内容正文:
第二节 发电机是怎样工作的
◇教学目标◇
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1.了解发电机的工作原理,了解发电机发电过程中的能量转化。
2.能辨析发电机与电动机工作原理的不同及其意义,知道电磁感应与多种发电形式的联系。
3.能初步了解我国三峡大坝工程的发电概况,体会电磁学给人类生产生活带来的变化,能感受物理学对社会发展的推动作用。
◇教学重难点◇
1.发电机的工作原理;发电机发电过程中的能量转化。
2.各种发电方式中的能量转化,以及是否存在环境污染问题。
◇教学过程◇
一、新课导入
夜晚明亮的街灯、音箱中播放悠扬的音乐、实验室里的激光电筒,你是否想到这些现象都与电有关,那么你知道电能是从哪里来的吗?
二、教学步骤
探究点1 发电机的工作原理
[阅读课本]P162~163“发电机的工作原理”
[思考]发电机的工作原理是什么?
[提示]发电机是利用电磁感应现象制成的。
[思考]观察课本图19-11,发电机和电动机相同吗?
[提示]主要部件都是线圈和磁体,不同的是电动机需外接电源,而发电机本身就是电源,外接的是用电器。
[思考]课本图19-11的(b)、(d)两种情况产生的感应电流方向相同吗?为什么?
[提示]磁场的方向没变,但AB边和CD边的运动方向发生了改变,即切割磁感线的方向不同,感应电流的方向不同。
[思考]课本图19-11的(a)、(c)两种情况为什么没有产生感应电流?
[提示]AB边和CD边的运动方向与磁场方向平行,无法切割磁感线。
[思考]发电机的线圈在磁场中转动,产生的感应电流有怎样的变化?
[提示]每转动一周,感应电流的方向就会发生一次改变;感应电流从无到有,再无再有,说明感应电流的大小也在不断改变。
[思考]发电机工作时的能量转化是怎样的?和电动机相同吗?
[提示]发电机把机械能转化为电能,而电动机把电能转化为机械能,这是发电机和电动机的本质区别。
[习题]关于图甲、乙所示的实验,下列说法正确的是 ( )
A.甲实验的原理与动圈式话筒的工作原理相同
B.甲实验的过程中,电能转化为机械能
C.乙实验的原理与发电机的工作原理相同
D.乙实验的过程中,机械能转化为电能
[分析]甲实验中没有电源,是探究感应电流产生条件的装置图,可以反映发电机的工作原理,动圈式话筒也是根据电磁感应的原理做出的,是机械能转化为电能;乙实验中有电源,是探究磁场对电流作用的原理图,可以反映电动机的工作原理;乙实验中是电能转化为机械能。
[答案]A
探究点2 发电机与能量转化
[阅读课本]P163~165“发电机与能量转化”
[思考]我们家庭所用的电能一般来源于发电厂,你知道发电厂有哪些方式发电吗?
[提示]发电方式很多,有火力发电、水力发电、核能发电等。
[归纳提升]发电厂转化能量的主要部件是发电机,发电机是把其他形式的能转化为电能的装置。
[思考]说出火力发电方式中的能量转化是怎样的?
[提示]火力发电的能量转化过程:燃料的化学能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。
[思考]火力发电有哪些弊端呢?
[提示]大量燃烧煤、石油等不可再生能源,同时产生二氧化碳、含硫气体和粉尘等,污染环境。
[思考]说出水力发电方式中的能量转化是怎样的?
[提示]水力发电的能量转化过程:水的机械能→水轮机的机械能→发电机转子的机械能→电能。
[思考]水力发电有哪些弊端呢?
[提示]受到地理位置和自然条件变化的制约,同时对生态也有相当大的影响。
[思考]你知道三峡工程吗?
[提示]举世瞩目的三峡工程包括主体建筑物工程及导流工程两部分,安装了32台单机容量为7×105 kW的水轮发电机组,外加2台5×104 kW水轮发电机组,总装机容量为2.25×107 kW,堪称世界第一大水电工程。
[思考]说出核能发电方式中的能量转化是怎样的?
[提示]核能发电的能量转化过程:核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能。
[思考]核能发电有哪些弊端呢?
[提示]核废料仍有很强的放射性,需装入特别的容器深埋地下,否则会对环境产生极大的污染。
[思考]你还知道哪些新型的发电方式吗?
[提示]潮汐发电、风力发电、地热发电等。
[习题]如图为核电站发电流程图。在核电站的发电过程中,从核能到电能,图中所示的能量转化顺序正确的是 ( )
A.核能,化学能,机械能,电能
B.核能,内能,机械能,电能
C.核能,机械能,内能,电能
D.核能,内能,化学能,电能
[分析]核能发电的能量传递和转化过程是:核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能。
[答案]B
三、板书设计
第二节 发电机是怎样工作的
1.发电机的工作原理
(1)发电机的原理——电磁感应
(2)发电机与电动机的异同
2.发电机与能量转化
(1)火力发电
(2)水力发电
(3)核能发电
◇教学反思◇
本节课从学生熟悉的生活化问题入手,通过观察发电机模型和动态示意图,引导学生建构“磁生电”的物理概念。在讲解发电方式时,以水力发电为典型范例,通过对比三峡大坝与火力发电、核能发电的能量转化路径,帮助学生建立“机械能→电能”的核心认知模型。本节课通过分组探究不同发电方式的原理与特点,培养了学生的信息整合与对比分析能力。
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