第十七章电从哪里来.docx
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第十七章电从哪里来
九年级物理第十七章 电从哪里来
本章概述
一、课标要求：
1.从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。
2.通过实验探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
二、教材分析：
通过前面的学习，学生已经知道电源是提供电压的装置，而电压是形成电流的原因。
本章首先从能量的观点认识电源，也即从能量转化的角度知道电源的作用，然后具体讲了电磁感应现象及发电机的工作原理，最后介绍了电能的输送过程。
电池是学生熟悉的，但五光十色的电池也是学生陌生的。
根据从生活走向物理的理念，电池部分主要介绍了干电池，也讲了蓄电池，但都只简要叙述了它们的电压，原理也只讲了它们是把化学能转化为电能（蓄电池要先把电能转化为化学能）的装置，并不涉及电化原理。
科学技术是在不断发展的，所以用电池和燃料电池作为新型电池的代表，以拓展学生的视野，用发电机发电是电源的另一重要类型，课本中也是从能源（动力源）角度介绍了各种类型的发电，不涉及具体的发电机理，目的是培养学生的科学素养，为学生接触社会和进一步发展作一些准备。
电磁感应现像是电磁联系的重要一环，而且是目前各类发电机的最重要、也是最基本的成员。
在本章中电磁感应现象不仅是作为知识，特别是作为科学探究能力的培养而设置的。
通过本章的教学，学生将不仅对电磁感应现象有初步的认识，认识到产生电磁感应的过程也是能量转化的过程，初步了解发电机的简单原理，特别是体会到电磁感应现象在生活中一些触手可及的地方的应用，减小对物理学的神秘感。
通过科学探究导体中感应电流产生的条件，学生将在交流与合作方面有初步的体会，对他们今后的学习、就业，与社会的融合方面作一定的影响。
通过实验，让学生知道电能的整个输送过程，并从感性上认识到高压输电可以减小电能的损耗，提高电能的输送效率，不需要从电路原理方面进行认识。
重点：
（1）干电池的能量转化及使用注意事项，发电机的能量转化及发电机开发利用的可持续发展情况。
（2）电磁感应现象条件及发电机的工作原理。
（3）（3）电能的高压输送的原因。
难点：
（1）干电池的结构及性能
（2）电磁感应现象的探究过程
三、教法、学法指导
对本章内容的把握，首先要从整体上入手，电路中的电源是提供电压的装置，而电源又可分为电池和发电机，电池产生的是直流电，发电机产生的是交流电，电压的输送必须要用高压，而高压电到了用电单位又要把电压降下来。
使学生在头脑中形成电能来源的清晰网络。
其次要注意进行对比电池与发电机在能的转化及对环境的影响方面的不同点。
教学建议：
1、主要是学生自主阅读，通过各种途径收集相关资料，课上用多种形式交流信息、理解和体会；
2、教师和学生一起收集资料、交流，一同经历，共同提高；
3、电磁感应的探究实验必须要让学生亲身做一做，体会科学探究过程，加深对实验方法及物理知识的理解。
4、引导学生把所学知识与实际问题相结合，并用来解释实际问题。
本章教学，一定要让学生多讨论、多交流，逐步理解物理规律的由来及对人类、对社会产生的影响，逐步思考人类应该怎样应用科学技术，并培养学生独立思考和解决实际问题的能力。
本章教材内容结构如下：
四、课时安排
本章安排五课时进行，每节一课时，小结一课时，测试一课时。
九年级物理第十七章第一节电能的产生
教学建议
一、课标要求
1.了解常见电池的结构、性能及使用注意事项，在生活中能根据需要选择合适的电池。
2.了解目前常用的几种发电方式中能量的转化过程、开发利用的可持续发展情况。
3.了解各种电池和火力发电方式存在环境污染，提高学生的环境保护意识。
二、教材分析
本节教学包括现部分内容：
（1）对常见电池的认识
（2）常用发电方式介绍。
本章要着重用能量转化的观点去分析电池和发电机的工作原理，同时要注重对环境的不利影响。
