1.电能的获得和转化(第4课时)

第二单元能量的转换4.电灯的能量转换1.能量无处不在，声，光，电，磁，热以及各种各样的运动都是能量的表现形式。

例如我们的教室里有许多电器，电灯将电能转化为光能，不同形式的能量之间可以发生能量的转换。

2.电灯是现代人类生活离不开的照明器具，每当夜幕降临时，家家户户大街小巷的灯就亮起来了。

3.观察几种电灯。

它们有哪些相同点和不同点？答：相同点是三种电灯都可以照明，不同点三种电灯的效率不同且转化成光能的能量也不同。

白炽灯、荧光灯、LED灯的发光效率分别为：30%以上，90%以上，97%以上。

白炽灯灯丝需要加热到一定温度才能发光，要大量电能转化为热能；荧光灯用X-射线轰击荧光粉发光，效率已经很高了；LED灯用砷化镓，电子获得能量跃迁发光，效率更高。

4.电灯发热时，附近的温度明显升高，在做模拟实验，为了保证活动安全，我们用手电筒代替电灯进行实验。

实验结果中发现，电灯发光时，电灯附近的温度明显升高。

5.电灯可以使电能转化成热能和光能能量，从一种形式转化成另一种形式的现象，叫做能量的转换。

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化成另一种形式，称之为能量守恒定律。

6.了解照明器具的发展过程说一说，每种照明器具在使用过程中发生了怎样的能量转换？答：油灯，蜡烛和煤气灯都是将自身的化学能转化为光能白炽灯则是将电能转化为光能7.100多年前，爱迪生发明了电灯，在此之前，人们只能用火把，油灯，蜡烛，煤气灯等照明。

爱迪生发明电灯是在前人工作基础上，经过无数次探索改进，才取得成功的继爱迪生之后，人们又对电灯做了更多改进，如今的电灯不仅种类繁多，对光能的利用效率也更高了。

8.电灯最初是作为一种照明器具出现的，随着科学技术不断发展，人们又研制出许多其他用途的电灯。

紫外线灭蚊灯红外线理疗灯植物工厂育苗灯城市景观灯塔5.电铃的能量转换1.铃声响了，该上课了，许多学校的铃声是由电铃发出来的。

2.观察电铃电铃是根据电磁铁的性质制成的。

电能的获得和转化（三）教学目标：1．知识与技能目标：(1)知道电流的热效应与哪些因素有关；(2)知道电流热效应中的能量转化。

2．过程与方法目标：(1)通过实验探索电流的热效应跟电流、电阻和通电时间的关系，培养学生的科学探究能力;(2) 用控制变量的思想设计探究的过程.3．情感态度与价值观目标：激发和培养学生的科学探究与创新的思想和精神，渗透实事求是和科学献身精神，激励学生努力学习。

教学重点与难点：(1)如何引导学生进行科学探究；(2)如何使学生在科学探究中掌握科学研究的方法，培养科学研究的能力。

教学活动实录：一、引入新课：师：（媒体播放生活中的电热器）我们在生活中经常要使用这些电器，如电饭锅、电熨斗、电风扇等，这些用电器在工作时有没有共同的地方？生1：都需要用电。

生2：工作时都会发热。

二、进行新课师：对，电流通过导体时，导体会发热的现象叫做电流的热效应。

在这种现象中能量发生了怎样的变化？生：电能转化为热能。

师：对电能转化为热能，确切地说是电能转化为内能，这在下一章会学到。

师：（演示实验）电炉工作及两盏功率不同的灯泡工作。

它们产生的热量相同吗？生：产生的热量有多有少？师：电炉工作时，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。

两盏不同的灯泡工作时亮暗不同。

这说明了什么？你又会想到什么？（引导学生提出问题）生：电流通过导体产生的热量与什么因素有关？师：那么，电流通过导体产生的热量与哪些因素有关呢？生1：可能与电压有关？生2：可能与电流有关？生3：可能与电阻有关？生4：还与通电时间有关？师：同学们进行了很多的猜想，但那些猜想到底对不对，还需要用实验来验证。

