高中物理 第三章电磁感应 第四节变压器教案 新人教版选修11.docx

高中物理 第三章电磁感应 第四节变压器教案 新人教版选修11.docx

《高中物理 第三章电磁感应 第四节变压器教案 新人教版选修11.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第三章电磁感应 第四节变压器教案 新人教版选修11.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中物理第三章电磁感应第四节变压器教案新人教版选修11

2019-2020年高中物理第三章电磁感应第四节、变压器教案新人教版选修1-1

教学目标：

1、了解变压器的构造，知道变压器为什么能够改变交流的电压。

2、由实验探究总结变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系。

3、了解几种常见的变压器类型及其应用。

4、体验科学探究过程，培养实验设计与分析论证能力。

教学过程：

说明：

电从发电机发出后，需要输送到几千千米之外，发电站要把电压升高后才向远方输电，而家里使用的电压是220V，地铁机车的电压是750V……远距离送过来的电压太高，不能直接使用，要在变电站把电压降低才能送给用户

说明：

因此在输电过程中，各种变压器发挥着极其重要的作用。

变压器是电气化社会不可或缺的重要设备。

我们身边有形形色色的变压器

一、变压器的结构

说明：

变压器是由铁芯和绕在铁芯上的线圈组成的。

变压器的一个线圈跟前一级电路连接，叫做原线圈，也叫初级线圈．另一个线圈跟下一级电路连接，叫做副线圈，也叫次级线圈

二、变压器为什么能改变电压

演示实验

实验仪器：

变压器、学生电源、灯泡

实验过程：

①一个线圈连接学生电源的交流输出端，另一个线圈连接小灯泡的两端，闭合学生电源的开关，会看到小灯泡发光

②改变学生电源的电压，重复以上实验

③原线圈与副线圈对调，重复以上实验

④换用其他线圈，重复以上实验

实验现象：

小灯泡发光，改变学生电源的电压，灯泡的亮度发生变化，原线圈与副线圈对调，灯泡的亮度发生变化

问：

小灯泡没有直接跟电源连接，为什么能发光？

（变压器的原理是电磁感应定律，原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化。

副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈内产生了感应电动势。

线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势。

因此，在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高）

问：

电压之比和匝数之比有何关系？

（U1：

U2＝n1:

n2）

问：

电流之比和匝数之比有何关系？

（I1：

I2＝n2;n1）

第四节、变压器

板书设计

1、升压、降压需要变压器

一、变压器的结构

1、变压器是由铁芯和绕在铁芯上的线圈组成的。

2、原线圈（初级线圈）：

变压器跟前一级电路连接的一个线圈

     副线圈（次级线圈）：

跟下一级电路连接的另一个线圈

二、变压器为什么能改变电压

1、变压器原理：

电磁感应定律  

    原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化。

副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈内产生了感应电动势。

线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势。

因此，在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高

2、电压之比和匝数之比的关系：

U1：

U2＝n1:

n2

    电流之比和匝数之比的关系：

I1：

I2＝n2:

n1

2019-2020年高中物理第三章相互作用第4节力的合成同步学案新人教版必修1

第4节　力的合成

在现实生活中，物体常常不止受到一个力的作用．如用绳拉着悬在半空中的气球，随水平方向吹来的风倾斜，此时气球会受到重力、绳子的拉力、风的作用力和空气浮力的作用．如何求出气球受到的所有力之和？

一个成年人或两个孩子均能提起一桶水，那么该成年人用的力与两个孩子用的力作用效果是否相同？

二者能否等效替换？

要点一、共点力及力的合成

1．共点力

如果几个力同时作用在物体的同一点或者它们的作用线相交于同一点，则这几个力叫做共点力（如图3－4－1所示）．

图3－4－1

可视为共点力的情况通常有以下几种：

（1）几个力同时作用于同一点（即力的作用点相重合），如图3－4－1甲所示．

（2）同时作用在同一物体上的几个力，虽然作用点并不重合，但是这几个力的作用线的正向或反向延长线能够相交于同一点，如图3－4－1乙所示．

（3）当一个物体可以被视为质点时，作用在物体上的几个力就可以认为是共点力，如图3－4－1丙所示．

2．共点力的合成

（1）合力与分力

①如果一个力作用在物体上，产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同，则这个力就叫那几个力的合力，那几个力叫这个力的分力．

②合力与分力之间的关系是一种等效替代关系．一个力的作用效果可以与多个力的作用效果相同，即一个力可以由多个力来代替；反之，多个力也可以由一个力来代替．

③合力是其所有分力的共同效果，并不是单独存在的一种新力，受力分析中合力与分力不能同时出现．

（2）力的合成

①基本概念：

求几个力的合力叫力的合成．

②注意事项：

力的合成是惟一的；只有同一个物体受到的力才能够进行力的合成；不同性质的力也可以进行力的合成，因为合力与分力只是作用效果上的等效替代．

③特殊典例：

同一直线上力的合成

同一直线上多个力的合成，首先要选取一个正方向建立一维坐标系，与正方向相同的力规定为正值，与正方向相反的力规定为负值，它们的合力即是各个力的代数和，合力为正时表明合力方向沿坐标轴的正方向，合力为负时表明合力方向沿坐标轴的负方向．