在常见电池的教学中，重点是让学生了解常见的干电池、蓄电池、太阳电池和燃料电池的能量转化特征，以及它们的主要结构；让学生知道干电池和蓄电池能够造成环境污染，不要随便拆开或乱丢弃；不要求学生知道各种电池的化学原理；也可以不向学生介绍干电池中有关锌锰电池、镍镉电池、锂电池和银锌电池等之间的结构差异。
常用发电方式的教学重点应该放在各种发电方式中有关能量转化过程、影响可持续发展的因素，以及是否存在环境污染隐患等内容的介绍，发电机的结构和工作原理将在下节中学习，这里不向学生介绍。
重点：
（1）常见干电池、蓄电池、太阳电池和燃料电池的能量转化特征和对环境的影响；
（2）各种发电方式中有关能量转化过程、影响可持续发展的因素，以及是否存在环境污染隐患等内容。
难点：
常见干电池的的结构及性能。
三、课时安排：
一课时
四、教学准备：
各种类型的电池实物、模型及其挂图、水果电池器材（西红柿、铜片、锌片、耳机和导线）、示波器
五、教学设计：
引言：
同学们，当你看到夜晚明亮的街灯、电视机屏幕上绚丽的画面、收音机中播放出悠扬的音乐、电饭锅煮出香喷喷的米饭，是否想到这些现象都与电有关，那么你知道电能是从哪里来的呢？
教学内容
教师活动
学生活动
备注
一、电源
1.提出问题：
我们已经知道，电源提供电压，而电压形成电流，你知道常见的电源有哪些吗？
回答：
干电池、蓄电池、发电机等。
讨论、交流、回答
本堂课要求学生积极参与，教师要调动学生的积极性，让学生积极讨论、交流、回答，所有板书由学生完成
二、电池
2.你见过的干电池有哪些？
请列举出来。
并说出它们的用途。
3.教师结合学生回答出示各种电池的模型、实物及挂图，并进行讲评。
4.请说出干电池、蓄电池、太阳电池及燃料电池在使用过程中的能量转化。
5.你听说过水果电池吗？
怎样可以制成水果电池，请同学们利用桌上的器材做一做。
6.电池给人们生活带来了方便，在使用时应注意什么问题？
7.直流电与交流电有什么区别？
教师通过示波器演示交流电与直流电波形情况。
讨论、交流、回答
学生观看挂图，回答问题，讨论、交流、回答
讨论、交流、回答
动手、动脑、交流
讨论、交流、回答
讨论、交流、回答
三、发电机
8.目前常用的发电方式有哪些？
9.请说出常用发电方式中的能量转化是怎样的？
10.从对环境的影响来看，分析常用发电方式的利与弊。
11.请列出你所知道的新型发电方式。
讨论、交流、回答
讨论、交流、回答
讨论、交流、回答
讨论、交流、回答
课堂练习
1.下列电池：
（1）锌锰电池
（2）镍镉电池（3）锂电池（4）银锌电池，其中属于干电池的是 。
2.目前常见的发电方式中有火力发电、水力发电和核能发电等，请从中选出一种，分析其能量转化过程，完成下列空白。
发电方式
能量转化过程：
能转化为 能转化为
能转化为 能。
（只填能量的形式）
3.目前常用的发电方式有 、 、 等，正在研究的发电方法有 、 、 、 。
做练习题
学生小结
引导学生对本节进行总结，归纳知识。
小结本节
课外作业
上网或查阅有关资料了解新型电池和发电方式。
课外调查
六、板书设计：
第一节电能的产生
一、电源包括：
电池和发电机
二、电池：
（一）种类：
（1）干电池：
锌锰电池、镍镉电池、锂电池、银锌电池等。
（2）蓄电池（3）太阳电池（4）燃料电池
（二）能量转化（三）对环境的影响：
三、发电机
（一）发电方式：
火力发电、水力发电、核能发电
（二）能量转化：
（三）对环境的影响：
（四）新型发电方式：
七、教学反思：
八、教学参考
1.常见的电池有哪些？
（1）干电池carbon-zincdrybatteries
（2）碱锰电池alkaline（3）一次性电池manganesebatteries）primarybatteries（4）锂电池lithiumbatteries（5）铅酸电池leadbatteries（6）化学电池（7）二次电池（8）镍镉电池（Ni-Cd）chemicalbatteries（secondarybatteries（9）镍氢电池Ni-MH（10）锂离子电池Li-ion其它还有：
燃料电池fuelcell，物理电池physicalenergy，太阳电池solarcellbatteries.
