4. 发电机和电动机（教学课件）物理沪科版选择性必修第二册

第七章 电磁感应定律的应用 第4节 发电机和电动机 物理选择性必修第二册•沪科版 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 用能量转化观点理解发电机和电动机的物理原理。 02 科学思维 理解发电机中定子和转子概念中的运动相对性思维方法。 03 科学探究 探究直流电动机为何能连续转动? 04 科学态度与责任 通过发电机和电动机的应用，体会科学技术推动社会发展的巨大作用,培养探索科学的精神。 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 了解发电机和电动机的能量转化和物理原理的区别(重点)。 2. 理解换向器在直流电动机连续转动的作用(难点)。 课堂引入 发电机和电动机的基本原理是什么？ 电磁感应。 发电机的基本原理：电磁感应 电动机的基本原理：电磁感应 通电导线在磁场中受到磁场力的作用 知识点1 发电机的主要性能和能量转化 知识点1：发电机的主要性能和能量转化 探究新知 一、发电机 奥斯特发现了电流的磁效应 电→磁 丹麦 奥斯特 1777－1851年 英国 法拉第 1779－1867年 法拉第发现了电磁感应现象 电←磁 后续科学家在电磁学上的不断的研究，才慢慢有了我们现在丰富多彩的生活 知识点1：发电机的主要性能和能量转化 探究新知 发电机是将机械能转化为电能的装置 机械能 电能 电磁感应 水流 风 化石燃烧 核裂变 太阳能发电和化学原电池发电 不属于以上过程 知识点1：发电机的主要性能和能量转化 探究新知 发电机可以分为直流发电机和交流发电机两种。 交流发电机产生的电动势瞬时值 发电机里产生感应电动势的线圈通常叫电枢 电枢 磁极 知识点1：发电机的主要性能和能量转化 探究新知 发电机中转动的部分都叫转子，静止的部分都叫定子。 磁极不动 电枢转动 旋转电枢式发电机 磁极转动 电枢不动 旋转磁极式发电机 旋转电枢式的缺点： 电压高会火花放电 电枢无法做大 旋转磁极式的优点： 高电压 高功率输出 知识点1：发电机的主要性能和能量转化 探究新知 输入机械能 发电机 输出电能 铁芯涡流能量损耗 导线焦耳热能量损耗 轴承摩擦能量损耗 通风能量损耗 其他能量损耗 二、发电机的能量转化关系 知识点2 电动机的主要性能和能量转化 知识点2：电动机的主要性能和能量转化 探究新知 一、电动机 电动机是把电能转化为机械能的装置。 机械能 电能 安培力 知识点2：电动机的主要性能和能量转化 探究新知 电动机主要也是由定子和转子构成。 实际使用的电动机也分为直流电动机和交流电动机 图中的电动机有什么问题 F F F F F F F F 不能持续转动，稳定在中性面 知识点2：电动机的主要性能和能量转化 探究新知 换向器的作用是让线圈可以持续旋转。 知识点2：电动机的主要性能和能量转化 探究新知 输入电能 电动机 输出机械能 铁芯涡流能量损耗 导线焦耳热能量损耗 轴承摩擦能量损耗 通风能量损耗 其他能量损耗 二、电动机的能量转化关系 课内知识通关练 巩固新知 √ 课内知识通关练 巩固新知 √ 课内知识通关练 巩固新知 课内知识通关练 巩固新知 √ √ 课内知识通关练 巩固新知 课内知识通关练 巩固新知 √ 课内知识通关练 巩固新知 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“问题与思考” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 物理选择性必修第二册•沪科版 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 1.关于交流发电机和直流电动机，下列说法正确的是(　　) A. 电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械能转化为电能 B. 电动机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把电能转化为机械能 C. 发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能 D. 发电机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把机械能转化为电能 答案　B 解析　AB．电动机原理是利用磁场对电流作用，工作时把电能转化为机械能，故A错误，B正确；CD．发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械能转化为电能，故CD错误。 2.如图所示，甲→乙→丙→丁→甲过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为，转动过程中 电路中的最大电流为。下列选项正确的是(　　) A. 在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流最大 B. 从图乙位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为 C. 在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大 D. 在图丁位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为d→c 答案　D 解析　A．在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电流为零，故A错误；B．从图乙位置开始计时，此时线圈中的磁通量为零，磁通量变化量最大，感应电动势最大，感应电流最大，线圈中电流i随时间t变化的关系式为 故B错误；C．在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故C错误；D．在图丁位置时，线圈中的磁通量为零，磁通量变化量最大，感应电动势最大，由丙到丁可知，线框在做逆时针转动，即cd向右运动，根据右手定则可知，cd边电流方向为d→c，故D正确。 3.（多选）如果直流电动机转子线圈按如图所示方式连接，则闭合电键后(　　) A. 转子线圈能持续转动 B. 应该使用换向器，转子线圈才会持续转动 C. 电动机的线圈在左图位置时不会转动 D. 电动机的线圈在右图位置时最终会停止转动 答案　BD 解析　ABD．直流电动机转子线圈想要持续转动，必须使用换向器，否则最终将停止在右图所示中性面位置。A错误，B正确，D正确；C．线圈在左图位置时，ab边受到向上的安培力，cd边受到向下的安培力，所以会顺时针转动，C错误。 4.如图甲为市面上常见的一种电动车，图乙为这种电动车的电动机的工作示意图。电动机电路两端电压为10V，额定功率为200W，A、B为线圈上的两点。下列选项中不正确的是(　　) A. 在额定功率下运行时，电动机电路中的电流大小为20A B. 电刷a接入电路正极，电刷b接入电路负极 C. A点与B点间电流方向在不断变化 D. 直流电源可以驱动该电动机正常工作 答案　B 解析　A．电动机的电功率P=UI，代入数据可得 200W=10V×I 解得：I=20A ，A项正确；B．磁场方向在磁体外部由N极指向S极，由电动机运转方向可知，AB段受力方向向上，再由左手定则可知，电流方向由A指向B，故b为正极，a为负极，B项错误；C．电动机转过180°后两半铜环所接电刷互换，AB间电流方向改变，依次类推可知，A点与B点间电流方向不断改变，C项正确；D．直流电源可以驱动该电动机正常工作，D项正确。 $