鎳作正極，以氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液作電解質溶液，金屬鎘或金屬氫化物作負極。金屬氫化物電池為20世紀80年代末，利用吸氫合金和釋放氫反應的電化學可逆性發明制成，是小型二次電池主導產品。

2.蓄電池

其實蓄電池也屬于化學電池。它在使用之前要先充電，充電時是將電能轉化為化學能蓄存在電瓶內；當其向外放電時，則將化學能又轉化為電能。蓄電池能供給較大的電流，電壓也比較穩定。常見的蓄電池是鉛酸蓄電池

1859年法國普蘭特發現，由正極板、負極板、電解液、隔板、容器（電池槽）等5個基本部分組成。用二氧化鉛作正極活性物質，鉛作負極活性物質，硫酸作電解液，微孔橡膠、燒結式聚氯乙烯、玻璃纖維、聚丙烯等作隔板制成的電池。

鉛蓄電池可放電也可以充電，一般用硬橡膠或透明塑料制成長方形外殼（防止酸液的泄漏）；設有多層電極板，其中正極板上有一層棕褐色的二氧化鉛，負極是海綿狀的金屬鉛，正負電極之間用微孔橡膠或微孔塑料板隔開（以防止電極之間發生短路）；兩極均浸入到硫酸溶液中。

一個鉛酸蓄電池的電壓為2V，使用時常將多個電池串聯起來使用，如汽車上的蓄電池組是將6個蓄電池串聯起來組成的12V電源。

蓄電池的鉛電極板和電解液如果亂丟棄，也會造成環境污染。3.太陽能電池

太陽在一年內可以產生出3.8×10千瓦的太陽能,相當于現在整個地球上人類所使用的總能量

23的6×10億倍。其中約有1/22億的太陽能輻射到地球上，相當于現在地球上所使用的總能量的3萬倍。太陽能電池是人類利用太陽能的一種裝置，它是利用光伏特效應將太陽光直接轉變成電能的，只有當太陽光照射時才發電，因此，必須有一個蓄電池來儲存電力。目前，光電池中常用的一種為硅電池，其光電轉換效率可達11%～14%。此外，還有硫化鎘電池、砷化鎵電池、碲化鎘電池等。使用太陽能電池的設備也日益增多，如電子計算器、手表、無線電話、收音機、錄音機等，商用太陽能電池的價格已降至每瓦4美元以下。太陽能電池的應用越來越廣泛，前景越來越光明。太陽能汽車、太陽電池發電、太陽能飛船、太空太陽能電站等利用太陽能的研究受到世界各國的普遍重視，是一些國家今后能源領域中的重點發展方向。有專家預測，太陽能電池將成為21世紀的重要電力來源之一。

太陽能電池可以做得比較小巧，用在計算器、玩具等到上面。大量的太陽能電池聯成陣列，可以建成太陽能發電站，巨大的太陽能帆板是人造衛星上的主要電源之一。

太陽能取之不盡，沒有污染，因此太陽能電池是廉價而又干凈的電源，它的不足之處是受到天氣的限制。

4.燃料電池

燃料電池是將所供燃料的化學能直接變換為電能的一種能量轉換裝置，是通過連續供給燃料從而能連續獲得電力的發電裝置。具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應的“發電機”。電池工作時需要連續地供給活物質（起反應的物質）——燃料和氧化劑，這又和其它普通化學電池不大一樣。由于其具有發電效率高，適應多種燃料和環境特性好等優點，近年來已在積極地進行開發。

由于燃料電池能將燃料的化學能直接轉換為電能，因此，它沒有像普通火力發電廠那樣的通過鍋爐、汽輪機、發電機的能量形態變化，可避免過程中轉換損失，達到市制發電效率。此外，還具有以下優點：（1）部分負荷時也能保持高的效率；（2）通過與燃料供給裝置的組合，可適用范圍的燃料；（3）由于輸出功率單位由堆的輸出功率決定，故機組容量具有自由度；（4）電池本體的負荷響應性好；（5）NOX及SOX等的排出量少，有利環保。

燃料電池通常是按構成的電解質來分類?，F在開發最為盛行的有4種燃料電池。各種燃料電池，特別是其動作溫度不相同，最先進行開發的磷酸型燃料電池約在200℃的溫度下動作。相對于此，熔融碳酸鹽型燃料電池和固體氧化物燃料電池均可應用在以石燃料為基本燃料的電廠內，可作為電力電源來利用。高溫型燃料電池又可稱之為是通過利用其高質量排氣，來面向復合發電的燃料電池。