在这里，需要说明的是在初中阶段电学研究的是纯电阻电路，并且导体两端的电压跟通过导体的电流可以通过欧姆定律U=IR相联系，所以先不讨论与电压有关。

师：下面以小组为单位来设计实验方案。

（学生讨论并开始设计实验）师：下面请各小组汇报一下你们组设计的实验方案。

（学生上台，展示实验结果）师：（教师引导）你们在设计实验过程中碰到的主要问题是什么？生：如何用实验来验证热量与电流、电阻、时间的关系？生：热量的多少如何用实验展示出来？师：下面，我们结合各小组的实验设计，逐步来解决我们实验设计过程中所碰到的问题。

第十八章电能从哪里来单元总结思维导图知识要点一、电能的获得【知识详解】1.电池：是一种把其他形式能转化成电能的装置(1)化学电池：化学电池是将化学能转化为电能的装置。

(2)太阳能电池（光伏电池）：将太阳能转化成电能的装置。

(1)发电方式：火力发电、水力发电、核能发电。

(2)电磁感应现象的内容：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。

电磁感应过程中，将机械能转化为电能。

(3)发电机的原理：利用了电磁感应现象，将机械能转化为电能。

(4)交流发电机的组成：主要是由转子（转动部分）和定子（固定部分）两部分组成。

要点诠释：1.电磁感应现象的几点说明：（1）产生感应电流的条件有两个：一是“闭合电路的一部分导体”（这句话包括两层意思：①电路应该是闭合的，而不是断开的，即组成电路的各元件连接成一个电流的通路；②要有一部分导体做切割磁感线运动，也就是说切割磁感线的导体一定是闭合电路的一部分）；二是“做切割磁感线运动”，所谓切割磁感线运动，类似于切菜，可以使垂直切割，也可以是斜着切割，但导体运动方向不能与磁感线方向平行，可以使导体运动，也可以使磁场运动。

（2）在电磁感应现象中，感应电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向和磁感线方向有关，当导体运动方向改为与原方向相反，或将磁感线方向改为与原来相反，则感应电流方向将与原方向相反；若导体运动方向和磁感线方向都变为和原来相反，则感应电流方向不变。

（3）在电磁感应现象中，影响感应电流大小的因素有：磁场的强弱、切割磁感线运动的速度、切割磁感线导体的长度，磁场越强，切割磁感线运动的速度越大，切割磁感线导体的长度越长，则产生的感应电流越大。

2.在实际生产中往往有不同的动力机来带动发电机，如水轮机、汽轮机、内燃机、蒸汽机等。

3.我国在电力事业发展的主要成就（如核电、水电、风力发电等）【典例分析】例1、（2019•某某模拟）如图所示的实验装置中，能用来解释发电机工作原理的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】A图示的是闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就会产生电流，是电磁感应现象，属于发电机的工作原理，故该选项符合题意；B图示的通电导体在磁场中受到力的作用，是电动机的工作原理，故该选项不符合题意；C图示的是通电线圈在磁场中受力转动，是电动机的工作原理，故该选项不符合题意；D图示的是奥斯特实验，说明了电流周围存在磁场，故该选项不符合题意；故选A。

