魯科版32全冊(cè)教案

第1章1.1磁生電的探索（2課時(shí)）1.1.1.電磁感應(yīng)的探索歷程1★（1（】（（）C。）2BB31.1.2.科學(xué)探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件2★★年8月1表14（表2表2N（ABABB3表3AB152）3A圈BA）SBB與S=S2）s123動(dòng)的瞬間，都引起線圈AB61）BS的0BSBS錯(cuò)解：初態(tài)，末態(tài)。12212BSBS1221）BSBSAOOBCBDB與SB0過°時(shí)，DE7F流P圈PPPP從P81.2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電磁感應(yīng)定律★ΦΔΦ、。Entθ和=θEnt=1ΔΦ=Δ。ΔΦΔ。ΔΦ=BSBS2211ΔΦΦΦ219abbaba???E感t∝t設(shè)tΦtΦ=tt112221ΔΦ=ΦΦ21t=kt=tnn=nt10vΔtab11ΔΔtΔΦ=Δ=Δt==tθvvv=θ1vθ2=θ1、vθ指v與BθBOat?θt111=θ=θ2v11=Bθ=2θ221t=2θ.2t，此時(shí)l。=t1?v生I?B與t感==2t2E=rr=tB+10123klklFB+）安(Bkt)l0101rr3klF=B+）安01rB=+v）0Bl=0lvt121.3電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用★WqW與qqWEEq1314DCDC】）15）BAABAL、mE①又EBLv③I②2R20FvB222故F2F．E①I②2R2BLv又E③vB222mgRB2216電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用1.3渦流及其應(yīng)用★U217182.1楞次定律★19G表G?）NSN????????S?S??20（BB原感MNN?N21N22232.2互感和自感2.3自感及其應(yīng)用★.（24AA12AA亮12R1AL串2A1A比A12LLLASAASLLLLL與AAAAt.25ILtIELttμ）3μH6～26V.（UUUBA勢(shì)DCU=EEEFSEF+-+-BA1427第三章交變電流第一節(jié)交變電流的特點(diǎn)（1）理解什么是交變電流的峰值和有效值，知道它們之間的關(guān)系；（2）理解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關(guān)系。知道我國生產(chǎn)和生活用電的周期（頻率）的能應(yīng)用數(shù)學(xué)工具描述和分析處理物理問題。讓學(xué)生了解多種電器銘牌，介紹現(xiàn)代科技的突飛猛進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。交變電流有效值概念。交變電流有效值概念及計(jì)算。實(shí)驗(yàn)、啟發(fā)。多媒體課件、電源、電容器、燈泡“6V0.3A交變電流的大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化，只用電壓、電流描述不全面。這節(jié)課我們學(xué)習(xí)表征正弦交變電流的物理量。閱讀教材回答：（1）什么叫交變電流的周期？（2）什么叫交變電流的頻率？（3）它們之間的關(guān)系是什么？（4）我國使用的交變電流的周期和頻率各是多大？答：交變電流完成一次周期性的變化所用的時(shí)間，叫做交變電流的周期，用T表示。交變電流在1s內(nèi)完成周期1=,性變化的次數(shù)，叫做交變電流的頻率，用f表示。我國使用的交變電流頻率=50，周期=0.02s。fEIU）mmm度。演示：電容器的耐壓值將電容器（8，500F）接在學(xué)生電源上充電，接8V電壓時(shí)電容器正常工作，接16V電壓時(shí)，幾分鐘后聞到燒臭味，后聽到爆炸聲。電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的最大電壓，若電源電壓的最大值超過耐壓值，電容器可能被擊穿。但是交變電流的最大值不適于表示交變電流產(chǎn)生的效果，在實(shí)際中通常用有效值表示交變電流的大小。280～0.2s、0.2～0.5s、0.5～0.8s、0.8～1s這四個(gè)階段電流大小不變化，分別計(jì)算出熱量，然后加起來。由QIRtQ0.2Q1.2Q1.2Q0.2解得J；J；J；J21234所以，1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量為Q0.21.21.20.22.8JQQIRtIA=1.67A2由解得，Rt）讓交變電流和直流電通過同樣的電阻，如果它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量相等，把直流電的值叫做交變電流的有效值。通常用大寫字母、、E表示有效值。正弦交變電流的最大值與有效值有以下關(guān)系：IUm2m2mm（1）各種使用交變電流的電器設(shè)備上所示值為有效值。（2）交變電流表（電壓表或電流表）所測(cè)值為有效值。（3）計(jì)算交變電流的功、功率、熱量等用有效值。例1、表示交變電流隨時(shí)間變化圖象如圖所示，則交變電流有效值為（）52A5A2AA29第二節(jié)交變電流是怎么產(chǎn)生的（1）使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面；（2）掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法；（3）理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。（1（2）培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力；（3）培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力。