2.电池对环境有什么影响？
现今几乎所有电池均不含汞，但重金属仍然是汞电池，可充电镍镉电池，铅酸电池的必要组成部分。
如果处置不当，且数量较多的话，这些重金属将对环境产生有害的影响。
目前，国际上已有专门机构回收氧化锰镍镉和铅酸电池。
例如非盈利机构RBRC公司。
3.什么是电池的爆炸？
预防电池爆炸？
电池内的任何部分的固态物质瞬间排出，被推至离电池25cm以上的距离，称为爆炸。
判别电池爆炸与否，采用下述条件实验。
将一网罩住实验电池，电池居于正中，距网罩任何一边为25cm。
网的密度为6-7根/cm，网线采用直径为0.25mm的软铝线，如果实验无固体部分通过网罩，证明该电池未发生爆炸。
大家不要一听到电池会爆炸,就对锂电池产生恐惧感.其实只要你使用的产品（包括电池和充电器）是合格的产品,就不会存在这样的问题.合格的产品出厂之前都经过了严格的测试,且电池和充电器内都有冲放电保护装置,所以即使电池或充电器其中有一个失去了保护性能,另外一个还同样可以保护您的电池不会过充,也就不会发生充电爆炸的现象.即使电池和充电器的保护装置都失效,如果您注意到电池很发烫,立即停止充电并送专业人员检查,也会避免这种现象发生.迪格浦电池出厂前都要经过充放电试验、跌落试验、震动试验、高低温循环等环境试验，确保产品在不同的环境，受到不同的环境影响都能够性能稳定。
更不会发生爆炸的现象。
4.识记忆效应。
电池记忆效应是指电池的可逆失效，即电池失效后可重新回复的性能。
记忆效应是指电池长时间经受特定的工作循环后，自动保持这一特定的倾向。
这个最早定义在镍镉电池。
镍镉的袋式电池不存在记忆效应，而烧结式电池有记忆效应。
而现在的镍金属氢（俗称镍氢）电池不受这个记忆效应定义的约束。
因为现代镍镉电池工艺的改进，上述的记忆效应已经大幅度的降低，而另外一种现象替换了这个定义，就是镍基电池的“晶格化”。
通常情况镍镉电池受这两种效应的综合影响，而镍氢电池则只受“晶格化”记忆效应的影响，而且影响较镍镉电池的为小。
在实际应用中，消除记忆效应的方法有严格的规范和一个操作流程。
操作不当会适得其反。
对于镍镉电池，正常的维护是定期深放电:
平均每使用一个月（或30次循环）进行一次深放电（放电到1.0V/每节，英文称之为exercise），平常使用时尽量用光电池或用到关机等手段可以缓解记忆效应的形成，但这个不是exercise，因为仪器（如手机）是不会用到1.0V/每节才关机的，必须要专门的设备或线路来完成这项工作，幸好许多镍氢电池的充电器都带有这个功能。
对于长期没有进行exercise的镍镉电池，会因为记忆效应的累计，无法用exercise进行容量回复，这时则需要更深的放电，老外称（recondition），这是一种用很小的电流长时间对电池放电到0.4V每节的一个过程，需要专业的设备进行。
对于镍氢电池，exercise进行的频率大概每三个月一次即可有效的缓解记忆效应。
因为镍氢电池的循环寿命远远低于镍镉电池，几乎用不到recondition这个方法。
（1）建议1:
每次充电以前对电池放电是没有必要，而且是有害的，因为电池的使用寿命无谓的减短了。
（2）建议2:
用一个电阻接电池的正负极进行放电是不可取的，电流没法控制，容易过放到0V，甚至导致串联电池组的电池极性反转。
1.电池容量越高越好吗？
不同型号（特别是不同体积）的电池,他的容量越高,提供使用的时间越长.抛开体积和重量的因素，当然容量越高越好。
但是同样的电池型号,标称容量（比如600mAh）也相同,实际测的初始容量不同:
比如一个为660mAh，另一个是605mAh,那么660mAh的就比605mAh的好吗。
实际情况可能是容量高的是因为电极材料中多了增加初始容量的东西，而减少了电极稳定用的东西，其结果就是循环使用几十次以后，容量高的电池迅速容量衰竭，而容量低的电池却依然坚挺。
许多国内的电芯厂家往往以这个方式来获得高容量的电池。
而用户使用半年以后待机时间却是差得一塌糊涂。
民用的那些AA镍氢电池（就是五号电池）,一般是1400mAh，却也有标超高容量的（1600mAh），道理也是一样。
提高容量的代价就是牺牲循环寿命,厂家不在电池材料的改性上下文章,是不可能真正“提高”电池容量的。
2.给电池充电是否要先放掉剩余的电?