燃料電池的優點是能量轉換效率高、可靠性高、工作時無噪聲、無塵埃、無輻射，是一種清潔的能源。這種小型設備可以為手機、筆記本電腦和其他一些便攜設備提供能量，和目前所使用的鋰離子電池相比，重量只相當于原有鋰離子電池一半的燃料電池就可以提供約4倍的電池能量。不過這樣的設備目前還處于試驗當中，估計要到2006年大規模投產后才能進入市場。

二.發電機。

電池提供的電能是有限的，更充足，更強大的電能要通過發電機獲取。發電機也是一種把其他形式的能轉化成電能的裝置。目前常用的發電方式有火力發電、水力發電和核能發電。51.火力發電

利用煤、石油、天然氣等固體、液體、氣體燃料燃燒時產生的熱能，通過發電動力裝置（包括電廠鍋爐、汽輪機和發電機及其輔助裝置）轉換成電能的一種發電方式。煤、石油等燃料在鍋爐內燃燒后，把燃料的化學能轉化為內能并傳遞給鍋爐內的水，高溫高壓的水和水蒸氣在通過蒸氣輪機時，將內能轉化為汽輪機葉輪的機械能。汽輪機的葉輪和發電機的轉子是連在一起的，發電機的轉子獲得機械能后將機械能轉化為電能?；鹆Πl電系統主要由燃燒系統（以鍋爐為核心）、汽水系統（主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成）、電氣系統（以汽輪發電機、主變壓器等為主）、控制系統等組成。前二者產生高溫高壓蒸汽；電氣系統實現由熱能、機械能到電能的轉變；控制系統保證各系統安全、合理、經濟運行。

在所有發電方式中，火力發電是歷史最久的，也是最重要的一種。由于地球上化石燃料的短缺，人類正盡力開發核能發電、核聚變發電以及高效率的太陽能發電等，以求最終解決人類社會面臨的能源問題。最早的火力發電是1875年在巴黎北火車站的火電廠實現的。隨著發電機、汽輪機制造技術的完善，輸變電技術的改進，特別是電力系統的出現以及社會電氣化對電能的需求，20世紀30年代以后，火力發電進入大發展的時期。火力發電機組的容量由200兆瓦級提高到300～600兆瓦級（50年代中期），到1973年，最大的火電機組達1300兆瓦。大機組、大電廠使火力發電的熱效率大為提高，每千瓦的建設投資和發電成本也不斷降低。到80年代后期，世界最大火電廠是日本的鹿兒島火電廠，容量為4400兆瓦。但機組過大又帶來可靠性、可用率的降低，因而到90年代初，火力發電單機容量穩定在300～700兆瓦。

火力發電按其作用分單純供電的和既發電又供熱的。按原動機分汽輪機發電、燃氣輪機發電、柴油機發電。按所用燃料分，主要有燃煤發電、燃油發電、燃氣發電。為提高綜合經濟效益，火力發電應盡量靠近燃料基地進行。在大城市和工業區則應實施熱電聯供。

火力發電的重要問題是提高熱效率，辦法是提高鍋爐的參數（蒸汽的壓強和溫度）。90年代，世界最好的火電廠能把40％左右的熱能轉換為電能；大型供熱電廠的熱能利用率也只能達到60％～70％。此外，火力發電大量燃煤、燃油，造成環境污染，也成為日益引人關注的問題。

火力發電也是傳統的電力能源獲取手段之一，尤其是在缺少水資源的地區。相對于需要修建大壩和水庫的水力發電，具有投資少、見效快的特點。但火力發電對環境的污染較嚴重，這是目前需要解決的難題。

2.水力發電

水力發電是利用河川、湖泊等位于高處具有勢能的水流至低處，將其中所含之勢能轉換成水輪機的動能，再將水輪機為原動機，推動發電機產生電能。因水力發電廠所發出的電力其電壓低，要輸送到遠距離的用戶，必須將電壓經過變壓器提高后，再由架空輸電路輸送到用戶集中區的變電所，再次降低為適合于家庭用戶、工廠之用電設備的電壓，并由配電線輸電到各工廠及家庭用戶。

水力發電依其開發功能及運轉型式可分為慣常水力發電與抽蓄（蓄能）水力發電兩種。由于天然水流有明顯的季節性，大量電能又是無法貯存的，因此開發河川水電一般都必須先把河川水流的能量蓄集起來，然后再根據用電需要對其進行時間上的再分配。另外，也只有把河川水流的能量蓄集起來，才便于完成水能到電能的集中轉換。利用蓄水水庫造成的河段落差，通過壓力水管向水輪發電機組供水，水輪機接收水流的能量并將其轉變成自身旋轉的機械能，然后再帶動發電機旋轉，完成力學能到電能的轉換。蓄能水力發電是在晚間用電低峰時，用所剩余的電力將下池的水抽到上池儲存起來，然后，在白天用電高峰時，把上池所儲存高水位的水放出，帶動發電機發電，其原理如圖所示：