通過實(shí)驗(yàn)觀察，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，體會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的重要性。交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。演示法、分析法、歸納法。手搖單相發(fā)電機(jī)、小燈泡、示波器、多媒體教學(xué)課件、示教用大的電流表。出示單相交流發(fā)電機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生首先觀察它的主要構(gòu)造。演示：將手搖發(fā)電機(jī)模型與小燈泡組成閉合電路。當(dāng)線框快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，觀察到什么現(xiàn)象?這種大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化電流，叫做交變電流。問題1、為什么矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈里能產(chǎn)生交變電流？當(dāng)abcd線圈在磁場(chǎng)中繞′軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，哪些邊切割磁感線？答：ab與。當(dāng)abcd邊向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向沿著→→a方向流動(dòng)的。當(dāng)abcd邊向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向如何?感應(yīng)電流是沿著→→d方向流動(dòng)的。線圈平面與磁感線平行時(shí)，ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，此時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。30問題2線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最??？答：當(dāng)線圈平面跟磁感線垂直時(shí)，ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行，即不切割磁感線，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。中性面概念：（1）中性面——線框平面與磁感線垂直的位置。Δ（2）線圈處于中性面位置時(shí)，穿過線圈Φ最大，但=0。Δt（3）線圈越過中性面，線圈中I方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次。感設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是ω。經(jīng)過時(shí)間，線圈轉(zhuǎn)過的角度是ω，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ω，如右圖所示。設(shè)ab邊長為L，bc邊長L，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，這時(shí)ab邊產(chǎn)生12的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？1LeBLt=BL·2t=BLLtωωωω22ab1112問：此時(shí)整個(gè)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？eeBLLtωωabcd12N匝時(shí)，相當(dāng)于N個(gè)完全相同的電源串聯(lián)，NBLLωsinω，令ENBLL，叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值，e叫做12m1ω感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值UI，電壓的瞬時(shí)值Usinω。mmm電動(dòng)勢(shì)、電流與電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間的關(guān)系可以用正弦曲線來表示，如下圖所示：交變電流的圖象、交變電流的產(chǎn)生過程例1、一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖所示。下面說法中正確的是（）31A.t時(shí)刻通過線圈的磁通量為零B.t時(shí)刻通過線圈的磁通量的絕對(duì)值最大12C.t時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D.每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時(shí)，通過線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大3交變電流的變化規(guī)律例2、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形線圈，從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)可以表示為Esinω?