2019-2020年高中物理 2.5 電感器在交流電路中的作用教案 教科版選修3-2.doc

2019-2020年高中物理 2.5 電感器在交流電路中的作用教案 教科版選修3-2本節(jié)教材分析本節(jié)著重說明交流與直流的區(qū)別，有利于加深學(xué)生對(duì)交變電流特點(diǎn)的認(rèn)識(shí).教學(xué)的重點(diǎn)在突出交流與直流的區(qū)別，而不要求深入討論感抗和容抗的問題.可結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況，盡可能多地用實(shí)驗(yàn)說明問題，不必在理論上進(jìn)行討論.根據(jù)電磁感應(yīng)的知識(shí)，學(xué)生不難理解感抗的概念和影響感抗大小的因素.教學(xué)中要注意適當(dāng)復(fù)習(xí)或回憶已學(xué)過的有關(guān)知識(shí)，讓學(xué)生自然地得出結(jié)論.這樣既有利于理解新知識(shí)，又有利于培養(yǎng)學(xué)生的能力，使學(xué)生學(xué)會(huì)如何把知識(shí)聯(lián)系起來，形成知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而獨(dú)立地獲取新知識(shí).教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)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).二、技能目標(biāo)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.三、情感態(tài)度目標(biāo)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. 教學(xué)重點(diǎn)1.電感對(duì)交變電流的阻礙作用.2.感抗的物理意義. 教學(xué)難點(diǎn)1.感抗的概念及影響感抗大小的因素.教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)法、閱讀法、講解法. 教學(xué)用具雙刀雙擲開關(guān)、學(xué)生用低壓交直流電源、燈泡（6 V、0.3 A）、線圈（用變壓器的副線圈）、兩個(gè)扼流圈、投影片、投影儀. 課時(shí)安排1課時(shí) 教學(xué)過程一、引入新課師在直流電路中，影響電流跟電壓關(guān)系的只有電阻.在交流電路中，影響電流跟電壓關(guān)系的，除了電阻外，還有電感.電阻器、電容器是交流電路中三種基本元件.這節(jié)課我們學(xué)習(xí)電感對(duì)交變電流的影響.二、新課教學(xué)1.電感對(duì)交變電流的阻礙作用演示電阻、電感對(duì)交、直流的影響.實(shí)驗(yàn)電路如下圖甲、乙所示：師首先演示甲圖，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，說明了什么道理？生燈的亮度相同.說明電阻對(duì)交流和直流的阻礙作用相同.師再演示乙圖，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，說明了什么道理？生電鍵接到直流上，亮度不變；接到交流上時(shí)，燈泡亮度變暗.說明線圈對(duì)直流電和交流電的阻礙作用不同.師確實(shí)如此.線圈對(duì)直流電的阻礙作用只是電阻；而對(duì)交流電的阻礙作用除了電阻之外，還有電感.為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢？生由電磁感應(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.師電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小，用感抗（XL）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.生感抗決定于線圈的自感系數(shù)和交流電的頻率.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.師線圈在電子技術(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.作用：對(duì)低頻交流電有很大的阻礙作用.即“通直流、阻交流”.(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.作用：對(duì)低頻交變電流阻礙小，對(duì)高頻交變電流阻礙大.即“通低頻、阻高頻”.三、小結(jié)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題：.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.六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1.有一電阻極小的導(dǎo)線繞制成線圈接在交流電上，如果電源電壓峰值保持不變，比較下面哪種情況，通過線圈的電流最小A.所加電源頻率為50 HzB.所加電源頻率為100 HzC.所加電源頻率為50 Hz，減少線圈匝數(shù)D.在線圈中加入鐵芯，所加電源頻率為100 Hz3.一段長(zhǎng)直導(dǎo)線接在交流電源上時(shí)電流為I1，如果把這段長(zhǎng)直導(dǎo)線密繞成線圈，現(xiàn)接入原電路，通過線圈的電流為I2，則A.I2>I1 B.I2<I1C.I2=I1 D.條件不足，無法比較參考答案：1.D 2.B 備課資料空心杯直流電動(dòng)機(jī)1820年的一天，丹麥物理學(xué)家奧斯特驚喜地發(fā)現(xiàn)：當(dāng)電流流過導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體旁邊的磁針產(chǎn)生了擺動(dòng)，這表明電流周圍存在磁場(chǎng).