滬科版九年級(jí)物理下冊(cè)第第18章《電能從哪里來》同步教學(xué)設(shè)計(jì)

知識(shí)無涯，進(jìn)步無界!zhishiwuya,jingbuwujie！知識(shí)無涯，進(jìn)步無界!zhishiwuya,jingbuwujie！滬科版九年級(jí)物理下冊(cè)第第18章《電能從哪里來》同步教學(xué)設(shè)計(jì)第一節(jié)電能的產(chǎn)生知識(shí)與技能：1．了解常見電池的結(jié)構(gòu)、性能及使用注意事項(xiàng)，在生活中能根據(jù)需要選擇合適的電池。2．了解常用的幾種發(fā)電方式中能量的轉(zhuǎn)化過程。過程與方法：1．認(rèn)識(shí)干電池、蓄電池、太陽能電池，理解其能量轉(zhuǎn)化。2．比較火力發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電，理解其能量轉(zhuǎn)化過程。情感、態(tài)度與價(jià)值觀：1．通過對(duì)電池、發(fā)電機(jī)的比較學(xué)習(xí)，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生愛科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)、用科學(xué)的情操。2．了解各種電池和火力發(fā)電方式存在的環(huán)境污染，提高學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。重點(diǎn)：①電池；②各種發(fā)電方式中有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化過程。難點(diǎn)：①常見干電池的結(jié)構(gòu)及性能；②電池及火力發(fā)電對(duì)環(huán)境的影響。多媒體課件，1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)、7號(hào)干電池，一個(gè)西紅柿，一塊銅片，一塊鋅片，一副耳機(jī)和兩小段導(dǎo)線等。一、情景導(dǎo)入教師用多媒體展示圖片。電燈發(fā)出明亮的燈光、電視機(jī)屏幕上展現(xiàn)的絢麗畫面、收音機(jī)中播放出悠揚(yáng)的音樂、電飯鍋煮出的香噴噴的米飯，這些都與電能有關(guān)。那么，電能從哪里來呢？下面，就讓我們一起開始今天的學(xué)習(xí)。二、合作探究電池1．化學(xué)電池教師向?qū)W生展示各種型號(hào)的電池，并提問：干電池是生活中最常見的一種化學(xué)電池，你們知道干電池為什么會(huì)產(chǎn)生電能嗎？你們還知道哪些化學(xué)電池？它們的結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？多媒體展示圖片：鉛蓄電池、干電池和鉛蓄電池的構(gòu)造圖。eq\o(\s\up7(),\s\do5(歸納總結(jié)))(1)干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。像干電池這種把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置簡(jiǎn)稱為化學(xué)電池。根據(jù)所用材料的不同，化學(xué)電池分為鋅錳干電池、鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鋰電池等。(2)大多數(shù)電池的使用是一次性的，我們稱之為原電池；但有的電池可反復(fù)使用，我們稱之為蓄電池或二次電池。(3)干電池：由碳棒、鋅筒及電解質(zhì)等組成。蓄電池：由電解質(zhì)溶液和極板組成。兩者的結(jié)構(gòu)不同，但都是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。(4)化學(xué)電池使用方便，但現(xiàn)在多數(shù)化學(xué)電池含有汞、鎘、鋰等金屬元素，隨意丟棄會(huì)污染環(huán)境，破壞生態(tài)，所以廢棄的化學(xué)電池要集中分類處理。自制水果電池：準(zhǔn)備一個(gè)西紅柿、一塊銅片、一塊鋅片、一副耳機(jī)和兩小段導(dǎo)線。如圖所示，先將銅片和鋅片插入西紅柿中，再將兩根導(dǎo)線分別與耳機(jī)的兩個(gè)接線腳相連，并將與耳機(jī)相連的一根導(dǎo)線連在銅片上，用另一根導(dǎo)線刮擦鋅片，看看能聽到什么？2．太陽能電池(1)太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，由半導(dǎo)體硅和金屬導(dǎo)體制成。(2)太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)是可以做得比較小巧、污染少、可再生，缺點(diǎn)是利用效率低、易受天氣的影響等。發(fā)電機(jī)電池提供的電能是有限的，要提供更充足、更強(qiáng)大的電能，該怎么辦呢？常用的發(fā)電方式有哪些呢？學(xué)生交流討論上述問題。