，F(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來的2倍，試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動(dòng)勢(shì)的峰值、交變電m動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式，畫出與其相對(duì)應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象。三判：在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正確的分析和判斷。例3=2T=6的矩形線圈abcd繞中心軸ω=200rad/s。已知=0。1m=0.2m，線圈的總電阻R=40Ω，試求：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，感應(yīng)電流的最大值；（2）設(shè)時(shí)間=0時(shí)線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；（3）畫出感應(yīng)電流的瞬時(shí)值i隨ωt變化的圖象；（4）當(dāng)ω=30°時(shí)，穿過線圈的磁通量和線圈中的電流的瞬時(shí)值各是多大？π（5）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值是多大？232第三節(jié)交流電路中的電容和電感（1）理解為什么電感對(duì)交變電流有阻礙作用；（2）知道用感抗來表示電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關(guān)；（3）知道交變電流能通過電容器。知道為什么電容器對(duì)交變電流有阻礙作用；（4）知道用容抗來表示電容對(duì)交變電流的阻礙作用的大小。知道容抗與哪些因素有關(guān)。（1）培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的思維習(xí)慣；（2）培養(yǎng)學(xué)生用學(xué)過的知識(shí)去理解、分析新問題的習(xí)慣。培養(yǎng)學(xué)生有志于把所學(xué)的物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去的學(xué)習(xí)習(xí)慣。電感、電容對(duì)交變電流的阻礙作用。感抗、容抗的物理意義。感抗的概念及影響感抗大小的因素。容抗概念及影響容抗大小的因素。實(shí)驗(yàn)法、閱讀法、講解法。雙刀雙擲開關(guān)、學(xué)生用低壓交直流電源、燈泡（6、0.33μμ2個(gè)、兩個(gè)扼流圈、投影片、投影儀。在直流電路中，影響電流跟電壓關(guān)系的只有電阻。在交變電流路中，影響電流跟電壓關(guān)系的，除了電阻外，還有電感和電容。電阻器、電感器、電容器是交變電流路中三種基本元件。這節(jié)課我們學(xué)習(xí)電感、電容對(duì)交變電流的影響。演示：電阻、電感對(duì)交、直流的影響。實(shí)驗(yàn)電路如下圖甲、乙所示：演示甲圖，電鍵分別接到交、直流電源上，引導(dǎo)學(xué)生觀察兩次燈的亮度（燈的亮度相同。說明電阻對(duì)交流和演示乙圖，電鍵分別接到交、直流電源上，引導(dǎo)學(xué)生觀察兩次燈的亮度（電鍵接到直流上，亮度不變；接到線圈對(duì)直流電的阻礙作用只是電阻；而對(duì)交變電流的阻礙作用除了電阻之外，還有電感。問題1：為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢？答：由電磁感應(yīng)的知識(shí)可知，當(dāng)線圈中通過交變電流時(shí)，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的變化。問題2：電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小，用感抗來表示。感抗的大小與哪些因素有關(guān)？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材后回答。33答：感抗決定于線圈的自感系數(shù)和交變電流的頻率。線圈的自感系數(shù)越大，自感作用就越大，感抗就越大；交變電流的頻率越高，電流變化越快，自感作用越大，感抗越大。線圈在電子技術(shù)中有廣泛應(yīng)用，有兩種扼流圈就是利用電感對(duì)交變電流的阻礙作用制成的。出示扼流圈，并介紹其構(gòu)造和作用。（1）低頻扼流圈構(gòu)造：線圈繞在閉合鐵芯上，匝數(shù)多，自感系數(shù)很大。（2）高頻扼流圈構(gòu)造：線圈繞在鐵氧體芯上，線圈匝數(shù)少，自感系數(shù)小。演示：電容對(duì)交、直流的影響。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示：開關(guān)S分別接到直流電源和交變電流源上，觀察現(xiàn)象（接通直流電源，燈泡不亮；接通交變電流源，燈泡亮CAI放電的動(dòng)態(tài)過程。強(qiáng)調(diào)自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)，只是當(dāng)電源電壓升高時(shí)電容器充電，電荷向電容器的極板上集聚，形成充電電流；當(dāng)電源電壓降低時(shí)電容器放電，電荷從電容器的極板上放出，形成放電電流。電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交流通過了電容器。演示：電容器對(duì)交變電流的影響：將剛才實(shí)驗(yàn)電路中“1000μF，15V”的電容器去掉，觀察燈泡的亮度，說明了什么道理？問題2：容抗跟哪些因素有關(guān)呢？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材后回答。答：容抗決定于電容器電容的大小和交變電流的頻率。