[一般情况下，我们使用的电池有：
锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池和小型密封铅蓄电池。
其中只有镍镉电池需要在充电前先行放电。
这是因为镍镉电池存在记忆效应，通常我们所使用镍镉电池不会把电用净，如果我们长期对还有50%残存电量的电池进行充电，就会使电池极板深处的活性物质钝化，电池就会记住这些电量。
这样，当电池耗至还有50%的电量时，极板深处的充电物质便不能转化为电能释放出来，这是电压就会突然下降，当然电器也就无福消受这些电量了。
我们把这种现象叫做记忆效应。
因此，镍镉电池在充电前应先放电，以防止记忆效应。
不过放电不应放净，一般放到略小于1伏即可。
]
3.交流电与直流电大战。
19世纪末，在爱迪生（1847－1931）的推动下，直流电已经有了相当广泛的应用。
不过在实用中，直流电存在很大缺点：
不仅花费大量的铜线，而且不能作远距离输电，每平方英里地区，需要一个单独的发电机供电，很不经济。
出生于克罗地亚的发明家特斯拉（1856－1943）考虑采用交流电来代替直流电。
交流电系统使用高电压、小电波供电，然后利用变压器调节电流、电压，来适合用户需要。
它的突出优点是可以用细导线实现远距离送电。
但是，这种既经济以科学的方案一提出，立即遭到爱迪生的强烈反对。
出于竞争的需要，爱迪生声称采用交流电比用直流电危险得多。
为了证明交流电的安全性，特斯拉特地制作了一个“特斯拉线圈”。
它是由一个感应圈、两个大电容器和一个初级线圈仅几圈的互感器组成。
这种装置可以产生频率很高的高压电流，不过这种高压电的电流很小，对人体还会产生显著的生理效应。
特斯拉在一次记者招待会上，让交流电从“特斯拉线圈”通过自己的身体，点亮了电灯，甚至还熔化了电线。
在场的记者个个目瞪口呆，取得了极大的宣传效果。
学案
一、学习目标
1.通过学习了解电池的结构、性能及使用注意事项，在生活中能根据需要选择合适的电池。
2.通过学习了解目前常用的几种发电方式中能量的转化过程、开发利用的可持续发展情况。
3.通过学习各种电池和火力发电方式存在环境污染，提高学生的环境保护意识。
二、学法指导
1.加强自主阅读，通过各种途径收集相关资料，课上用多种形式交流信息、理解和体会；
2、和老师一起收集资料、交流，一同经历，共同提高；
3、在老师指导下对干电池要拆开看一看，了解各部分的结构与功能。
4、养成用所学知识去解决实际问题的良好习惯。
三、释疑解难
1.电池的种类及其作用
由于制作材料、工作原理和用途的不同，电池有很多种类。
电池是一种把其它形式的能转化为电能的装置，电池提供的直流电。
2.常见的发电方式及能量转化
目前常用的发电方式有火力发电、水力发电和核能发电等，它们都是通过发电机这种装置将其它形式的能量转化为电能。
四、自我检测
1.电池是一种把 能转化为 能的装置，它提供的是 流电，电池的种类很多，主要有 、 、 、 等。
2.葛洲坝是我国目前最大的 发电站，它主要由 、 、 、 及坝体等组成，除了发电外，葛洲坝工程还提高了长江的 能力和 条件。
3.火力发电的能量转化过程是：
燃料的 能转化为水和水蒸气的 能，再转化为发电机转子的
能，最后转化为 能。
4.根据你对火力发电和水力发电的了解，分析这两种发电方式对环境的影响。
五、交流园地
六、课外空间
电源的发明.自然界存在着磁的载体－磁铁，这给磁学研究带来很大的方便；然而，自然界却不存在电的载体（带电粒子除外），必须通过人工方法才能获得较在量而又较稳定的电荷及电流，这就是人们不断探索各种起电方法和发明各种电源的原因。