(更充足、更強(qiáng)大的電能可以通過發(fā)電機(jī)來獲取，它是一種把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置；常用的發(fā)電方式有火力發(fā)電、水力發(fā)電和核能發(fā)電)(1)火力發(fā)電①能量轉(zhuǎn)化過程：燃料的化學(xué)能→水和水蒸氣的內(nèi)能→發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能→電能；②優(yōu)點(diǎn)：原材料易獲得，設(shè)備簡(jiǎn)單不受客觀因素影響；③缺點(diǎn)：資源利用率低，耗能大；燃料燃燒對(duì)生態(tài)環(huán)境有不利影響等。(2)水力發(fā)電①能量轉(zhuǎn)化過程：水的機(jī)械能→水輪機(jī)的機(jī)械能→發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能→電能；②優(yōu)點(diǎn)：是對(duì)自然資源的綜合利用，沒有環(huán)境污染；③缺點(diǎn)：受地理位置和自然條件的制約，并且對(duì)生態(tài)也有相當(dāng)大的影響。(3)核能發(fā)電①核能發(fā)電是在核反應(yīng)堆中利用鈾原子核裂變時(shí)放出的核能來發(fā)電的；②能量轉(zhuǎn)化過程：核能→水和蒸汽的內(nèi)能→發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能→電能；③優(yōu)點(diǎn)：用料省，運(yùn)輸方便；④原材料少，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，核廢料有很強(qiáng)的放射性。第一節(jié)電能的產(chǎn)生eq\a\vs4\al(電能的產(chǎn)生)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(電源：電池和發(fā)電機(jī),電池\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(干電池：化學(xué)能→電能,蓄電池：化學(xué)能→電能,太陽能電池：太陽能→電能)),發(fā)電方式\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(火力發(fā)電,水力發(fā)電,核能發(fā)電))))完成本課時(shí)對(duì)應(yīng)練習(xí)。本節(jié)課我通過身邊的用電器引入，讓學(xué)生感受電能的存在，進(jìn)而探究電能的由來。通過對(duì)電池和發(fā)電機(jī)知識(shí)的講解，讓學(xué)生知道電能不是直接就存在的，而是通過能量轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)也向?qū)W生展示了我們現(xiàn)在發(fā)電的幾個(gè)主要的方式，以及這幾種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，教育學(xué)生要節(jié)約用電和保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

第二節(jié)科學(xué)探究：怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流知識(shí)與技能：1．知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象，知道磁生電過程中能量的轉(zhuǎn)化。2．知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，知道感應(yīng)電流的方向跟什么因素有關(guān)。3．知道發(fā)電機(jī)的原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，初步了解發(fā)電機(jī)的構(gòu)造、工作過程。4．知道發(fā)電機(jī)發(fā)電過程是能量轉(zhuǎn)化的過程。過程與方法：1．通過探究磁生電的條件，進(jìn)一步了解電與磁的聯(lián)系，提高學(xué)生觀察能力、分析概括能力和聯(lián)系簡(jiǎn)單現(xiàn)象探索物理規(guī)律的能力。2．觀察和體驗(yàn)發(fā)電機(jī)是怎樣發(fā)電的，提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析和解決問題的能力。情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過了解電磁感應(yīng)應(yīng)用于發(fā)電機(jī)這一科學(xué)技術(shù)事例，提高學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)的興趣，認(rèn)識(shí)到創(chuàng)新在科學(xué)方法中的重要性，培養(yǎng)學(xué)生把所學(xué)的物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中去的習(xí)慣。重點(diǎn)：①了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象；②知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件；③知道交流發(fā)電機(jī)的工作原理。