19.2 发电机是怎样工作的 教学设计 沪科版物理年级

件年级九本课时选自沪科版九年级物理第十九章《电能从哪里来》的第二节“发电机是怎样工作及其在实际生活中的应用。教材通过图示与实验相结合的方式，展示了交流发电机的基本结构和发电过程，并引入手摇发电机DIS实验，帮助学生理解电压输出与转速之间的关系。同时，教材还系统介绍了火力、水力、核能等主要发电方式的能量转化路径，体现了物理学知识与工程实践的深度融合。此外，通过三峡大坝、泰山核电站等真实案例，增强了学生的国家科技认同感和科学素养。本节课不仅是对电磁感应知识的深化应用，更是连接理论与现实的重要桥梁，为后续学习能源利用与可持续发展奠定求结合初中物理新课标，发电机的工作原理可简单解读为电磁感应实现机械能到运动时，导体中会产生感应电流。2.基本构造：主要由定子和转子组成。3.工作过程：像水轮机、汽轮机等外部动力带动转子旋转，使得定子的线圈不断切割转子产生的磁场磁感线；线圈中由此产生感应电流，再通过电刷等部件将电流输送到外部电路。整个过程实现了机械能向电能的转化。学习目标与核心素养1.物理观念：(1)能了解发电机的工作原理，了解发电机发电过程中的能量转化，知道电磁感应与多种发电形式的联系，能初步了解我国三峡大坝工程的发电概况。(2)能辨析发电机与电动机工作原理的不同及其意2.科学思维：(1)能通过分析交流发电机四幅状态图(图19-11),推理出感应电流方向周期性变化的原因，并建立“线圈位置一运动方向一电流方向”的逻辑关联模型。(2)能比较发电机与电动机的工作原理异同，运用逆向思维理解能量转化方向的不同决定了设备功能的本质区别。3.探究实践：能使用手摇发电机与电压传感器搭建实验装置，采集并解读电压随时间变化的波形图，验证转速影响输出电压的规律。4.科学态度与责任：能结合三峡工程、泰山核电站等国家重大科技成就，体会我国在能源领域的自学情重点发电机是根据电磁感应原理制造的，其核心在于从而产生感应电流；难点1.理解交流发电机中感应电流方向随线圈转动而周期性改变的原因；教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课当闪电划破夜空、城市灯火璀璨，你是否好的旋转中“诞生”?为后续探究埋下1.发电机的工作原理：发电机是根据电磁感应原理制造的，是机械能转化为电能的机(1)直流发电机：输出电流方向不变，结构复杂需换向器，多用于电池充电、小型设备；(2)交流发电机：输出电流方向周期性交替，结构简单、效率高，是电网供电、工业/家用的绝对主力。次数叫做频率。3.发电机主要构造发电机主要由定子(不动部分)和转子(转动定子转子4.交流发电机发电原理示意图设线圈绕自身的轴线逆时针转动。当线圈平面与磁感线垂直时，线圈ab边和cd边运动跟随教师讲解记录线圈四个关键位置的状态变化。了解直流发电机通过图文结合与视频演示，将抽象的电磁感应过程具象化；引导学生从静态图示方向与磁感线平行，不切割磁感线，线圈中不能产生电流。磁感线，cd边向上切割磁感线，产生感应电线圈平面再次转到与磁感线垂直时，ab边与cd边运动方向又与磁感线平行，线圈中不会产生感应电流。线圈平面再次与磁感线平行，此时ab边向上，cd边向下切割磁感线，产生感应电流。电流方向与前面图乙中的相反。走向动态思维，一运动—电流”三者之间的因果思维，体现科技在老师的引导下归纳总结解交流发电机发电原理(1)起始平衡位置是当转子转到与磁感线垂直时，线圈没有切割磁感线，线圈中没有电流。(2)转过90°是当转子转过平衡位置时，线圈由图可知：ab和cd不断做切割磁感线运动，由于磁感线方向是不变的，而ab和cd的运动方向总是相反，并且不断改变，于是线圈和外部电路就有了方向不断改变的感应电5.实际发电机的构造实际上，交流发电机的结构要复杂得多，在大型发电机中，转子实际上是产生磁场的电磁铁，而产生感应电流的线圈却是不动的(定子),这种结构便于产生高电压和强电能量电动机都是由转子和定子利用通电场里转动消耗电能出机两部成。的原理.学生观察思考讨论对发电机与电动能力以及逻辑思维能力感应原理.机械能而输出探究手摇发电机输出电压的特点屏幕上电压随时间变化的图像。结合交流发电机发电原理示意图，你能得到思考2:改变转动手柄的快慢，观察图像变答案：手摇得慢时波浪线“又矮又宽”,结论：手摇发电机的输出电压的大小和方向二、发电机与能量转化发电机是一种把其他形式的能转化成电能1.火力发电(1)核心原理：火力发电是通过煤、石油巨大的汽轮机叶轮(2)火力发电的能量转化过程听讲并记录三种发电打通课堂与社会的壁垒，让学生意识到物理知识水和水蒸气水和水蒸气发电机转子电能的内能的机械能燃料的化学能(3)特点②污染大，例如：排放CO₂、粉尘等；且依赖不可再生化石燃料，发电效率约2.水力发电(1)核心原理：水力发电一般是在江河上电机转子转动，从而实现发电大工程的宏伟规模。融入爱国主义教育，提升社会责械能的机械能水的电能核能核能水和水蒸气发电机转子电能的内能的机械能太阳能发电风力发电课堂练习1.如图是小明自制的发电机模型，用纸做一个小风车固定在转动轴上，将小发电机与小程电流表的指针(选填“会”“不如果将图中的小量程电流表换成,就变成了电动机模型。学生练习巩固本节的知识线【答案】会电磁感应电源【解析】有风吹动小风车时，闭合电路的一为机械能。自图示位置(即线圈平面垂直于磁感应线的位置)开始绕轴沿逆时针匀速转动，下列说法中正确的是()作用及AD边都不停地切割磁感线【答案】B【解析】A.在磁场中的矩形线圈ABCD自图示位置(即线圈平面垂直于磁感应线的位置)开始绕轴沿逆时针匀速转动，线圈在磁场中转动过程中线圈切割磁感线，产生感应电流，电流在磁场中受磁场力的作用，故A切割磁感线的运动方向不变，线圈中产生的电流方向不变，故B正确；没有感应电流产生，故C错误；切割磁感线，故D错误。故选B。3.杭州亚运会期间，如图所示的“智能太阳能座椅”不仅提供了舒适的座位，还使用了下的蓝牙音箱播放歌曲，可支持座椅上的转化为电能的装置是()C.蓝牙音箱D.太阳能面板【答案】D【解析】A.手机工作时，将电能转化为光能和声能，故A不符合题意；B不符合题意；故C不符合题意；1.发电机的工作原理：发电机是根据电磁感应原理制造的学生总结教师补充让学生对本节知0的装置。目前常用的发电方式有火力发电、水力发电和核能发电等板书1.发电机的工作原理：发电机是根据电磁感应原理制造的3.发电机主要构造4.交流发电机发电原理示意图二、发电机与能量转化1.发电机是一种把其他形式的能转化成电能的装置。2.常用的发电方式有火力发电、水力发电和核能发电等。夯实本节基础内容科普书籍：《电的旅程》(聚焦发电机发明史，法拉第的实验故术手段说