電容越大，在同樣電壓下電容器容納電荷越多，因此充放電的電流越大，容抗就越小；交變電流的頻率越高，充放電進(jìn)行得越快，充放電電流越大，容抗越小。即電容器的電容越大，交變電流頻率越高，容抗越小。本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題：1、由于電感線圈中通過交變電流時(shí)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流變化，對(duì)交變電流有阻礙作用。電感對(duì)交變電流阻礙作用大小用感抗來表示。線圈自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，感抗越大，即線圈有“通直流、阻交流”或“通低頻，阻高頻”特征。342、交變電流“通過”電容器過程，就是電容器充放電過程。由于電容器極板上積累電荷反抗自由電荷做定向移動(dòng)，電容器對(duì)交變電流有阻礙作用。用容抗表示阻礙作用的大小。電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗越小。故電容器在電路中有“通交流、隔直流”或“通高頻、阻低頻”特征。電感對(duì)交變電流的影響【例1】如圖所示電路中，L為電感線圈，R為燈泡，電流表內(nèi)阻為零。電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓2=220πsin10tV。若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為25Hz，下列說法中正確的是（）A.電流表示數(shù)增大B.電壓表示數(shù)減小C.燈泡變暗D.燈泡變亮ARuVL電感和電容對(duì)交變電流的影響例2、圖所示是電視機(jī)電源部分的濾波裝置，當(dāng)輸入端輸入含有直流成分、交流低頻成分的電流后，能在輸出端得到較穩(wěn)定的直流電，試分析其工作原理及各電容和電感的作用。L輸入輸出C1C235第四章遠(yuǎn)距離輸電第一節(jié)三相交流電1、知道三相交變電流是如何產(chǎn)生的．了解三相交變電流是三個(gè)相同的交流電組成的．2、了解三相交變電流的圖象，知道在圖象中三個(gè)交變電流在時(shí)間上依次落后1／3周期．3、知道產(chǎn)生三相交變電流的三個(gè)線圈中的電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期都相同，但它們不是同時(shí)達(dá)到最大值（或45、知道什么是星形連接、三角形連接、零線、火線、線電壓及相電壓．1、培養(yǎng)學(xué)生將知識(shí)進(jìn)行類比、遷移的能力．2、使學(xué)生理解如何用數(shù)學(xué)工具將物理規(guī)律建立成新模型3、訓(xùn)練學(xué)生的空間想象能力的演繹思維能力．4、努力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力．1、通過了解我國的電力事業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)學(xué)生的愛國熱情2、讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中體會(huì)到三相交流電的對(duì)稱美12、知道什么是星形連接、三角形連接、零線、火線、線電壓及相電壓。知道什么是星形連接、三角形連接、零線、火線、線電壓及相電壓。閱讀法、講解法。一、復(fù)習(xí)單相交流電的產(chǎn)生出示單相交流電的產(chǎn)生示教模型，依據(jù)模型簡(jiǎn)述交流電的產(chǎn)生及交流電的特點(diǎn)．提問：1．在交流電產(chǎn)生的過程中，矩形線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大？什么位置電流為零？（線圈平面平行磁感線：中性面）2．兩個(gè)完全相同的交流發(fā)電機(jī)，其矩形線圈也以相同的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，那么這兩個(gè)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有何異同？（交變電動(dòng)勢(shì)的頻率、最大值相同；達(dá)到最大值時(shí)刻不同）3．如果把三個(gè)相同的矩形線圈固定在同一軸上，并使之在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，這三個(gè)線圈是否都產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)？為什么？（產(chǎn)生，穿過每個(gè)線圈回路的磁通量都發(fā)生變化）二、新課教學(xué)1．三相交流電的產(chǎn)生．利用“提問3”引入新課·出示三相交流模型發(fā)電機(jī)，簡(jiǎn)介其構(gòu)造后，演示三相交變電流的產(chǎn)生：將三個(gè)靈敏電流計(jì)分別接到發(fā)電機(jī)的三個(gè)線圈上，搖動(dòng)發(fā)電機(jī)的線圈，三個(gè)靈敏電流計(jì)都將擺動(dòng)．歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明：三個(gè)線（1）單相交流發(fā)電機(jī)和三相交流發(fā)電機(jī)．單相發(fā)電機(jī)：只有一個(gè)線圈，產(chǎn)生一個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)．36三相發(fā)電機(jī)：有三個(gè)互成120°的線圈，產(chǎn)生三個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)．每個(gè)線圈產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)的原理跟單相發(fā)電機(jī)的原理相同．