難點(diǎn)：①探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象；②總結(jié)歸納產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。多媒體課件、蹄形磁體、靈敏電流計(jì)、開關(guān)、細(xì)線、導(dǎo)線、支架、導(dǎo)體棒。一、情景導(dǎo)入國(guó)外科研人員設(shè)計(jì)了一種“能量采集船”，如圖所示，在船的兩側(cè)附著可觸及水面的旋轉(zhuǎn)“工作臂”，每只“工作臂”的底端裝有一只手掌狀的、緊貼水面的浮標(biāo)。當(dāng)波浪引起浮標(biāo)上下浮動(dòng)時(shí)，“工作臂”就前后移動(dòng)，獲得電能儲(chǔ)存起來。你知道這種“能量采集船”的工作原理嗎？通過今天這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你就能知道了。1820年，丹麥的物理學(xué)家奧斯特通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了“電生磁”。那么能不能實(shí)現(xiàn)“磁生電”呢？最終，英國(guó)物理學(xué)家法拉第在1831年解決了這個(gè)問題。法拉第是怎樣研究這個(gè)問題的呢？最后又得出了什么結(jié)論呢？這個(gè)結(jié)論又有哪些應(yīng)用呢？這就是我們這節(jié)課要研究的問題。二、合作探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受到力的作用，從而使導(dǎo)體發(fā)生運(yùn)動(dòng)，那么反過來，如果讓導(dǎo)體在磁場(chǎng)中先運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中會(huì)不會(huì)產(chǎn)生電流呢？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證？【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】將一根導(dǎo)體的兩端用細(xì)線懸掛起來，并與靈敏電流計(jì)、開關(guān)串聯(lián)組成閉合電路。將導(dǎo)體放在蹄形磁體的磁場(chǎng)中，如圖所示。探究導(dǎo)體在磁場(chǎng)中怎樣運(yùn)動(dòng)時(shí)，才能在電路中產(chǎn)生電流；并探究影響電流方向的因素。【實(shí)驗(yàn)步驟】(1)閉合開關(guān)，讓導(dǎo)體在蹄形磁體的磁場(chǎng)中靜止，換用不同強(qiáng)度的磁體，觀察靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)情況。(2)閉合開關(guān)，讓導(dǎo)體在蹄形磁體中上、下運(yùn)動(dòng)，觀察靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)情況。(3)閉合開關(guān)，讓導(dǎo)體在磁場(chǎng)中左、右運(yùn)動(dòng)，觀察靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)情況。(4)開關(guān)斷開，讓導(dǎo)體在磁場(chǎng)中左、右運(yùn)動(dòng)，觀察靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)情況。(5)改變磁場(chǎng)方向，閉合開關(guān)，讓導(dǎo)體在磁場(chǎng)中左、右運(yùn)動(dòng)，觀察靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)情況。同學(xué)們交流討論實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題，并思考下列問題，歸納得出結(jié)論。(1)如果導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向不垂直，導(dǎo)體中能產(chǎn)生電流嗎？(能)(2)導(dǎo)體保持不動(dòng)，左右移動(dòng)蹄形磁體，導(dǎo)體中能產(chǎn)生電流嗎？(能)(3)在上述過程中，能量是如何轉(zhuǎn)化的？(機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能)(1)閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。(2)閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。(3)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的方向跟導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的方向和磁場(chǎng)的方向有關(guān)。只改變磁場(chǎng)的方向或?qū)w切割磁感線的方向，感應(yīng)電流的方向改變；若同時(shí)改變磁場(chǎng)的方向和導(dǎo)體切割磁感線的方向，則感應(yīng)電流的方向不變。