奧斯特的發(fā)現(xiàn)揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而開辟了電磁學(xué)的新紀(jì)元.1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第通過實(shí)驗(yàn)又發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象.法拉第的這個(gè)發(fā)現(xiàn)可以說是劃時(shí)代的，因?yàn)檫@個(gè)發(fā)現(xiàn)使我們?nèi)祟愡M(jìn)入了應(yīng)用電的時(shí)代.從此生產(chǎn)技術(shù)被推向一個(gè)嶄新水平，人們也從早期原始的動(dòng)力中解放出來.在機(jī)械、冶金、紡織等工業(yè)領(lǐng)域中，電動(dòng)機(jī)作為生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)力裝置，發(fā)揮著人力勞動(dòng)無法比擬的巨大作用.在日常生活中，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)著這些電器，使我們的生活更加舒適.電動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用，為加速擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制，提高生產(chǎn)效率起著重要作用.現(xiàn)在，電動(dòng)機(jī)已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域之中.我們知道直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括兩部分：轉(zhuǎn)子和定子.這種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、鐵芯及其繞組、換向器等構(gòu)成.定子由磁性材料和機(jī)座等構(gòu)成.利用帶電導(dǎo)體和磁場(chǎng)間的相互作用把電能變?yōu)闄C(jī)械能.然而由于硅鋼片鐵芯的存在，使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量高、能量損耗多，重量體積大.隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程序的不斷提高，對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能也提出了越來越高的要求.不僅要求電動(dòng)機(jī)具有更低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、更寬的調(diào)速范圍，更長(zhǎng)的使用壽命，還要求電動(dòng)機(jī)體積小，重量輕.而這是鐵芯電動(dòng)機(jī)無法達(dá)到的，因此開發(fā)無鐵芯電動(dòng)機(jī)是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì).冶金部自動(dòng)化研究院研制的新型空心杯直流電動(dòng)機(jī)，是一種轉(zhuǎn)子無鐵芯電樞結(jié)構(gòu)的新型微特電機(jī)，它的轉(zhuǎn)子線圈是用導(dǎo)線按一定角度均勻排列纏繞成杯子形狀.然后與換向器板連接，構(gòu)成新的獨(dú)特的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子.由于空心杯轉(zhuǎn)子替代了硅鋼片鐵芯轉(zhuǎn)子，因而它的結(jié)構(gòu)更加合理，性能大大超過了普通鐵芯電動(dòng)機(jī).空心杯電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子只有4.2 g，比鐵芯電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子輕23 g，所以它的機(jī)械時(shí)間常數(shù)只有5至20毫秒，比鐵芯電動(dòng)機(jī)提高一個(gè)數(shù)量級(jí).這意味著空心杯電動(dòng)機(jī)有極快的響應(yīng)速度.由于鐵芯轉(zhuǎn)動(dòng)和渦流的產(chǎn)生都要消耗能量，而空心杯電動(dòng)機(jī)減少了這部分能耗，所以它的效率比鐵芯電機(jī)高出50%以上.減少能耗就意味著省電.被鐵芯占用的電動(dòng)機(jī)內(nèi)部空間，現(xiàn)在被線圈或磁性材料充填，使空心杯電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)更加合理，在同等輸出功率的條件下，空心杯電機(jī)的體積和重量可減少1/3以上.高性能的技術(shù)優(yōu)勢(shì)使空心杯電動(dòng)機(jī)在許多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用.航天飛行器上應(yīng)用空心杯電機(jī)可以減輕飛行器的重量，在快速響應(yīng)的隨動(dòng)系統(tǒng)中，像自動(dòng)調(diào)焦鏡頭、高倍率光驅(qū)的隨動(dòng)控制，工業(yè)機(jī)器人及進(jìn)入人體內(nèi)的微型醫(yī)用機(jī)器人，只有空心杯電機(jī)才能滿足其技術(shù)要求.目前成熟的空心杯電動(dòng)機(jī)的功率可以達(dá)到250 W，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，從紡織機(jī)、激光掃平儀、環(huán)保測(cè)塵儀發(fā)展到汽車用電機(jī).可以預(yù)見，一場(chǎng)電機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的革命已經(jīng)悄然來臨.