（2）三相交變電流的特點(diǎn)．重做三相交變電流產(chǎn)生的演示實(shí)驗(yàn)，搖動(dòng)線圈盡量均勻．讓學(xué)生仔細(xì)觀察三個(gè)電流計(jì)指針擺動(dòng)的情況，并讓學(xué)生思考：三個(gè)電流計(jì)指針擺動(dòng)情況有何異同？它們所反映的三個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)有何異同？引導(dǎo)學(xué)生分析：三個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)的頻率相同、最大值相同、達(dá)到最大值的時(shí)刻依次落后三分之一周期的原因．（3）三相交變電流的圖象．先依據(jù)單相交變電流的圖象畫出A相交變電動(dòng)勢(shì)的圖象，然后讓學(xué)的B和C相交變電動(dòng)勢(shì)的圖象．圖象直觀地表達(dá)了三相交變電流各相電動(dòng)勢(shì)的異同．（4）三相交變電流的供電．依據(jù)教材圖18-22供電，顯示不出三相交流電供電的優(yōu)越性．實(shí)際供電中是用四條或三條導(dǎo)線供電．2．星形連接．由三相六線供電演變?yōu)槿嗨木€供電，需要幫助學(xué)生解決以下問題：三相交流電使用公共的中線時(shí)，各相電流怎樣形成通路？各相之間會(huì)不會(huì)產(chǎn)生相互影響的現(xiàn)象？1A1B1A2B2的兩端均有香蕉插頭．接通電路使燈泡正常發(fā)光．在接電路的情況下，用帶插頭的導(dǎo)線連接A1A2B1B2，此過程中燈泡仍正常發(fā)光，且電流表讀數(shù)不變．最后拆除A1B1，燈泡仍正常發(fā)光，且先后開關(guān)電鍵K1K2都能分別控制電路的通斷．實(shí)驗(yàn)說明兩個(gè)電路公用一根導(dǎo)線，每個(gè)電路仍然是獨(dú)立的，互不影響．（1）星形連接（符號(hào)：Y，亦稱Y根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)，引入星形連接電路．出示三相電路示教板，并按圖2組成電路，演示三相四線供電電路．電源用三相交變電流模型發(fā)電機(jī)，或用三相變壓器．分別開關(guān)電鍵K1K2K3，三相負(fù)載均能獨(dú)立工作，并不影響其它兩相．37（2）火線和零線．火線：亦稱相線．能使試電筆的氖泡發(fā)光．從每個(gè)線圈始端引出的導(dǎo)線．零線：亦稱中性線，從三個(gè)線圈末端公共點(diǎn)引出的導(dǎo)線通常是接地的．不能使試電筆的氖泡發(fā)光．演示：用試電筆區(qū)分交流市電的火線與零線．（3）相電壓與線電壓．相電壓：每個(gè)線圈兩端的電壓．線電壓：兩條相線間的電壓．它們的值符合：例題交流市電電壓為220V，它是三相四線供電制一相的相電壓，（利用演示實(shí)驗(yàn)說明三相三線供電制的可能性及其供電條件．實(shí)驗(yàn)仍用三相電路示教板，但需三相負(fù)載相同，并在中性線上串聯(lián)一個(gè)交流電流表．當(dāng)三相同時(shí)供電時(shí)，電流表的讀數(shù)為零．實(shí)驗(yàn)說明三相負(fù)載平衡時(shí)，中性線上無電流，可以去掉．3接法：發(fā)電機(jī)的三個(gè)線圈始端和末端依次相連．特點(diǎn)：U線=U相．38第二節(jié)變壓器（1）知道變壓器的構(gòu)造，了解變壓器的工作原理；（2）理解理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，能應(yīng)用它分析解決有關(guān)問題。在探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系中培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理理想化模型分析問題、解決問題的能力。（1）使學(xué)生體會(huì)到能量守恒定律是普遍適用的；（2）培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)探究法、閱讀法、講解法。學(xué)生電源、可拆變壓器、交流電壓表、交流電流表、燈泡。在實(shí)際應(yīng)用中，常常需要改變交流的電壓。大型發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流，電壓有幾萬伏，而遠(yuǎn)距離輸電卻需要高達(dá)幾十萬伏的電壓。各種用電設(shè)備所需的電壓也各不相同。電燈、電飯煲、洗衣機(jī)等家用電器需要220V的電壓，機(jī)床上的照明燈需要36V的安全電壓。一般半導(dǎo)體收音機(jī)的電源電壓不超過10V，而電視機(jī)顯像管卻需要10000V以上的高電壓。交流便于改變電壓，以適應(yīng)各種不同需要。變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備。這節(jié)課我們學(xué)習(xí)變壓器的有關(guān)知識(shí)。按上圖所示連接好電路，接通電源，觀察燈泡是否發(fā)光。問題1：兩個(gè)線圈并沒有直接接觸，燈泡為什么亮了呢？這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？答：當(dāng)一個(gè)線圈中同交變電流時(shí)，變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)在另一個(gè)線圈中激起感生電場(chǎng)，從而產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，燈泡中有了感應(yīng)電流，故燈泡發(fā)光。實(shí)驗(yàn)說明，通過互感現(xiàn)象，電源的能量可以從一個(gè)線圈傳輸給另一個(gè)線圈。