(4)能的轉(zhuǎn)化：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。影響感應(yīng)電流大小的因素：①導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的速度越大，感應(yīng)電流越大；②磁場(chǎng)越強(qiáng)，感應(yīng)電流越大。發(fā)電機(jī)原理通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置是電動(dòng)機(jī)，那么將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置是什么呢？(學(xué)生回答：發(fā)電機(jī))多媒體播放視頻交流發(fā)電機(jī)的原理。(視頻詳見教學(xué)課件)(1)發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的。發(fā)電機(jī)發(fā)電過程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。(2)交流發(fā)電機(jī)主要由轉(zhuǎn)動(dòng)部分(轉(zhuǎn)子)、不動(dòng)部分(定子)和其他部件組成。在大型發(fā)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子是電磁鐵，定子是線圈，這種結(jié)構(gòu)便于產(chǎn)生高電壓和強(qiáng)電流。(3)發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)的區(qū)別：電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)實(shí)物圖原理圖工作原理通電線圈在磁場(chǎng)中受力而轉(zhuǎn)動(dòng)電磁感應(yīng)能量轉(zhuǎn)化電能→機(jī)械能機(jī)械能→電能線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的原因通電線圈受磁場(chǎng)力作用而轉(zhuǎn)動(dòng)線圈在外力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)線圈中電流的來源由電源提供電流線圈轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流在電路中的作用用電器電源第二節(jié)科學(xué)探究：怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流eq\a\vs4\al(科學(xué)探究：,怎樣產(chǎn)生,感應(yīng)電流)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(電磁,感應(yīng))\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(電磁感應(yīng)現(xiàn)象,產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,影響感應(yīng)電流方向的因素,能量轉(zhuǎn)化)),發(fā)電機(jī)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(原理,構(gòu)造,能量轉(zhuǎn)化))))完成本課時(shí)對(duì)應(yīng)練習(xí)。本節(jié)課在探究“磁生電”的過程中，采用了“逆向思維”“科學(xué)探究”等方法，使學(xué)生始終處于積極的思考之中，把“教學(xué)過程”轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤骄窟^程”，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣和初步的科學(xué)實(shí)踐能力。這節(jié)課的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)并做好演示實(shí)驗(yàn)，要在學(xué)生觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出明確的問題，學(xué)生積極思考、討論，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加以歸納、概括，培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)事實(shí)中歸納、概括出物理概念和規(guī)律的能力。教學(xué)中，將電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)進(jìn)行對(duì)比分析總結(jié)，有利于學(xué)生系統(tǒng)掌握知識(shí)，讓學(xué)生形成完整的知識(shí)印象。