大约在1660年，德国的格里凯发明了第一台能产生大量电荷的摩擦起电机，他将一个足球大小的硫磺球支在一根轴上，让它自由转动，并用手掌在球面上摩擦，从而获得越来越多的电荷。
法国皇家花园的管家迪费1733年发现绝缘的金属也可以通过摩擦起电。
他否定了吉尔伯特、格雷等人的关于一切物体可以分为“电的”和“非电的”的论断，认为所有物体都可以摩擦起电。
他甚至极其勇敢地以自己的身体，即所谓“非电的”身体来作带电实验。
他让助手把自己用绝缘丝悬吊在天花板上，使自己的身上带电，当助手靠近人时，迪费感到针刺般的电击痛，并产生火花放电及劈劈啪啪的声响。
这表明人体这种“非电的”物体也可以带电。
迪费还改进了验电器，用金箔代替金属棒，并用它对带电的玻璃棒及琥珀进行实验，发现不同的材料经摩擦后所产生的电是不同的。
迪费将玻璃上产生的电命名为“玻璃电”，将琥珀上产生的电命名为“树脂电”。
为解释这两种不同的电，提出了二元电液理论。
荷兰莱顿大学的物理学教授穆申布鲁克（1692－1761）研究了电在空气中消失的现象。
为了寻找一种保存电的方法，穆申布鲁克于1745年做了这样一个实验：
将一支枪管悬挂在空中，用起电机与枪管相连，枪管中引出一根铜线，铜线浸入一个盛有水的玻璃瓶中。
他让助手一只手握着玻璃瓶，自己在一旁使劲摇支起电机。
这时助手的另一只手不小心触到枪管上，猛然感到一阵强烈的电击，高喊了起来。
于是，穆申布鲁克与助手互换了一下，结果他也产生了同样的“恐怖感觉”。
由此得出结论：
把带电体入在玻璃瓶内可以把电保存下来。
当时还搞不清楚起保存作用的究竟是玻璃瓶，还是瓶子里的水？
后人就把这种能蓄电的瓶子称作“莱顿瓶”。
莱顿瓶的发明，为科学界提供了一种贮存电的有效的方法，为进一步深入研究电的现象提供了一种新的强有力的手段。
1786年9月20日，意大利波洛尼亚的一位解剖学教授伽伐尼（1737－1798）和他的两个助手正在作青蛙解剖实验，随手将青蛙入在解剖桌上，这时一名助手不慎将手中的解剖刀的刀尖触到了一只蛙腿的神经上，顿时青蛙的四条腿猛烈地发生痉挛。
站在旁边的另一名助手同时看到放在一旁的起电机跳起了一个大火花。
伽伐尼重复了这个实验，观察到同样的现象。
之后，伽伐尼又以严谨的科学态度，选择各种不同的条件，在不同的日子里重复了这类实验，结果青蛙腿都发生痉挛。
由此得出，动物体本身内部存在着一种“动物电”。
只要用一种以上的金属与之接触，这种电就能激发出来，犹如莱顿瓶放电一样，从而引起了动物体肌肉的运动。
而且这种动物电与普通的摩擦电是一样的电，只是起因不同而已。
伽伐尼还根据此制成了伽伐尼电池。
伽伐尼的发现惊动了当时欧洲的学术界，意大利巴维亚大学的自然哲学教授伏打（1745－1827）大为赞赏，称伽伐尼的发现“在物理界和化学史上，是足以称得上划时代的伟大发现之一。
”伽伐尼提出的“动物电”被不少人接受，因为那时人样自然地联想到海洋中那些带电的鱼，诸如电鳗，电鲭，似乎别的动物体内也贮藏着这种动物电，但是伽伐尼的观点也受到一部分学者的挑战。
伏打就不同伽伐尼关于动物电的观点，1792年他先用实验证明伽伐尼电的本质是两种不同金属与湿的动物体连接在一起而引起的，蛙腿只是起到验电器的作用。
之后，伏打花了3年时间，用各种金属搭配做了许多实验。
他在一次实验中将许多金属排列成一个序列，其次序如锡、铅、铜、银、金………等，这就是著名的“伏打序列”。
他发现只要按这个序列，将前面的金属紧接着下种金属搭配起来，相互接触，那么前面一种金属就带正电，后面一种金属则带负电，无一例外。
1800年，伏打据此制成了有名的“伏打电堆”：
