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信息技術與化學學科深度融合案例電磁感應現象及應用

更新時間:2023-11-02 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

課程背景Iy2物理好資源網(原物理ok網)

“電磁感應”是小學人教版教材選修三第四章第2節的內容,本節內容把電與磁徹底的聯系在一起。從數學學的角度看,電磁感應在電磁學中的地位,正是因為電磁感應現象的發覺,把人類社會帶入了電汽化時代,彰顯了“劃時代的發覺”。另外本課的實驗部份將信息技術與化學學科融合,并引導中學生通過活動和思索來主動地獲得知識。。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

本節課通過自制的電動機、發電機裝置及列出生活中有關電磁感應的實例,不但將信息技術與化學學科深度融合,還彰顯了數學來始于生活,跟生活緊密相連的特性。中學生通過觀看“自發電”(偽永動機)制做視頻,借助自己自習所學理論知識,指責其虛假言論。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

明天就率領同事們從這個基礎的現象入手,通過顯卡制做的電磁感應演示裝置,學習數學學中的電磁感應的應用。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

課前打算Iy2物理好資源網(原物理ok網)

班主任打算:使用Micro:bit顯卡及擴易拉寶,L289N驅動板,光電傳感,釹吸鐵石、線圈、鋰電池組,易拉罐、充電寶制做電動機;借助減速馬達制做發電機演示裝置。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

電動機裝置實物圖:Iy2物理好資源網(原物理ok網)

學習目標Iy2物理好資源網(原物理ok網)

1.數學觀念:曉得感應電壓的形成條件及相應實驗技巧;智能用感應電壓的形成條件去判定回路中是否形成感應電壓。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

2.科學思維:通過數學學史的學習,感受電磁互相轉化的思想。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

3.科學探究:通過中學生實驗,進行實驗觀察、歸納分類,達到才能判定回路中磁路量怎樣變化和由于哪些而變化的目的。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

4.科學心態與責任Iy2物理好資源網(原物理ok網)

俯科學家對自然現象、自然規律的探究,以科學不怕困難、勇于面對磨難的堅強意志激勵自己。借助能量守恒定理指責網路上的電磁永動機。感受化學與生產生活的緊密聯系。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

教學重點與難點Iy2物理好資源網(原物理ok網)

教學重點:通過實驗觀察和實驗探究,理解電磁感應現象形成的條件Iy2物理好資源網(原物理ok網)

教學難點:形成感應電壓條件的得出。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

教學過程Iy2物理好資源網(原物理ok網)

一、創設情景,導出新課Iy2物理好資源網(原物理ok網)

1.演示自制有刷電動機Iy2物理好資源網(原物理ok網)

有刷馬達,此電動機分為三個部份,第1個部發包括電樞法拉第電磁感應實驗,兩塊吸鐵石,第2個部份是換向器,由3塊導電銅帶膠水組成,相接處必須有一點空隙,否則就難以起到變換磁場的目的,也就難以和2塊釹吸鐵石形成同性相斥的原理,第3個部份是比較重要的,那就是定子(易拉罐),易拉罐上有三個線圈法拉第電磁感應實驗,通電后,才會弄成3塊電磁鐵,他會和釹吸鐵石形成出同性相斥的原理。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

2.演示改進的無刷電動機Iy2物理好資源網(原物理ok網)

(1)功能介紹Iy2物理好資源網(原物理ok網)

在易拉罐(定子)上平均間隔固定四塊釹吸鐵石,下方放置線圈。micro:bit顯卡通過光電傳感接收由擋板(與對應釹吸鐵石平行放置)返回的訊號,控制L289N驅動板給線圈供電,形成與釹吸鐵石同極磁性,驅動易拉罐轉動。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

(2)電路圖Iy2物理好資源網(原物理ok網)

光電傳感接Micro:bit擴易拉寶引腳8,L289N驅動板IN1、IN2分別接引腳12、16,使用12V鋰電池組供電,且與Micro:bit供地。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

