2019-2020年高二物理《三相交變電流》教案.doc

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2019-2020年高二物理《三相交變電流》教案 教學(xué)目的 1．使學(xué)生了解三相交流電的產(chǎn)生及其特點． 2．使學(xué)生了解三相交流電路的連接方法． 教具 單相交流電的產(chǎn)生示教模型；三相交流發(fā)電機(jī)模型；靈敏電流計；交流電壓表；三相電路示教板；電池；小燈泡；安培表；伏特表等． 教學(xué)過程 一、復(fù)習(xí)單相交流電的產(chǎn)生 出示單相交流電的產(chǎn)生示教模型，依據(jù)模型簡述交流電的產(chǎn)生及交流電的特點． 提問： 1．在交流電產(chǎn)生的過程中，矩形線圈轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中的電流最大？什么位置電流為零？（線圈平面平行磁感線：中性面） 2．兩個完全相同的交流發(fā)電機(jī)，其矩形線圈也以相同的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，那么這兩個發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交變電動勢有何異同？（交變電動勢的頻率、最大值相同；達(dá)到最大值時刻不同） 3．如果把三個相同的矩形線圈固定在同一軸上，并使之在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，這三個線圈是否都產(chǎn)生電動勢？為什么？（產(chǎn)生，穿過每個線圈回路的磁通量都發(fā)生變化） 二、新課教學(xué) 1．三相交流電的產(chǎn)生． 利用“提問3”引入新課出示三相交流模型發(fā)電機(jī)，簡介其構(gòu)造后，演示三相交變電流的產(chǎn)生：將三個靈敏電流計分別接到發(fā)電機(jī)的三個線圈上，搖動發(fā)電機(jī)的線圈，三個靈敏電流計都將擺動．歸納實驗現(xiàn)象說明：三個線圈均能產(chǎn)生交變電動勢（電流計指針來回擺動）．引導(dǎo)學(xué)生比較單、三相交流發(fā)電機(jī)的異同． （1）單相交流發(fā)電機(jī)和三相交流發(fā)電機(jī)． 單相發(fā)電機(jī)：只有一個線圈，產(chǎn)生一個交變電動勢． 三相發(fā)電機(jī)：有三個互成120的線圈，產(chǎn)生三個交變電動勢．每個線圈產(chǎn)生交變電動勢的原理跟單相發(fā)電機(jī)的原理相同． （2）三相交變電流的特點． 重做三相交變電流產(chǎn)生的演示實驗，搖動線圈盡量均勻．讓學(xué)生仔細(xì)觀察三個電流計指針擺動的情況，并讓學(xué)生思考：三個電流計指針擺動情況有何異同？它們所反映的三個交變電動勢有何異同？ 引導(dǎo)學(xué)生分析：三個交變電動勢的頻率相同、最大值相同、達(dá)到最大值的時刻依次落后三分之一周期的原因． （3）三相交變電流的圖象． 先依據(jù)單相交變電流的圖象畫出A相交變電動勢的圖象，然后讓學(xué) 的B和C相交變電動勢的圖象． 圖象直觀地表達(dá)了三相交變電流各相電動勢的異同． （4）三相交變電流的供電． 依據(jù)教材圖18-22所示的電路介紹三相六線制供電電路．該電路使三相交流電成為三個獨立的電源給各自的負(fù)載供電，顯示不出三相交流電供電的優(yōu)越性．實際供電中是用四條或三條導(dǎo)線供電． 2．星形連接． 由三相六線供電演變?yōu)槿嗨木€供電，需要幫助學(xué)生解決以下問題：三相交流電使用公共的中線時，各相電流怎樣形成通路？