高中物理 53《电感和电容对交变电流的影响》教学设计 新人教版选修32Word文档格式.docx
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重点
电感和电容对交变电流的影响。
难点
容抗和感抗的大小和哪些因素有关。
教学资源
交流低压电源(0-30V),信号发生器(可以产生频率不同的低压交流电),示波器,小灯泡(6.3V),电容器(0.1?
F,100?
F,470?
F,630?
F,1000?
F),电感器(47?
H,1.5mH,2.5mH,4.7mH),微安表,滑动变阻器,电键,导线若干,课件。
教学流程图
板书
电感和电容对交变电流的影响
一、电感对交变电流的影响
1.电感的特性:
“通直流,阻交流”
2.感抗(XL):
电感对交变电流的阻碍作用的大小。
单位:
欧(Ω)。
3.决定感抗大小的因素:
电感的自感系数(L)、交流电的频率(f)
L越大、f越高,XL越小
二、电容对交变电流的影响
1.电容器的特性:
“通交流,隔直流”。
2.容抗(XC):
电容对交变电流的阻碍作用的大小。
3.决定容抗大小的因素:
电容器的电容(C)、交流电的频率(f)
C越大、f越高,XC越小
教学过程
引入
新课
提出
猜想
分组
探究
【复习引入】
首先我们来回顾一下:
什么是电容器?
电容器:
任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体构成一个电容器。
如果将电容器接入直流电路中,电路中有没有电流?
(没有,因为电容器中间是绝缘的。
)
看图问:
请同学们观察一个如图所示实验,当电键闭合后,出现什么现象?
[学生]电键闭合后,A2立刻亮,A1缓慢亮,因为线圈会阻碍A1电流的变化。
为什么会有阻碍电流变化的现象呢?
因为电感器会产生一个阻碍导体中原电流变化的自感电动势,
今天,我们就来研究电感和电容对交变电流的影响。
【新课讲授】
[对比实验]现在我们有三个小灯泡,让它们并联接入交流电路中,可以观察到三个灯泡的亮度相同,说明这是三个相同的灯泡。
现在我们在其中的一个支路中串联一个电容,在另一个支路中串联一个电感。
再将它们接入直流电路中。
会有什么现象?
现象:
没有串联任何东西的灯泡马上变亮,串联电容器的灯泡不亮,串联电感线圈的慢一点亮。
说明:
(电容器不通直流)电容隔直流,电感通直流。
再将它们接入交流电路中。
没有串联任何东西的灯泡马上变亮,串联电容器的灯泡和串联电感线圈的灯泡都亮,不过亮度比没有串联任何东西的灯泡暗些。
为什么串联了电容器的电路都亮了呢?
我们先来看看这幅电路图。
将电键往上打,我们会发现电流表会动一下,原因是电源往电容器充电,将电键往下打,我们会发现电流表也会动一下,原因是电容器放电,若想电路中有持续的电流,则要求电容器不断地充放电。
这也就是为什么串联了电容器的电路都亮了,并不是真有电流通过电容器,而是电容器在不断地充放电。
串联电容器的灯泡和串联电感线圈的灯泡比没有串联任何东西的灯泡暗些又说明什么?
(说明电容和电感对交流电有阻碍的作用。
电容通交流,电感阻交流。
我们把电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗来表示。
而对电容对交变电流的阻碍作用的大小用容抗来表示。
板书:
感抗:
电感对交变电流有阻碍作用,阻碍作用的大小用感抗来表示。
容抗:
电容对交变电流有阻碍作用,阻碍作用的大小用容抗来表示。
【猜想】
感抗和容抗的大小和什么因素有关呢?
各小组进行猜想?
回答:
感抗与自感系数和交变电流的频率有关,原因是自感电动势与自感系数和电流的变化快慢有关,在交变电流里是用频率表示电流变化的快慢的。
容抗与感抗类似,所以猜想容抗与电容和交变电流的频率有关。
【实验验证】
将全班分为4大组,分配探究任务:
1.探究自感系数对感抗大小的影响。
2.探究电容对感抗大小的影响。
3.探究交流电的频率对感抗大小的影响。
4.探究交流电的频率对容抗大小的影响。
提供的器材:
交流低压电源,信号发生器(可以产生频率不同电压相同的低压交流电)、小灯泡、电容器、电感器、多用电表,电键,导线若干。
【交流评估】
学生分析实验现象,得出结论,各组选派代表进行交流。
教师启发学生评估各组实验结果,进行总结:
【探究结论】
1.线圈的自感系数越大、交流电的频率越高,电感对交流的阻碍作用越大,也就是说,线圈的感抗越大。
2.电容器的电容越大,交流电的频率越高,电容器对交流的阻碍作用越小,也就是说,电容器的容抗就越小。
今天得出的这个结论只是一个定性的,粗略的结论。
【巩固练习】
1.如图所示电路中,三只电灯的亮度相同,如果交流电的频率增大,三盏电灯的亮度将如何改变?