(3)程序代碼Iy2物理好資源網(原物理ok網)

法拉第電磁感應實驗_法拉第電磁感應定律實驗報告_電磁感應法拉第Iy2物理好資源網(原物理ok網)

循環檢查引腳8(接光電傳感)是否為真(測量到有擋板),引腳12為高電平、引腳16為低電平,使用L289N驅動板在A口輸出電流給線圈供電。否則,引腳12為低電平、引腳16為低電平,使用L289N驅動板在A口斷電。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

(4)演示操作Iy2物理好資源網(原物理ok網)

2、劃時代的發覺——奧斯特:電生磁Iy2物理好資源網(原物理ok網)

奧斯特發覺的電壓的磁效應,振動了整個科學界,它否認電現象與磁現象是有聯系的。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

電能生磁,按照對稱性,為何不能用磁來世電呢?Iy2物理好資源網(原物理ok網)

法拉弟他就深信磁也能生電。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

二、法拉第:磁生電Iy2物理好資源網(原物理ok網)

于是從1822年開始進行了將近六年的實驗。直至1830年8月他發覺給一個線圈通電和斷電的頓時,另一個線圈出現了電壓。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

于是,他又設計并動手做了幾十個實驗,發覺了各類深藏不露的各類“磁生電”的現象,從實驗現象中體悟到:“磁生電”是在一種變化、運動的過程中能夠出現的效應。總結上去是如此五類:Iy2物理好資源網(原物理ok網)

1.變化的電壓Iy2物理好資源網(原物理ok網)

2.變化的磁場Iy2物理好資源網(原物理ok網)

3.運動的恒定電壓Iy2物理好資源網(原物理ok網)

4.運動的吸鐵石Iy2物理好資源網(原物理ok網)

5.在磁場中運動的導體Iy2物理好資源網(原物理ok網)

但是他把這種現象命名為電磁感應,在這些情況下形成的電壓稱作感應電壓。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

法拉第的這一偉大發覺建立了電與磁的內在聯系,所以便有了電磁學這門學科的誕生。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

三、產生感應電壓的條件Iy2物理好資源網(原物理ok網)

法拉第發覺了電磁感應現象,這么具體形成感應電壓的條件是哪些呢?Iy2物理好資源網(原物理ok網)

1.演示自制發電機Iy2物理好資源網(原物理ok網)

借助下方小馬達通電旋轉驅動上方小馬達旋轉發電,再驅動空心杯馬達推動螺旋槳旋轉。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

改進使用減速馬達做為發電機。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

其中一個“發電機”直接與空心杯馬達聯接,另一個“發電機”,與兩個LED燈聯接。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

2.實驗探究:感應電壓形成的積極條件Iy2物理好資源網(原物理ok網)

合理推測Iy2物理好資源網(原物理ok網)

導體切割磁感線,會在閉合回路中形成感應電壓。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

實驗驗證Iy2物理好資源網(原物理ok網)

法拉第電磁感應定律實驗報告_法拉第電磁感應實驗_電磁感應法拉第Iy2物理好資源網(原物理ok網)

(1)ab靜止的時侯,電路中沒有感應電壓;Iy2物理好資源網(原物理ok網)

(2)ab順著磁感線運動的時侯,電路中沒有感應電壓;Iy2物理好資源網(原物理ok網)

(3)僅有ab切割磁感線的時侯,就會形成感應電壓。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

剖析:ab切割磁感線時,磁聲場的大小和方向沒有變化,變化的只有電路abcd的面積。這么,與磁場相關的那個化學量發生了變化呢?Iy2物理好資源網(原物理ok網)

我們學過磁路量的表達式是Φ=BS,閉合電路abcd的面積發生了變化,也就是說,穿過電路abcd的磁路量發生了變化。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

這么,感應電壓的形成是否與磁路量的變化有關呢?Iy2物理好資源網(原物理ok網)

下邊我們通過實驗來研究這個問題:Iy2物理好資源網(原物理ok網)