各相之間會不會產(chǎn)生相互影響的現(xiàn)象？ 為此，增加以下的演示實驗．按圖1組成電路（制成示教板）．圖中①～⑧均為香蕉插頭的插空，接線A1B1、A2B2的兩端均有香蕉插頭．接通電路使燈泡正常發(fā)光．在接電路的情況下，用帶插頭的導(dǎo)線連接A1A2、B1B2，此過程中燈泡仍正常發(fā)光，且電流表讀數(shù)不變．最后拆除A1B1，燈泡仍正常發(fā)光，且先后開關(guān)電鍵K1、K2都能分別控制電路的通斷．實驗說明兩個電路公用一根導(dǎo)線，每個電路仍然是獨立的，互不影響． （1）星形連接（符號：Y，亦稱Y形接法）． 根據(jù)演示實驗，引入星形連接電路．出示三相電路示教板，并按圖2組成電路，演示三相四線供電電路．電源用三相交變電流模型發(fā)電機(jī)，或用三相變壓器．分別開關(guān)電鍵K1、K2、K3，三相負(fù)載均能獨立工作，并不影響其它兩相． （2）火線和零線． 火線：亦稱相線．能使試電筆的氖泡發(fā)光．從每個線圈始端引出的導(dǎo)線． 零線：亦稱中性線，從三個線圈末端公共點引出的導(dǎo)線通常是接地的．不能使試電筆的氖泡發(fā)光． 演示：用試電筆區(qū)分交流市電的火線與零線． （3）相電壓與線電壓． 相電壓：每個線圈兩端的電壓． 線電壓：兩條相線間的電壓． 演示實驗：驗證相、線電壓的關(guān)系．利用三相電路演示實驗裝置．用兩個示教交流電壓表同時測相、線電壓的值，它們的值符合： 例題 交流市電電壓為220V，它是三相四線供電制一相的相電壓， （利用演示實驗說明三相三線供電制的可能性及其供電條件．實驗仍用三相電路示教板，但需三相負(fù)載相同，并在中性線上串聯(lián)一個交流電流表．當(dāng)三相同時供電時，電流表的讀數(shù)為零．實驗說明三相負(fù)載平衡時，中性線上無電流，可以去掉． 3．三角形連接．（符號是△） 接法：發(fā)電機(jī)的三個線圈始端和末端依次相連． 特點：U線=U相． 三、作業(yè) 課外作業(yè)：用試電筆（最好自制）區(qū)分家中插座的零、火線并檢查開關(guān)是否接在火線上． 教學(xué)分析 本節(jié)教材雖非重點內(nèi)容，但三相交流電在日常生活用電和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電中被普遍地采用，使學(xué)生了解一些三相交流電的常識是很必要的．三相交流電是三個相位不同的交流電源組合供電，這跟學(xué)生習(xí)慣的單個電源獨立供電的情況不同，使學(xué)生在學(xué)習(xí)這些知識時遇到困難．幾個獨立電路公用一段輸電線，各電路之間是否產(chǎn)生相互影響？通過公共輸電線的電流跟各獨立電路的電流有什么關(guān)系？理解這些問題要以疊加原理為基礎(chǔ)．學(xué)生尚不具備這些基礎(chǔ)知識，所以在教學(xué)中通過實驗說明幾個電路公用一段輸電線不會產(chǎn)生相互影響，彼此仍然是獨立的．同時，實驗也能給學(xué)生以感性認(rèn)識，以便理解疊加原理． 相電壓與線電壓的關(guān)系，可用數(shù)學(xué)方法予以證明，但要涉及三相交變電流的瞬時值表達(dá)式．教材本身沒有介紹三相交變電流的瞬時值，所以教學(xué)中就利用實驗結(jié)果，給出了星形接法的線、相電壓的關(guān)系： 資料 三相四線制線電壓與相電壓的關(guān)系． 設(shè)：三相交變電流A相的瞬時值為uA=umsinωt則B、C兩相電壓 由于A、B、C三相尾端相接，則A、B兩相線間的線電壓：uAB=uA-uB，所以： 比較uAB和uA，可知線電壓最大值是相電壓最大值的