變壓器就是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈構(gòu)成的。39是絕緣導(dǎo)線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)，如下圖所示：互感現(xiàn)象時(shí)變壓器工作的基礎(chǔ)。在原線圈上加交變電壓U，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的1磁通量。這個(gè)交變磁通量既穿過原線圈，也穿過副線圈，在原、副線圈中都要引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如副線圈是閉合的，在副線圈中就產(chǎn)生交變電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，在原、副線圈中同樣引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。副線圈兩端的電壓就是這樣產(chǎn)生的。所以，兩個(gè)線圈并沒有直接接觸，通過互感現(xiàn)象，副線圈也能夠輸出電流。問題2：變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)有何關(guān)系呢？下面我們通過實(shí)驗(yàn)來探究。目的：探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系器材：可拆變壓器，學(xué)生電源，多用電表，導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按圖示電路連接電路1（2）原線圈接低壓交流電源6V，保持原線圈匝數(shù)n不變，分別取副線圈匝數(shù)n=nn，2n，用多用電表交212111流電壓檔分別測(cè)出副線圈兩端的電壓，記入表格。1（3）原線圈接低壓交流電源6V，保持副線圈匝數(shù)n不變，分別取原線圈匝數(shù)n=nn，2n，用多用電表交221222流電壓檔分別測(cè)出副線圈兩端的電壓，記入表格。U＝6V15n6n1112222n2n12U2（4）總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論。注意事項(xiàng)：（1）連接好電路后，同組同學(xué)分別獨(dú)立檢查，然后由老師確認(rèn)，電路連接無誤才能接通電源。（2）注意人身安全。只能用低壓交流電源，電源電壓不能超過12V40（3）使用多用電表交流電壓檔測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程測(cè)試，然后再用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。UUn1n12答：電壓與匝數(shù)的關(guān)系2電流通過變壓器線圈是會(huì)發(fā)熱，鐵芯在交變磁場(chǎng)的作用下也會(huì)發(fā)熱。所以，變壓器工作時(shí)存在能量損失。沒UUn1n12有能量損失的變壓器叫做理想變壓器。，只適用于理想變壓器。實(shí)際上變壓器的工作效率都很高，在2一般的計(jì)算中，可以把實(shí)際變壓器視為理想變壓器。問題3：理想變壓器原線圈的輸入功率與副線圈的輸出功率有什么關(guān)系？答：因?yàn)槔硐胱儔浩鳑]有能量損失，所以PP出入問題4：若理想變壓器只有一個(gè)副線圈，則原副線圈中的電流I與I有什么關(guān)系？12IIUUn據(jù)P=UIPUI及PP得：UI=UI則：12212n出22入11出入22111上式是理想變壓器只有一個(gè)副線圈時(shí)，原副線圈中的電流比公式。如果副線圈的電壓高于原線圈的電壓，這樣的變壓器叫升壓變壓器；如果副線圈的電壓低于原線圈的電壓，這樣的變壓器叫降壓變壓器。升壓變壓器nn，降壓變壓器nn。升壓變壓器，II，降壓變壓器，II。21212121問題5：在繞制升壓變壓器原副線圈時(shí)，副線圈導(dǎo)線應(yīng)比原線圈導(dǎo)線粗一些好，還是細(xì)一些好？降壓變壓器呢？IIII，所以副線圈導(dǎo)線要2121比原線圈導(dǎo)線粗一些。理想變壓器基本規(guī)律例1、一個(gè)正常工作的理想變壓器的原副線圈中，下列的哪個(gè)物理量不一定相等（）A.交流的頻率B.電流的有效值D.磁通量變化率C.電功率理想變壓器的綜合應(yīng)用例2、如圖所示為一理想變壓器，KP為滑動(dòng)變阻器的滑UI為原線圈中的電流，則（）11A.保持U及P的位置不變，K由a合到b時(shí)，I將增大11B.保持U及P的位置不變，K由b合到aR消耗功率減小1C.保持U不變，K合在a處，使P上滑，I將增大11D.保持PK合在a處，若UI將增大11例3、如圖所示，接于理想變壓器的四個(gè)燈泡規(guī)格相同，且全部正常發(fā)光，求線圈的匝數(shù)比n∶n∶n。三個(gè)12341第三節(jié)電能的遠(yuǎn)距離傳輸（1）知道“便于遠(yuǎn)距離輸送”是電能的優(yōu)點(diǎn)，知道輸電過程；（2）知道降低輸電損耗的兩個(gè)途徑；（3）了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)和意義。通過思考、討論、閱讀，培養(yǎng)學(xué)生閱讀、分析、綜合和應(yīng)用能力。（1）培養(yǎng)學(xué)生遇到問題要認(rèn)真、全面分析的科學(xué)態(tài)度；（2）介紹我國遠(yuǎn)距離輸電概況，激發(fā)學(xué)生投身祖國建設(shè)的熱情。找出影響遠(yuǎn)距離輸電損失的因素，使學(xué)生理解高壓輸電可減少功率與電壓損失。理解高壓輸電原理，區(qū)別導(dǎo)線上的輸電電壓U和損失電壓ΔU。自學(xué)討論法、閱讀法、講解法。