因为合力也是一个矢量，所以合力的正负和其他矢量的正负一样，只表示力的方向，不表示力的大小．

要点二、探究力的合成规律

1．实验原理

使某个力F′的作用效果以及F1与F2的共同作用效果都是使橡皮条伸长到同一点，所以F′为F1和F2的合力，作出F′的图示，再根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示，比较F、F′，分析在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同．

2．实验目的

（1）验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则；

（2）通过验证力的平行四边形定则，培养用图象法处理实验数据并得出结论的能力．

3．实验器材

方木板一块，白纸，弹簧秤两个，橡皮条，细绳和细绳套各两个，三角板，刻度尺，图钉几个，铅笔．

图3－4－2

4．实验步骤

（1）在实验桌上平放一块方木板，然后在方木板上铺一张白纸，注意白纸的固定位置，如图3－4－2所示，用图钉把白纸固定在方木板上．

（2）用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端系上两条细绳，两条细绳的另一端各系着绳套．

（3）用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.

（4）用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧秤的示数．

（5）用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线，按照一定的标度作出两个力F1和F2的图示，用平行四边形定则求出合力F.

（6）只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样位置O，读出并记录弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示．

（7）比较力F′与合力F的大小和方向，看它们在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同．

（8）改变两个分力F1和F2的大小和夹角，再做两次实验．

5．注意事项：

（1）实验过程中在使用弹簧秤的时候，要注意使弹簧秤与木板平面平行．

（2）选用的橡皮条应富有弹性，能发生弹性形变，同一次实验中，橡皮条拉长后的结点的位置必须保持不变．

（3）在满足合力不超过弹簧秤的量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应该使拉力尽量大一些，以减小实验中的误差．

（4）画力的图示时，应选定恰当的单位长度作为标度；作力的合成图时，应尽量将图画得大一些，但也不要太大而画出纸外，要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力．

（5）由作图法得到的F和实际测量得到的F′不可能完全符合，只要在误差允许的范围内符合即可．

6．实验误差分析

本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视刻度，要按有效数字正确读数和记录．两个分力F1、F2间夹角θ越大，用平行四边形定则作图得出的合力F的误差ΔF也越大，所以实验中不要把θ取得太大，同时夹角也不能太小．

要点三、合力与分力的关系

1．只有同一物体所受的力才能合成．力的合成是惟一的．

2．不同性质的力也可以合成，因为合力与分力是作用效果上的一种等效替代关系．

3．由平行四边形定则可知，F1、F2的夹角变化时，F的大小和方向也随之变化．

4．合力与分力的大小关系

（1）两分力同向（θ＝0°）时，合力最大，F合＝F1＋F2，其方向与分力同向．

（2）两分力反向（θ＝180°）时，合力最小，F合＝|F1－F2|，其方向与较大的一个分力方向相同．

（3）合力的取值范围：

|F1－F2|≤F合≤F1＋F2.

（4）合力可能大于某一分力，可能小于某一分力，也可能等于某一分力.　　1.平行四边形

定则可转化为三角形定则，什么是三角形定则呢？

图3－4－3

合力与分力的关系遵循平行四边形定则，根据平行四边形的性质，对应边平行相等，即分力与合力构成三角形，如图3－4－3所示．

定义：

将表示两个分力的有向线段首尾相接，从第一个力的始端指向第二个力末端的有向线段，就表示这两个力合力的大小和方向．

2．若物体处于共点力作用下的平衡状态，这些力的合力有什么特点？

（1）共点力平衡条件：

若物体处于共点力作用下的平衡状态，则所有力的合力为零．

（2）物体处于共点力作用下的平衡状态时，任一个力与其余力的合力等大反向．

（3）若为三力平衡，且这三个力不共线，这三个力平移后可首尾相连组成一个封闭的三角形，如图3－4－4所示．

图3－4－4

一、合力与分力的关系理解

例1关于合力的下述说法中正确的是（　　）

A．合力的性质与原来分力性质相同

B．合力与原来的分力间的关系是等效替代关系

C．合力总比分力大

D．合力总比一个分力大，比另一个分力小．

解析　在力的合成中，合力并不是一个真实存在的力，找不到合力的施力者，合力与分力的概念是建立在效果相同即所谓的等效的基础上的，因此，合力也就没有性质的问题．合力这个“合”字的意义不是代数中的“和”，合力F既可以大于，也可以等于或小于原来的任意一个分力，一般地|F1－F2|≤F≤|F1＋F2|.

答案　B

二、验证平行四边形定则的实验

例2某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时，主要步骤是：

A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；

B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；

C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；

D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；

E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；

F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．

上述步骤中：

（1）有重要遗漏的步骤的序号是________和________；

（2）遗漏的内容分别是____________和____________．

解析　本题主要考查在验证力的平行四边形定则实验中的实验步骤，要求理解、记住该实验的操作顺序．据验证力的平行四边形定则的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E.在C中未记下两条绳的方向；E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O.

答案　见解析

三、力的合成方法

例3一个物体受到大小相等的两个拉力作用，每个拉力都是100N，夹角为90°，求这两个力的合力．

解析　方法一（作图法）：

取5mm长线段表示20N，作出平行四边形如下图所