第四章电能【概念与规律】一、电能的获得和转化1．发电机：是一种把机械能转化为电能的装置。

发电机的原理：根据电磁感应原理设计制造的。

在外力带动下，让发电机的转子在磁场中连续做切割磁感线运动，由于电磁感应，发电机的转子线圈中就能产生感应电流。

2．安培力：通电导体在磁场中受到的作用力。

安培力的大小：既跟磁场强弱、电流大小以及在磁场中的导体长度都成正比，还与磁场方向和电流方向的夹角大小有关。

安培力的方向：与磁场方向、电流方向有关，可用左手定则来判断。

3．直流电动机（DC electric motor）：使用直流电源供电，把电能转化为机械能的装置。

直流电动机的原理：直流电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理设计制造的。

换向器作用：每当线圈转到平衡位置时，切断通入线圈的电流，线圈利用惯性转过平衡位置后，立即改变通入线圈的电流方向，使线圈向同一个方向连续转动。

直流电动机的特点：结构简单（主要部件：电枢线圈——转子，换向器、电刷、产生磁场的定子），起动快（只要用开关接通电源），倒转、变速方便（利用倒顺开关改变电流方向就能改变转动方向，改变通入的电流大小就能改变转动速度，切断电源，就停止转动）。

4．电流热效应及其应用：电流的热效应：电流通过导体时，导体会发热的现象叫做电流的热效应。

这是电能转化为内能的过程。

电流热效应的应用：照明用的白炽灯、炼钢用的高温电炉、家用的电烤箱、电饭煲、电热毯、电熨斗、电热水器、电热取暖器等各种电热设备。

5．电流的化学效应：电流的化学效应：当电流通过导电溶液时，在两个电极发生化学反应，这种现象叫做电流的化学效应，又叫做电解。

电流的化学效应中，存在着电能和化学能的转化。

电流化学效应的应用：蓄电池的充电，电解炼铜、炼铝，电镀等。

二、电能的量度1．电功：（1）电功的概念：电流所做的功，简称电功。

电流做功的过程就是电能和其他形式能的转化过程，电流做了多少功，就有多少电能发生了转化。

电功就是用来量度转化的电能的多少。

电能的获得和转化（二）教学目标：1．知识与技能目标：（1）知道电动机是把电能转化为机械能的装置；（2）学会安装直流电动机模型。

2．过程与方法目标：经历制作模拟电动机的过程，通过实验方法探究直流电动机的结构和工作原理。

3．情感态度与价值观目标：通过了解科学知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学生学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣。

教学重点与难点：(1)直流电动机的能量转化；(2)电动机能够持转动的原因教学活动实录：一、引入新课师：上节课我们研究了通电导体在磁场中的受力情况，所受力方向与哪些因素有关？生：电流方向和磁感线方向。

二、进行新课师：上次实验时我只是把线圈的一边放在磁场中，发现它会受到力的作用。

如果我把整个线圈放到磁场中，结果又会怎样呢？（让学生做一简单猜测，然后演示）师：可以观察到，线圈转动了。

那么线圈为什么会转动呢？生：可能是线圈受到力吧。

师：（再次演示）注意观察，当线圈平面与磁感线方向成什么位置时，线圈开始转动，继续思考线圈为什么会转动？生：我知道了。

当线圈平面与磁感线方向平行的时候，线圈转动，而转到成磁感线方向垂直的时候，线圈就不动了。

师：（媒体演示）。

用点叉表示电流方向垂直向里，黑点表示电流方向垂直向外，根据上节课得出的结论，点叉的一边受到向上的力，而黑点的一边受到向下的力，线圈就在力的作用下转动。

那么，转到线圈平面与磁感线方向垂直的时候为什么不动了呢？生：当线圈平面与磁感线方向垂直的时候，两边所受的力大小相等，而且作用在同一直线上，所以线圈不动。

师：对。

（媒体演示）。

但我们学过惯性，当线圈转到垂直位置（也可以称为平衡位置）时，线圈由于惯性会再转过一定角度，但后又受力回转，最后会静止在平衡位置。

但我们知道生活中的电动机会一直转动。

如何使线圈不停转动呢？（让学生讨论）生1：我们觉得可以让线圈转过平衡位置后，不给线圈通电，那么线圈就会由于惯性而继续转动了。

生2：我们认为可以让线圈转过平衡位置后，调换磁体的位置，那样当线圈转过平衡位置后，受力方向不同了，可以继续转动下去。