他用30片、40片、60片甚至更多的铜片，让每1片铜片与1片锡片入水，或导电性能比纯水更好的食盐水、碱水，或填上一层用这些液体浸透的纸或皮革，就能产生相当多的电荷。
伏打不仅用这个电堆产生了同莱顿瓶里一样的电，而且证明了它明显地具有反复产生的性能，把电堆的两端用金属导线连接起来还可以获得持续的电流。
伏打的成就深得各界的赞赏。
伏打电堆的发明，使人们第一次获得稳定而持续的电流，这就为科学家从研究静电现象到研究动电现象提供了坚实的技术基础。
我们的任务
●你想探究什么呢？
这里有四项任务：
1、把你见到的电池收集起来，进行分类。
2、查阅资料了解新型的发电方式和它们的能量转化过程是怎样的？
3、动手进行水果电池的制作，分别取不同种类的水果进行实验，然后比较哪种电池产生的电压高，并查阅资料说明为什么？
4、查阅资料了解核能发电具体有几种形式？
分别是怎样工作的？
●完成这四项任务，希望你做到：
——收集符合本组任务要求的有关文字资料。
——找到2件以上照片、图画或实物。
——写一篇实验报告，并说明自己的观点。
我们的行动
●热身行动：
○全班同学将分成6个小组共同承担上述任务；
○用1个课时设计研究方案，进行分工；
○利用课外时间收集信息并在小组内交流；
●团队行动——探究小组如下：
电池种类探究小组 探究电池的种类并进行分类、编号。
新型发电方式的探究小组 探究新型发电方式的工作原理及能量转化。
水果电池的制作探究小组 探究不同水果电池的电压高低及原因分析。
●我的行动：
○想好自己参加哪一个组；
○明白小组内的分工，明白自己承担的任务；
○思考自己的行动：
我承担的分任务：
1、我应该做些什么？
2、我打算如何做？
●老师这样告诉你：
●这是一个团队协作的项目，而不是单独一个人去完成。
●每一小组都有自己特定的探究任务。
小组成员必须共同完成这些工作，回答任务中提出的三个问题。
只有在各小组的任务都完成后，才可能找到问题的答案。
●每一小组都需要讨论决定小组中每个人的分任务，即每人必须探究的领域。
如果有人发现了可以帮助其它人的信息，请与别人共享。
●每个人都要认真负责地收集资料和资料，并且做好自己的记录。
●记住，在下一次活动前，请完成你们的资料收集和小组交流工作。
我们的宝藏
下课以后，到什么地方获取你们需要的资料？
以下为你提供一些信息资源的“宝藏”：
1、参观当地博物馆、科技馆和其它有关场所。
2、访问邮局、电讯局和计算机网络中心的叔叔阿姨。
3、到学校图书馆里查找有关资料。
4、推荐图书资料：
《21世纪科技大趋势－能源科学》 京华出版社 1996年出版
《能源王国》 中国和平出版社 1995年出版
《新技术革命的冲击波》 中国和平出版社 1993年出版
5、网络资源
九年级物理第十八章第二节科学探究：
怎样产生感应电流
教学建议
一、课标要求
1.通过实验探究，知道导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
2.通过实验探究，知道感应电流的方向与哪些因素有关。
3.经历科学探究的交流与合作过程，培养学生的交流与合作意识和能力。
二、教材分析
本节教学内容是探究产生感应电流的条件。
本节课的重点是对感应电流的科学探究，培养学生的交流合作意识，让学生亲自去经历科学探究的过程。
教学中的难点是组织学生完成电磁感应现象的实验，既要设法使现象明显，又要能归纳总结出产生感应电流的条件，为此教师要组织和引导好学生，实验的步骤要事先设计好，讲明实验中要注意的问题。
课后要让学生写出详细的实验报告
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