第三節(jié)電能的輸送知識(shí)與技能：1．知道變壓器的工作原理，知道升壓變壓器和降壓變壓器的作用。2．知道高壓輸電的目的和途徑。3．知道用電器不能直接使用高壓電的原因。4．知道高壓電弧觸電和跨步電壓觸電及其防護(hù)。過程與方法：1．通過對(duì)高壓輸電目的的分析，嘗試應(yīng)用已知的科學(xué)規(guī)律去解釋某些具體問題，有初步的分析概括能力。2．感知高壓觸電及其防護(hù)，初步具有應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。情感、態(tài)度與價(jià)值觀：1．通過認(rèn)識(shí)高壓輸電線把強(qiáng)大的電能送到遠(yuǎn)方，使學(xué)生具有對(duì)科學(xué)的求知欲，有將科學(xué)服務(wù)于人類的意識(shí)。教育學(xué)生節(jié)約用電，養(yǎng)成勤儉節(jié)約的好習(xí)慣。2．通過認(rèn)識(shí)高壓觸電及其防護(hù)，使學(xué)生有將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活、社會(huì)實(shí)踐的意識(shí)，樂于參與觀察、調(diào)查等社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。重點(diǎn)：①變壓器的工作原理；②高壓觸電的分類和防護(hù)措施。難點(diǎn)：高壓輸電的目的和途徑。多媒體課件。一、情景導(dǎo)入三峽工程是中國(guó)西電東送工程中線的巨型電源點(diǎn)，所發(fā)的電力主要售予華中電網(wǎng)的湖北省、河南省、湖南省、江西省、重慶市，華東電網(wǎng)的上海市、江蘇省、浙江省、安徽省，以及南方電網(wǎng)的廣東省，可緩解我國(guó)的電力供應(yīng)緊張局面。三峽水電站共安裝32臺(tái)單機(jī)容量為70萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量達(dá)到2240萬千瓦，年發(fā)電量約1000億度，可照亮半個(gè)中國(guó)，這些電能是如何送往華中、華東等省市的呢？下面我們就一起來學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容——電能的輸送。二、合作探究高壓輸電從發(fā)電站到用電地區(qū)，通常有很長(zhǎng)的一段距離，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電怎樣送到用電地區(qū)呢？學(xué)生交流討論上面的問題，并思考為什么要采用高壓輸電？怎樣才能減少電能在輸送過程中的損失呢？多媒體展示遠(yuǎn)距離輸電示意圖。(1)輸送電能的過程：發(fā)電廠→升壓變壓器→高壓線路→降壓變壓器→工廠或居民用電。(2)變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)，它能將輸入變壓器的交流電壓升高或降低，但不能改變直流電的電壓。(3)遠(yuǎn)距離輸電要采用高壓的原因：根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt可知，要減少電能在輸電線路上的損失，就需要減小電流或電阻，而減小電阻不容易做到，所以只有減小電流。在保證輸出功率一定的情況下，根據(jù)P＝UI可知，提高電壓可以減小電流，從而減少電能在輸電線路上的損失。高壓輸電原理因?yàn)檩旊娋€上的功率損耗正比于電流的平方(焦耳定律Q＝I2Rt)，所以在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)就要利用大型電力變壓器升高電壓以減小電流，使導(dǎo)線減小發(fā)熱，方能有效地減少電能在輸電線路上的損失。由發(fā)電廠發(fā)出的電能電功率是一定的，它決定于發(fā)電機(jī)組的發(fā)電能力，根據(jù)P＝UI，發(fā)電機(jī)的功率不變效應(yīng)，若提高輸電線路中的電壓U，那么線路中電流I一定會(huì)減小，輸電線損失的功率Q＝I2Rt一定會(huì)相應(yīng)減小，如果線路中電流降低到原來的eq\f(1,2)，那么線路中損失的功率就減少為原損耗的eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(2)＝eq\f(1,4)，因此說提高電壓可以很有效地降低線路中的功率損失。我們可以從下面看到高壓輸電的分析思路：輸電→導(dǎo)線(電阻)→發(fā)熱→損失電能→減小損失。輸電要用導(dǎo)線，導(dǎo)線中有電阻，如果導(dǎo)線很短，電阻很小可忽略，而遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，導(dǎo)線很長(zhǎng)，電阻較大，因此不能忽略。如何減小導(dǎo)線發(fā)熱呢？由焦耳定律Q＝I2Rt可知，減小發(fā)熱Q有以下三種方法：一是減小輸電時(shí)間t，二是減小輸電線電阻R，三是減小輸電電流I?？梢钥闯觯谌N辦法是最有效的：電流減小一半，損失的電能就降為原來的四分之一。要減小電能的損失，必須減小輸電電流，另一方面，輸電就是要輸送電能，輸送的功率必須足夠大，才有實(shí)際意義。根據(jù)公式P＝UI，要使輸電電流I減小，而輸送功率P不變(足夠大)，就必須提高輸電電壓U。顯然，高壓輸送經(jīng)濟(jì)。當(dāng)用高電壓把電能輸送到用電區(qū)后，需要逐次把電壓降低，恢復(fù)到正常電壓。高壓觸電及其防護(hù)