線圈與電壓表聯接,將吸鐵石插入、抽出或停在線圈中時,我們觀察電壓表表針怎樣動作?Iy2物理好資源網(原物理ok網)

歸納總結Iy2物理好資源網(原物理ok網)

以上實驗及其他事實表明:Iy2物理好資源網(原物理ok網)

當穿過閉合導體回路的磁路量發生變化時,閉合導體回路中就形成感應電壓。這就是形成感應電壓的條件。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

四、電磁感應現象的應用Iy2物理好資源網(原物理ok網)

師:發電機,1831年新年節前夕的一次科學報告會上,法拉第向大眾展示了人類歷史上最早的發電機——法拉第圓編發馬達,開辟了人類社會的電汽化時代。1873年,法國人格拉姆發明大功率電動機,電動機自此開始大規模用于工業生產。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

師:朋友們小組討論電磁感應現象在生活中有什么應用,之后進行分享。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

生:電磁爐的原理是電磁感應現象,交變電壓通過陶瓷板下方的線圈形成磁場,磁場內的磁力線穿過鋁鍋、不銹鋼鍋等頂部時,形成渦流電壓,令鍋底迅速發熱,達到加熱乳品的目的。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

生:振膜式麥克風,當處于磁場中的音圈有音頻電流通過時,就形成隨音頻電壓變化的磁場,這一磁場和永久吸鐵石的磁場發生互相作用,使音圈順著軸向震動,推動紙盆震動,反復促使空氣而發聲。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

生:變壓器()是借助電磁感應的原理來改變交流電流的裝置,主要預制構件是中級線圈、次級線圈和鐵芯(磁芯)。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

師:課外探究——搖繩發電Iy2物理好資源網(原物理ok網)

將多股導線擰成了長約10米的呼啦圈,將呼啦圈的兩端與固定在地面上的靈敏電壓計相連,當圖中搖繩的男女朋友按(選填“東西”、“南北”或“任意”)方向站位搖繩時,靈敏電壓計的表針左右擺動的幅度較大。本實驗的原理是現象,間接說明了月球周圍存在。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

五、去偽——電磁永動機Iy2物理好資源網(原物理ok網)

永動機是一類想像中的不需外界輸入能源、能量或在僅有一個熱源的條件下便才能不斷運動但是對外做功的機械。在熱力學體系完善后,人們通過嚴謹的邏輯證明了永動機是違背熱力學基本原理的構想。網路上有好多借助馬達、磁鐵制做的無需其它能源才能不斷發電照亮燈泡的視頻,這種視頻都是將電瓶巧妙的隱藏在基座、燈泡或大馬達殼內,制做的假發馬達。你們借助所學習知識辯假,并向周圍人宣傳科普知識。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

六、小組實踐活動Iy2物理好資源網(原物理ok網)

師:結合本節課學習的內容,小組合作分工,多匝線圈接在電流不斷變化的電源上,放上鐵心構成一個電磁鐵。另一個多匝線圈與小燈泡兩端相連構成閉合電路,之后套在電磁鐵的鐵心上,當接通電源后讓中學生觀察實驗現象并解釋實驗現象。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

課后反省Iy2物理好資源網(原物理ok網)

本節課借助信息技術與化學學科教學進行融合,使用朋友們直觀的看見電磁感應現象。并通過實驗探究了電磁感應現象的形成條件,總結出只要穿過閉合電路的磁路量發生變化,在閉合電路中就有感應電壓形成。雖然我們只用了一節課的時間就探究出電磁感應現象的形成條件。但偉大的實驗科學家、電磁學的奠基人——法拉第,當初為研究電磁感應現象,卻堅持了歷時六年的研究。朋友們,科學惠及人類,但科學研究的公路飽含了坎坷和辛酸,最后獻給朋友們一句話自勉,機遇總是偏愛這些有打算的腦子,成功也只能屬于堅持不懈的有心人。Iy2物理好資源網(原物理ok網)

(演示視頻)Iy2物理好資源網(原物理ok網)

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