为什么?
2.使用220V交流电源的电气设备和电子仪器,金属外壳和电源之间都有良好的绝缘,但是有时候用手触摸外壳仍会感到“麻手”,用试电笔测试时,氖管发光,这是为什么?
小结
(1)知识:
感抗、容抗的物理意义,影响感抗、容抗大小的因素。
(2)方法:
通过探究实验,初步理解物理学的科学探究方法。
作业
1.课本作业。
2.归纳复习本节内容。
课后
反思
本节课采用了发生式教学,以学生为主体,让学生通过观察演示实验、讨论猜想、探究实验等方式理解决定感抗和容抗大小的因素,使学生经历了一个完整的构建知识的过程。
注重方法的总结,不单让学生学到知识,更重要的是学会学习的方法。
本节还有一部分关于电感“通低频,阻高频”,电容器“通高频,阻低频”的知识,可在下一个课时利用例题引入讲解。
2019-2020年高中物理5.3万有引力定律与天文学的新发现教案1沪科版必修2
【学习目标】
【知识和技能】
1、了解天王星的发现和哈雷彗星的预报的历史过程
2、学会利用万有引力定律计算天体的质量。
3、理解重力与万有引力的关系,理解地面上重力变化的规律
【过程和方法】
1、了解万有引力定律在探索宇宙奥秘中的重要作用,感受科学定律的巨大魅力。
2、体会科学探索中,理论和实践的关系。
3、体验自然科学中的人文精神。
【情感、态度和价值观】
培养对万有引力定律的理解和利用已知条件进行近似计算的能力。
【学习重点】
1、利用万有引力定律计算天体质量的思路和方法
2、发现海王星和冥王星的科学案例
【知识点导学】
一、海王星的发现与哈雷彗星的预报
1、天王星的发现
2、哈雷彗星的预报
这两个案例,进一步证明牛顿的万有引力定律的正确性及精确性。
显示了人类认识自然的伟大胜利,标志着物理学已经发展到一个新的历史阶段。
※要求:
认真阅读教材,弄清发现天王星、预报彗星回归的思路和原理。
二、把天体的质量测出来——估算天体质量
1、估算中心天体的质量
天体m围绕中心天体M运转,把天体m的运动轨迹的运动看成圆,m做圆周运动所需向心力由中心天体M对m的万有引力提供,有
通过天文观测知道天体m绕M做圆周运动的r、v或r、ω或r、T就可以算出中心天体M的质量。
※注意:
这种方法只能估算“中心天体”的质量。
2、利用天体表面的重力加速度估算天体质量
在忽略天体自转影响时,如果能测出天体表面的重力加速度g和地球半径R,也可以应用万有引力定律求出该天体的质量。
因为重力等于万有引力,即,R为天体半径,g是地球表面的重力加速度。
可得,所以天体质量便可以得到了。
是一个有用的结论。
在地球质量未知的问题中,常用gR2替换GM。
有人称之“黄金代换式”。
三、破解重力变化之谜
阅读课本多学一点《破解重力变化之谜》
※理解重力变化的原因是什么?
记清并理解以下结论:
◆在赤道处,所需向心力F2最大,所以重力F1最小。
◆在两极处,所需向心力为零,所以重力最大等于万有引力。
◆从赤道到两极,随着纬度的增大,重力也逐渐增大。
◆我们容易看出,只有在赤道和两级重力的方向与万有引力的方向才相同,指向地心,其它情况下均不相同。
这就是我们通常说重力的方向是竖直向下,而不说指向地心的原因。
【典例引路】
10.已知地球半径约为6.4×
106m,又知月球绕地球的运动可近似看做圆周运动,试可估算出月球到地心的距离(结果保留一位有效数字)。
【解析】地球对月球的万有引力提供月球绕地球运转所需的向心力,月球绕地球运转的周期为27天,即T=27×
24×
3600s,地球表面重力加速度g=9.8m/s2,地球半径R=6.4×
106m
G=mr①
G=m′g ②
由①、②两式可得
r===4×
108m
13.飞船以a=g/2的加速度匀加速上升,由于超重现象,用弹簧秤测得质量为10kg的物体重量为75N.由此可知,飞船所处位置距地面高度为多大?
(地球半径为6400km,g=10m/s2)
【解析】该题应用第二定律和万有引力的知识来求解,设物体所在位置高度为h,重力加速度为g′,物体在地球表面重力加速度为g,则 F-mg′=ma①
g′=G②
g=G③
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