2019-2020年高中物理 25 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 25 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，有利于加深學生對交變電流特點的認識.教學的重點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.可結合學校的實際情況，盡可能多地用實驗說明問題，不必在理論上進行討論.根據電磁感應的知識，學生不難理解感抗的概念和影響感抗大小的因素.教學中要注意適當復習或回憶已學過的有關知識，讓學生自然地得出結論.這樣既有利于理解新知識，又有利于培養(yǎng)學生的能力，使學生學會如何把知識聯系起來，形成知識結構，進而獨立地獲取新知識.教學目標一、知識目標1.理解為什么電感對交變電流有阻礙作用.2.知道用感抗來表示電感對交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關.二、技能目標1.培養(yǎng)學生獨立思考的思維習慣.2.培養(yǎng)學生用學過的知識去理解、分析新問題的習慣.三、情感態(tài)度目標培養(yǎng)學生有志于把所學的物理知識應用到實際中去的學習習慣. 教學重點1.電感對交變電流的阻礙作用.2.感抗的物理意義. 教學難點1.感抗的概念及影響感抗大小的因素.教學方法實驗法、閱讀法、講解法. 教學用具雙刀雙擲開關、學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）、兩個扼流圈、投影片、投影儀. 課時安排1課時 教學過程一、引入新課師在直流電路中，影響電流跟電壓關系的只有電阻.在交流電路中，影響電流跟電壓關系的，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)課我們學習電感對交變電流的影響.二、新課教學1.電感對交變電流的阻礙作用演示電阻、電感對交、直流的影響.實驗電路如下圖甲、乙所示：師首先演示甲圖，電鍵分別接到交、直流電源上，引導學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，引導學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，燈泡亮度變暗.說明線圈對直流電和交流電的阻礙作用不同.師確實如此.線圈對直流電的阻礙作用只是電阻；而對交流電的阻礙作用除了電阻之外，還有電感.為什么會產生這種現象呢？生由電磁感應的知識可知，當線圈中通過交變電流時，產生自感電動勢，阻礙電流的變化.師電感對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？請同學們閱讀教材后回答.生感抗決定于線圈的自感系數和交流電的頻率.線圈的自感系數越大，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.師線圈在電子技術中有廣泛應用，有兩種扼流圈就是利用電感對交變電流的阻礙作用制成的.出示扼流圈，并介紹其構造和作用.(1)低頻扼流圈構造：線圈繞在閉合鐵芯上，匝數多，自感系數很大.作用：對低頻交流電有很大的阻礙作用.即“通直流、阻交流”.(2)高頻扼流圈構造：線圈繞在鐵氧體芯上，線圈匝數少，自感系數小.作用：對低頻交變電流阻礙小，對高頻交變電流阻礙大.即“通低頻、阻高頻”.三、小結本節(jié)課主要學習了以下幾個問題：.由于電感線圈中通過交變電流時產生自感電動勢，阻礙電流變化，對交變電流有阻礙作用.電感對交變電流阻礙作用大小用感抗來表示.線圈自感系數越大，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)化訓練設計1.有一電阻極小的導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D.在線圈中加入鐵芯，所加電源頻率為100 Hz3.一段長直導線接在交流電源上時電流為I1，如果把這段長直導線密繞成線圈，現接入原電路，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機1820年的一天，丹麥物理學家奧斯特驚喜地發(fā)現：當電流流過導體時，在導體旁邊的磁針產生了擺動，這表明電流周圍存在磁場.奧斯特的發(fā)現揭示了電與磁之間的內在聯系，從而開辟了電磁學的新紀元.1831年，英國物理學家法拉第通過實驗又發(fā)現了電磁感應現象.法拉第的這個發(fā)現可以說是劃時代的，因為這個發(fā)現使我們人類進入了應用電的時代.從此生產技術被推向一個嶄新水平，人們也從早期原始的動力中解放出來.在機械、冶金、紡織等工業(yè)領域中，電動機作為生產機械的動力裝置，發(fā)揮著人力勞動無法比擬的巨大作用.在日常生活中，電動機帶動著這些電器，使我們的生活更加舒適.電動機的廣泛應用，為加速擴大生產規(guī)模，實現生產的自動化控制，提高生產效率起著重要作用.現在，電動機已滲透到國民經濟建設的各個領域之中.我們知道直流電動機內部結構主要包括兩部分：轉子和定子.這種電動機的轉子由轉軸、鐵芯及其繞組、換向器等構成.定子由磁性材料和機座等構成.利用帶電導體和磁場間的相互作用把電能變?yōu)闄C械能.然而由于硅鋼片鐵芯的存在，使得電動機的轉動慣量高、能量損耗多，重量體積大.隨著科學技術的不斷發(fā)展，工業(yè)生產自動化程序的不斷提高，對電動機的性能也提出了越來越高的要求.不僅要求電動機具有更低的轉動慣量、更寬的調速范圍，更長的使用壽命，還要求電動機體積小，重量輕.而這是鐵芯電動機無法達到的，因此開發(fā)無鐵芯電動機是技術發(fā)展的必然趨勢.冶金部自動化研究院研制的新型空心杯直流電動機，是一種轉子無鐵芯電樞結構的新型微特電機，它的轉子線圈是用導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，構成新的獨特的電動機轉子.由于空心杯轉子替代了硅鋼片鐵芯轉子，因而它的結構更加合理，性能大大超過了普通鐵芯電動機.空心杯電動機轉子只有4.2 g，比鐵芯電動機轉子輕23 g，所以它的機械時間常數只有5至20毫秒，比鐵芯電動機提高一個數量級.這意味著空心杯電動機有極快的響應速度.由于鐵芯轉動和渦流的產生都要消耗能量，而空心杯電動機減少了這部分能耗，所以它的效率比鐵芯電機高出50%以上.減少能耗就意味著省電.被鐵芯占用的電動機內部空間，現在被線圈或磁性材料充填，使空心杯電動機的結構更加合理，在同等輸出功率的條件下，空心杯電機的體積和重量可減少1/3以上.高性能的技術優(yōu)勢使空心杯電動機在許多領域發(fā)揮著重要作用.航天飛行器上應用空心杯電機可以減輕飛行器的重量，在快速響應的隨動系統(tǒng)中，像自動調焦鏡頭、高倍率光驅的隨動控制，工業(yè)機器人及進入人體內的微型醫(yī)用機器人，只有空心杯電機才能滿足其技術要求.目前成熟的空心杯電動機的功率可以達到250 W，應用范圍不斷擴大，從紡織機、激光掃平儀、環(huán)保測塵儀發(fā)展到汽車用電機.可以預見，一場電機領域內的革命已經悄然來臨.