多媒體課件人們常把各種形式的能（如水流能、燃料化學(xué)能、核能）先轉(zhuǎn)化為電能再進(jìn)行傳輸，這是因?yàn)殡娔芸梢酝ㄟ^電網(wǎng)來傳輸，那么電能在由電廠傳輸給用戶過程中要考慮什么問題？這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)遠(yuǎn)距離輸電的知識(shí)，請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真仔細(xì)地閱讀教材，思考問題。（1）輸送電能的基本要求是什么？輸送電能的基本要求是：可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。可靠，是指保證供電線路可靠地工作，少有故障和停電。保質(zhì)，就是保證電能的質(zhì)量，即電壓和頻率穩(wěn)定。經(jīng)濟(jì)是指輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低，電能損耗小。（2）遠(yuǎn)距離大功率輸電面臨的困難是什么？在輸電線上有功率損失。（3）輸電線上功率損失的原因是什么？功率損失的表達(dá)式是什么？降低輸電損耗的兩個(gè)途徑是什么？由于輸電線有電阻，當(dāng)有電流流過輸電線時(shí)，有一部分電能轉(zhuǎn)化為電熱而損失掉了。這是輸電線上功率損失的主要原因。設(shè)輸電電流為，輸電線的電阻為，則功率損失為Δ=I。2根據(jù)功率損失的表達(dá)式Δ=Ir可知，要減少輸電線上的功率損失，有兩種方法：其一是減小輸電線的電阻；2其二是減小輸電電流。（4）如何減小輸電線的電阻呢？l根據(jù)電阻定律可知=ρ，要減小輸電線的電阻，可采用下述方法：S①減小材料的電阻率ρ。銀的電阻率最小，但價(jià)格昂貴，目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線。②減小輸電線的長度l不可行，因?yàn)橐ＷC輸電距離。③增加導(dǎo)線的橫截面積，可適當(dāng)增大橫截面積。太粗不可能，既不經(jīng)濟(jì)又架設(shè)困難。．．．．．．（5）如何減小輸電線中的電流呢？閱讀并回答教材49頁“思考與討論”中的問題。在輸電功率一定的條件下，根據(jù)UI可知，要減小輸電線中的電流，必須提高輸電電壓，這就是采用高壓輸電的道理。（6）以上兩個(gè)途徑中，哪一個(gè)對(duì)于降低輸電線路的損耗更有效？舉例說明。4212采用高壓輸電。在輸電電流一定的情況下，線路電阻減為原來的一半，線路中損耗的功率減為原來的。在線1路電阻一定的情況下，電壓提高一倍，線路中的電流減為一半，而損耗的功率減為原來的。4（7）大型發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓不符合遠(yuǎn)距離輸電的要求，怎么辦？而到達(dá)目的地的電壓也不符合用戶的要求，怎么辦？在發(fā)電機(jī)處用升壓變壓器升高電壓，在用戶處用降壓變壓器降低電壓。投影片展示我國遠(yuǎn)距離高壓輸電情況及遠(yuǎn)距離高壓輸電的原理。如下圖所示。設(shè)發(fā)電機(jī)的輸出功率為，則功率損失為Δ=IR，用戶得到的功率為P-Δ輸電線路上的電壓損失22用為：Δ=IR，則U=U-Δ。232（8）目前，我國常用的遠(yuǎn)距離輸電采用的電壓有哪幾種？有110kV220kV330kV，輸電干線采用500kV的超高壓，西北電網(wǎng)正在建設(shè)750kV的線路。（9）是不是輸電電壓越高越好？為什么？不是。電壓越高，對(duì)輸電線路和變壓器的要求越高，建設(shè)費(fèi)用越高。實(shí)際輸送電能時(shí)，要綜合考慮，如輸送功率的大小、距離的遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。（1）采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)是什么？可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機(jī)組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，電網(wǎng)可以減少斷電的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。例某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為5×105W，輸出電壓為。0×103V，假如輸電線的總電阻R=10Ω，在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%，用戶使用電壓=380V。（1（2）所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少？（使用的變壓器是理想變壓器）通過本節(jié)學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)以下問題：U2P總U損r遠(yuǎn)距離輸電線路上，P=Ir=，其中（=2損43第五章傳感器及其應(yīng)用第一節(jié)揭開傳感器的“面紗”第二節(jié)常見傳感器的工作原理第三節(jié)大顯身手的傳感器（1）.了解什么是傳感器，知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義；（2）.了解光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理；讓學(xué)生在了解傳感器、熟悉傳感器的同時(shí)，經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法。體會(huì)傳感器在生活、生產(chǎn)、科技領(lǐng)域的種種益處，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的知識(shí)視野，并加強(qiáng)物理與STS的聯(lián)系。