水力發電有如下特點：①能源的再生性。水流按照一定的水文周期不斷循環，從不間斷，因此水力資源是一種再生能源。②發電成本低。水力發電只是利用水流所攜帶的能量，無需再消耗其他動力資源。③高效而靈活。水力發電的主要動力設備水輪發電機組，不僅效率較高而且啟動、操作靈活。④工程效益的綜合性。筑壩攔水形成了水面遼闊的人工湖泊，控制了水流，因此興建水電站一般都兼有防洪、灌溉、航運、給水以及旅游等多種效益。另一方面，也可能出現泥沙淤積、淹沒良田、森林、古跡等情況。⑤一次性投資大。

3.核能發電

核能指原子核能，又稱原子能，是原子結構發生變化時放出的能量。目前，從實用來講，核能指的是一些重金屬元素鈾、钚的原子核發生分裂反應（又稱裂變）或者輕元素氘、氚的原子核發生聚合反應（又稱聚變）時，所放出的巨大能量，前者稱為裂變能后者稱為聚變能。通常所說的核能是指受控核裂變鏈式反應產生的能量。

核能的特點是能量高度集中。1t鈾-235在裂變反應所放出的能量約等于1t標準煤在化學反應中所放出能量的240萬倍。據估算地球上已探明的易開采的鈾儲量，如果以快中子堆加以利用的話所提供的能量將大大超過全球可用的煤、石油和天然氣儲量的總和。

現在核能已成為一種大規模和集中利用的能源，可以替代煤、石油和天然氣，目前主要用于發電。

核能發電就是利用受控核裂變反應所釋放的熱能，將水加熱為蒸汽用蒸汽沖動汽輪機帶動發電機發電。從1954年原蘇聯建成世界上第一座核電站開始到1991年全球已有424座核電站在26個國家運行。總裝機容量達3.27億kW,發電量占全世界的16%。核電發展比較領先的地區是那些缺乏煤、石油和天然氣以及水力資源的地區如法國、比利時、韓國、日本等。我國東南部沿海地區遠離煤炭生產基地，電力需求增長快經濟發達發展核電具有十分重要的現實意義。我國自行設計制造的第一座核電站——秦山核電站和引進設備的大亞灣核電站已分別于1993年和1994年投入運行，結束了我國無核電的歷史。除核裂變發電外，為最終解決人類的能源問題，正在研究熱核聚變發電。核聚變能在瞬間釋放巨大能量（如氫彈），1千克氘的熱值相當于4千克鈾235。需要解決的問題是如何實現核聚變反應的人工控制。世界各國對此都投入了巨大的人力、財力和物力。

三.研究電磁感應現象。（1）通過實驗研究電磁感應現象

實驗目的：探索磁能否生電，怎樣使磁生電。

根據實驗目的，本實驗應選擇哪些實驗器材？根據研究的對象，需要有磁體和導線；檢驗電路中是否有電流需要有電流表；控制電路必須有開關。

怎樣設計實驗？如何操作呢？

我們先做如下設想：電能生磁，反過來，我們可以把導體放在磁場里觀察是否產生電流。那么導體應怎樣放在磁場中呢？是平放？豎放？斜放？導體在磁場中是靜止？還是運動？怎樣運動？磁場的強弱對實驗有沒有影響？所以我們設計了如圖所示的探究電路：在馬蹄形磁鐵的兩個磁極之間懸掛一根導體ab，再把導體兩端跟電流表連接起來。下面我們依次對這幾種情況逐一進行實驗，探索在什么條件下導體在磁場中產生電流。

操作與記錄的表格如圖所示。

上述實驗說明磁能生電。

是在當閉合電路的一部分導體在磁場中左右或斜著運動時的條件下才產生磁生電現象的。仔細分析我們發現：左右、斜著運動時切割磁感線。上下運動或靜止時不切割磁感線，所以不產生感應電流。

實驗表明：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產生電流。這種現象叫做電磁感應，產生的電流叫做感應電流。

電磁感應現象是英國的物理學家法拉第發現的。他經過十年堅持不懈的努力，才發現了這一現象。這種熱愛科學。堅持探索真理的可貴精神，值得我們學習。這一現象的發現進一步揭示了電和磁之間的聯系，導致了發電機的發明，開辟了電的時代，所以電磁感應現象的發現具有劃時代的意義。

