第19课 人类进入电气时代 教学设计

第19课 人类进入电气时代
教学目标
知识与能力
知识
第二次工业革命的原因和主要标志
法拉第发现电磁感应现象 ；西门子发明实用发电机； 格拉姆发明实用电动机；
爱迪生发明电灯泡等电器，成为“发明大王” ； 电车发明；人类进入电气时代
莫尔斯发明有线电报 ； 贝尔发明电话； 马可尼发明无线电报
能力
①梳理第二次工业革命期间的发明成果，培养归纳历史知识的能力。
②对比第一次工业革命和第二次的主要内容，了解第二次工业革命的特点，学习比较思维的能力。
③回顾物理学的有关知识，帮助理解电力的相关发明，培养跨学科综合的能力
过程与方法
自主学习，梳理第二次工业革命期间的发明成果，按时间、人物、国家、成果等项列表掌握。
合作探究，探讨第二次工业革命的原因和标志，理解第二次工业革命对社会进步的推动作用。比较第一次工业革命和第二次的主要内容，了解第二次工业革命的特点。
阅读资料，讲述爱迪生等科学家发明的故事，感受积极探索，勇于创新的精神。
情感态度与价值观
①从科学技术的发展对社会生产生活的影响，进一步认识科学技术是第一生产力。
②学习爱迪生等科学家的积极探索，勇于创新的精神，联系实际，激发自己努力学习、勤于实践、勇于创新、将来造福社会。
重点难点
重点：电力的应用和电讯业的兴起
难点：第二次工业革命兴起原因和特点
相关的物理学概念、理论、原理的了解
教法设计
自主探究 合作探究 多媒体辅助
提问讨论 教师点拨
教学过程
新课导入
新课教学
一、自主学习，知识扫描
1、1831年，__________发现了电磁感应现象，这一发现为人类利用电能提供了科学依据。先后制成最初的电动机和最初的发电机，被后人尊为__________
第一台实用的发电机的发明者是_________。第一台实用的电动机的发明者是_________。
被称为“发明大王”的是美国科学家__________，他最著名的发明是__________还发明了____________、__________、__________等1000多项发明。
1837年，__________国人___________发明了有线电报。1876年__________发明了有线电话。
1887年_________发现了电磁波，使无线电通讯工具的发明成为可能。1895年__________发明了无线电报。
梳理第二次工业革命期间的发明成果，按时间、人物、国家、成果等项列表掌握。
二、合作探究，能力提升
1．第二次工业革命浪潮兴起的原因和标志
2．比较第一次工业革命和第二次的主要内容
3．阅读资料，讲述爱迪生等科学家发明的故事
三、解疑答惑，知能巩固
四、资料链接，知能拓展
发电机、电动机的发明和进步
第二次工业革命从19世纪六七十年代开始，在19世纪末20世纪初基本完成。它以电力的广泛运用为显著特点。在电力的使用中，发电机和电动机是相互关联的两个重要组成部分。发电机是将机械能转化为电能；电动机则相反，是将电能转化为机械能。发电机原理的基础是1819年丹麦人奥斯特发现的电流的磁效应以及英国科学家法拉第发现的电磁感应现象。1866年德国人西门子制成了自激式的直流发电机。但这种发电机还不够完善，经过许多人的努力，发电机逐步得到改进，到70年代，终于可以投入实际运行。1882年，法国学者德普勒发现了远距离送电的方法；同年，美国发明家爱迪生在纽约建立了美国第一个火力发电站，把输电线联接成网络。
另一方面，随着对电能需求的显著增加和用电区域的扩大，直流电机显示出成本昂贵、常出事故等问题，所以从19世纪80年代起，人们又投入了对交流电的研究，交流电具有通过变压器任意变化电压的长处。1885年意大利科学家法拉里提出的旋转磁场原理，对交流电机的发展有重要的意义。80年代末90年代初，人们创制出三相异步电动机，这种型式的电动机，至今仍在使用。1891年以后，较为经济、可靠的三相制交流电得以推广，电力工业的发展进入新阶段。
新通讯工具的发明