認(rèn)識(shí)各種常見的傳感器；了解光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理。了解斯密特觸發(fā)器的工作特點(diǎn)，能夠分析光控電路的工作原理。溫度報(bào)警器的電路工作原理。光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理。光控電路和溫度報(bào)警器電路的工作原理實(shí)驗(yàn)法、觀察法、歸納法。第一節(jié)揭開傳感器的“面紗”第二節(jié)第二節(jié)常見傳感器的工作原理一、引入新課教師：今天我們生活中常用的電視、空調(diào)的遙控器是如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱的？樓梯上的電燈如何能人來就開，人走就熄的？工業(yè)生產(chǎn)中所用的自動(dòng)報(bào)警器、恒溫烘箱是如何工作的？非典病毒肆虐華夏大地時(shí)，機(jī)場(chǎng)、車站、港口又是如何實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確的體溫檢測(cè)的？所有這些，都離不開一個(gè)核心，那就是本堂課將要學(xué)習(xí)的傳感器。二、新課教學(xué)問題1：（1）什么是傳感器？（2）傳感器的作用是什么？答：傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它們按照一定的從而實(shí)現(xiàn)很方便地測(cè)量、傳輸、處理和控制。44為了制作傳感器，常常需要一些元器件，下面看幾個(gè)實(shí)例：介紹光敏電阻的外形和構(gòu)造。如圖6.1-4現(xiàn)象：光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生明顯變化。普通電阻則不會(huì)發(fā)生變化。閱讀教材中的內(nèi)容，思考問題：（1）光敏電阻的電阻率與什么有關(guān)？（2）光敏電阻受到光照時(shí)會(huì)發(fā)生什么變化？怎樣解釋？（3）光敏電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？答：（1）光敏電阻的電阻率與光照強(qiáng)度有關(guān)。（2）光敏電阻受到光照時(shí)電阻會(huì)變小。硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好。（3）光敏電阻能夠?qū)⒐鈱W(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，思考問題3：45（1）金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系是否相同？（2）熱敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？（3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？答：（1）金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系不相同。金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而降低；半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能隨溫度升高而變好。（2）熱敏電阻靈敏度高，但化學(xué)穩(wěn)定性較差，測(cè)量范圍較??；金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性較好，測(cè)量范圍較大，但靈敏度交差。（3）熱敏電阻或金屬熱電阻能夠?qū)釋W(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。給電容器帶上一定的電荷，然后用靜電計(jì)來檢測(cè)兩板間電勢(shì)差的變化，即可判斷電容的變化。電容式傳感器能夠把位移這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量。引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材關(guān)于霍爾元件的內(nèi)容。推導(dǎo)霍爾電壓的公式。設(shè)載流子的電荷量為，沿電流方向定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為達(dá)式為If載流子在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力??①UFq載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個(gè)側(cè)面出現(xiàn)電勢(shì)差，載流子受到的電場(chǎng)力為Ha當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，qvBqU洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，即H??②a由①②式得U??③H1IBkUk式中的nqnq是常數(shù)。令，則上式可寫為??Hd④一個(gè)確定的霍爾元件的、、為定值，再保持I不變，則U的變化就與B成正比。這樣，霍爾元件能夠把H磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量。第三節(jié)大顯身手的傳感器（投影）如圖所示光控電路，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，R為光敏電阻，R的最大電阻為51Ω，R為330kG12Ω，試分析其工作原理。46