（2）研究感應電流的方向

我們知道，電流是有方向的，那么感應電流的方向是怎樣的呢？它的方向與哪些因素有關呢？我們可以做下面的實驗。

保持上述實驗裝置不變，反復改變磁場方向或改變導體在磁場中的運動方向，通過電流表指針的偏轉方向，我們發現：磁場方向、導體運動方向變化時，指針偏轉的方向也發生變化，即電流的方向也隨著變化。通過這一現象我們可以得出：導體中感應電流的方向跟導體運動方向和磁感線方向有關。

（3）研究電磁感應現象中能的轉化

在電磁感應現象中，導體做切割磁感線運動，是外力做了功，它消耗機械能，得到了電能。所以在電磁感應現象中實現了機械能向電能的轉化。

（4）理解電磁感應現象的注意事項

第一，要注意電路必須是“閉合”的，若不閉合，即使導體在磁場里做切割磁感線運動，也不產生感應電流，只會在導體兩端產生感應電壓。

第二，要注意在磁場中的導體是電路的“一部分”，而不是電路的全部。若電路全都在磁場中，則情況比較復雜。如矩形線圈在磁場中轉動時產生感應電流；若讓該線圈在磁場中上下移動或水平移動，則線圈中不會產生感應電流。其中的道理已超出初中物理的范圍，高中時再去分析。

第三，要注意“切割磁感線”運動。如果閉合電路的一部分導體在磁場中沿平行于磁感線的方向運動，則不產生感應電流。

【典型例題】

例1.如圖所示，可以使電流表指針發生偏轉的情況是（）

A.開關S斷開，導線ab豎直向下運動

B.開關S閉合，導線ab豎直向上運動

C.開關S斷開，導線ab從紙里向紙外運動

D.開關S閉合，導線ab從紙外向紙里運動

分析：為使電流表指針發生偏轉，電路中應有感應電流產生，這就需同時滿足兩個條件：一是電路要閉合；二是一部分導體做切割磁感線運動。對照圖中裝置可知，A、B、C都錯。

答：D

例2.如圖是研究感應電流的方向與哪些因素有關的實驗示意圖，比較甲、乙兩圖可以得出感應電流方向與______有關的結論；比較甲、丙兩圖可以得出感生電流方向與______有關的結論。

分析：甲、乙、丙三幅圖中有不同之處：甲、乙兩圖中導體切割磁感線的方向相反，電表指針擺動方向也不同，說明感應電流的方向與導體切割磁感線的運動方向有關；甲、丙兩圖中磁極放置的方位不同，導體切割磁感線的方向相同，指針擺動方向相反說明感應電流的方向還與磁場方向有關。

答：應填“導體切割磁感線的運動方向”和“磁感線方向”。

說明：對如圖甲所示裝置，若對調兩磁極的位置的同時改變導體的運動方向（與原來相反），請讀者思考一下電流表的指針將怎樣偏轉？

【模擬試題】（答題時間：20分鐘）一.填充題

1.要獲得電能，可采用各種途徑，如利用干電池、蓄電池能把_____能轉變成電能；硅光電池能把_____能轉變成電能；熱電偶能把_____能轉變成電能，線圈在磁鐵的磁極附近運動，能把_____能轉變成電能。

2._____是人類第一次獲得的有實用價值的能提供持續電流的電源。

3.丹麥物理學家_____首先發現了電流能產生磁場，而英國物理學家_____則發現了磁場能產生電流。

4.閉合電路中的一部分導體在_____中做_____的運動時，導體中產生_____電流，這種現象叫做_____現象，在這一過程中，_____能轉化為_____能。

5.感生電流的方向與_______方向有關，還與______的方向有關。

二.選擇題

1.下列說法中正確的是（）A.導線在磁場中運動就能產生感生電流

B.閉合電路的一部分導體在磁場中運動就一定能產生感生電流

C.閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感應線的運動，一定能產生感生電流 D.閉合線圈在磁場中做切割磁感應線的運動，一定能產生感生電流

2.圖中，閉合線圈的一部分導線在磁場中運動，能產生感生電流的是（）

A.（a）圖和（b）圖

B.（a）圖和（c）圖

C.（a）圖和（d）圖

D.（c）圖和（d）圖

3.下列現象中屬于電磁感應現象的是（）

A.電流周圍產生磁場的現象

B.導體在磁場中運動的現象

C.磁場對電流產生力的作用

D.閉合導體中產生感生電流的現象