第二次工业革命前，有线电报就已经问世。美国人莫尔斯1837年制成一台电磁式的电报机。后来，他在华盛顿与巴尔的摩之间架设了一条61千米长的实验性电报线，1844年5月24日正式完成了电报传讯的重大实验。特别是莫尔斯利用长短脉冲的不同组合，编出了至今仍在使用的英文字母电码，这被称为莫尔斯电码。第二次工业革命期间，通讯工具的发展又有了长足的进步。在1876年美国费城世界博览会上，从苏格兰移居美国的贝尔展示了当时被称为“远听器”的电话，引起轰动。电话技术得到改进和推广，迅速发展起来。1880年，贝尔电报公司成立，它就是今天美国电话电报公司(AT&T)的前身。
19世纪80年代，德国物理学家赫兹证明了电磁波的存在，并测量出电磁波的波长和速度。意大利人马可尼利用赫兹的发现，制成无线电报通讯设备。1894年，他使用极为简陋的装置，开始了短距离的无线电报实验；1899年，他在英法之间发报成功；两年后，横跨大西洋发报成功。
法拉第
1791—1867，法拉第由于对电磁学作出的贡献而成为19世纪最伟大的物理学家之一。他是自学成材而取得巨大成就的科学家。他出生在英国一个铁匠的贫困家庭，只上过两年小学，十二三岁曾以送报获得微薄收入辅助家庭，14岁当装订书籍的学徒。他求知欲望十分强烈，在七年的学徒期间，利用订书的空闲时间，如饥似渴、废寝忘食地阅读了许多自然科学的书籍。后来，他毛遂自荐，在22岁时当了大化学家戴维的实验助手。从此直到退休，法拉第终生都在英国皇家研究院工作。他勤奋好学，工作努力，在科学上取得了巨大成就。1831年，法拉第经过7年反复试验，发现电磁感应现象，为制造电机提供了基本原理，他又制造了一台利用磁力产生电流的机器，将机械能转化为电能，从此，打开电能宝库的大门。

实际可用的发电机问世
1819年，丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应，开始揭示电和磁之间的关系。1831年，法拉第发现电磁感应现象。1866年，德国人西门子经几年努力研制出自激式发电机，“廉价地、轻易地产生出无限强的电流”，被公认为电力技术最重要阶段的开端。但这种发电机还有许多缺点，又经过许多人的不懈努力，发电机逐步得到改进，到19世纪70年代，终于可以投入实际运行，发电机才真正由实验室步入实际生产领域。同时，使电能再转变为机械能的电动机，也迅速发展进步，并开始应用于工业生产。电能传递速度快，传输损失小，能远距离输送，并可以按用户需要科学分配能量。电站可建在水源、燃料、交通各方面条件适合的地方，便于集中生产，集中管理，完全能满足资本主义生产的经营方式。电力的广泛使用，促成一大批新的工业部门诞生，从根本上改变了资本主义生产的面貌。它也促使新技术的发明和发现，为信息时代到来提供了基础。
爱迪生发明耐用电灯泡
美国人爱迪生(1847—1931)是著名的“发明大王”。他一生中有近两千项发明，其中最著名的有留声机、电灯、电影摄影机、碱性蓄电池等。1879年10月21日，他在新泽西州门罗公园实验室用碳化的卷绕棉线作为灯丝，成功地制出世界上第一个电灯泡。他花了近三天时间把灯丝装进真空玻璃泡，通上电源，电灯泡发出相当于10盏煤气灯的温柔光芒，它持续照明约四十五个小时。实际上，自从电出现以后，很多人都想用电来照明，并为此作出了不懈的努力，人们造出了电弧灯等电灯，但寿命都不长，效果也不稳定，以至电灯很难普及应用。爱迪生立志解决这一难题，在几年的时间里，他和他的助手们废寝忘食，试验过从世界各地找来的1 600种耐热材料、6 000种植物纤维，才找到合适的灯丝材料，终于造出了耐用的白炽灯。本课教材选用的插图《爱迪生和他发明的灯泡》中左侧是爱迪生在实验室小憩的情景，右侧是他发明的耐用电灯泡。
西门子
1816—1892，德国发明家、科学家、工业家。曾建立德国第一个电报系统。他发现杜仲胶可用作电线的有效绝缘材料。根据这一发现，1850年铺设了多佛至加来的第一条海底电报电缆，1881年建立了第一个电力公共交通系统。有轨电车的出现，改变了车辆用马拉或用蓄电池作动力的历史。他与弟弟提出平炉炼钢法，利用高温回热炉把铁砂直接冶炼成钢，从而使低品位的铁矿石变得更有价值。钢产量因此猛增、价格大幅度下降。这一炼钢法成为20世纪主要炼钢技术之一。