第三节：传感器的应用（二）学案
【学习目标】
（1）、理解温度传感器的应用――电饭锅、测温仪的工作原理。
（2）、理解光电传感器的应用――鼠标器、火灾报警器的工作原理。
（3）、通过对电饭锅的构造和原理的探究以及测温仪的了解，进一步地深入认识温度传感器的应用
（4）通过对鼠标器以及火灾报警器的原理的探究，认识光传感器的应用。
【学习重点】：温度、光传感器的应用原理及结构。
【学习难点】：温度、光传感器的应用原理及结构。
【学习方法】：探究实验，讨论
【学习过程】
一、问题引入
问题1：上节课我们学习了力传感器、温度传感器、声音传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的力、温度、声音传感器？
二、学习新课
1、温度传感器——电饭锅
（1）、电饭锅的内部结构（如图6－3－1所示）：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关按钮、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、弹簧、内胆底等构成．其中＿＿＿＿＿＿为主要元件，它是用＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿混合烧结而成的．它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到＿＿＿＿＿＿时，就失去＿＿＿＿＿＿性，不能被磁体吸引了．该温度在物理学中称为该材料的＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿．
（2）、电饭锅的工作原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
问题：取一块电饭锅用的感温铁氧体，使它与一小块的永磁体吸在一起，用功率较大的电烙铁给铁氧体加热，经过一段时间后会发生什么现象？
思考与讨论：
（1）开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？
（2）煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？
（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？
（4）如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？
2．温度传感器的应用——测温仪
(1)、测温仪的原理：温度传感器要以把＿＿＿＿＿＿转换成＿＿＿＿＿＿，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来．这就是指针式测温仪和数字式测温仪的原理．由于电信号可以远距离传输，所以应用温度传感器可以进行远距离测温．
测温元件：它可以是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿（利用该元件可以实现无接触测温）．
（1）温度传感器测温仪有何优点？
(2) 测温仪是如何工作的
(3) 什么是热电偶？
3．光传感器的应用——鼠标器
（1）、机械式鼠标器的内部结构：它由一个滚球、两个滚轴、两个＿＿＿＿＿＿（它的边缘开有许多等间距的小齿）、两个＿＿＿＿＿＿（LED）、还有两个＿＿＿＿＿＿（两个光传感器）等组成的．
(2)、机械式鼠标器的工作原理：当鼠标器在桌面上移动时，滚球的运动通过＿＿＿＿＿＿带动两个＿＿＿＿＿＿转动，红外线接收管就收到的＿＿＿＿＿＿，输出相应的＿＿＿＿＿＿．计算机分别统计x，y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的＿＿＿＿＿＿．
(3)、鼠标器的主要组成？
(4)、鼠标器中光传感器的主要部件是什么？。
(5)、鼠标器的工作原理？
4．光传感器的应用——火灾报警器
(1)、烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和不透明的档板．
（2）\烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，＿＿＿＿＿＿收不到LED发出的光，呈现＿＿＿＿＿＿状态．烟雾进入罩内后对光有＿＿＿＿＿＿作用，使部分光线照射到＿＿＿＿＿＿，其电阻变＿＿＿＿＿＿，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报．
（3）、以利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器为例，简述其工作原理。
实验：把光敏电阻、多用表的直流电流档和干电池按照图甲连成电路，对光照的强度进行比较性测量。光敏电阻受到的光照越强，电路中的电流越大。
白天，将它放在教室中适合阅读的地方，记下电流表的读数，晚上，用它来测灯光对书桌的照明。比较两者的差别。
还可以按照图乙，把光敏电阻R 的引脚穿过硬泡沫塑料板Z 而固定，再罩上内壁涂黑、长度足够的遮光简T ，避免杂散光的干扰然后分别把不同的光源L （如蜡烛、几种不同功率的白炽灯泡、日光灯管等）都放在与光敏电阻相同距离（例如1m ）的位置，比较它们的亮度。
这个实验也可以用硅光电池来做。由于光电池在受到光照时可以自己产生电动势，所以电路中不用电源。
想一想，怎样用如图所示的装置来制作一个摄影用的曝光表？
典型例题：
1、温度传感器的应用
【例1】如图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20 kΩ，R2=10 kΩ，R3=40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当 a、b端电压 Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab>0时，电压鉴别器使 S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_________℃．
2、光传感器的应用
【例2】如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是 ，小车速度的表达式为v= ；行程的表达式为= 。
【学习小结】
本节课主要学习了以下几个问题：
【课后作业】课本P63 1、2
【学习心得】
手动开关
接线螺丝
触点
永磁铁
电热板
内胆底
转轴
感温铁氧体
发光二极管
红外接收管
滚轴
码盘
滚球
温度传感器
光传感器
传感器的应用
第 2 页 共 6 页第一节 划时代的发现
【学习目标】
（1）知道奥斯特实验、电磁感应现象，
（2）了解电生磁和磁生电的发现过程，
（3）通过学习体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神
（4）通过学习了解科学家们在探究过程中的失败和贡献，从中学习科学探究的方法和思想
【学习重点】探索电磁感应现象的历史背景；
【学习难点】体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神
【学习过程】
问题1：奥斯特在什么思想的启发下，发现了电流的磁效应的？
问题2：奥斯特发现了电流的磁效应，能说明他是一个“幸运儿”吗？是偶然还是必然？
问题3：1803年奥斯特总结了一句话内容是什么？
问题4：法拉第在了奥斯特的电流磁效应的基础上，思考对称性原理，从而得出了什么样的结论？
问题5：其他很多科学家例如安培，科拉顿等物理学家也做过磁生电的试验，可他们都没有成功，他们问题出现在那里？
问题6：法拉第经过无数次试验，经历10年的时间，终于领悟到了什么？
问题7：什么是电磁感应？什么是感应电流？
问题8：通过学习你从奥斯特、法拉第等科学家身上学到了什么？
问题9：通过查阅资料，了解法拉第的生平，详细写出法拉第一生中的伟大成就和伟大发现。
共2页 第2页变压器（人教版3—2）
一、教学目标
1．了解变压器的构造及理解变压器的工作原理
2．探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题
3．明白理想变压器是忽略了变压器的能量损失，它的输出功率等于输入功率
4．从探究“匝数与电压关系”全过程指导学生学习物理的思想与方法
二、教学重点
1．探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题
2．从电磁感应的角度和能量的转化与守恒的角度深刻理解变压器的工作原理
三、教学难点
1．“探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系”实验
2．从能量的转化与守恒的角度理解变压器的工作原理
四、教具、学具准备
学生电源、可拆变压器、实物投影仪、多用电表、小灯泡、单刀双掷开关
五、过程与方法
观察现象—进行猜想—设计实验—进行分析—得出结论—指导实践（认识变压器在现实生活中的应用，感受它的价值）
六、教学过程
（一）预习指导
1．复习相关内容
（1）电磁感应现象产生的条件及种类
（2）法拉第电磁感应定律及其表达式
（3）探究实验的指导思想及基本步骤
（4）交流电的特点
（5）涡流的特点及利与弊
2．预习需要解决的问题
（1）变压器的构造
（2）变压器的工作原理
（3）本节课实验的目的是什麽？需要哪些器材？需要记录哪些数据？为此需要设计什麽样的表格？过程中需要注意什麽事项？
（二）创设意境，激发兴趣
学生观察：直流电路中S闭和后灯泡L的亮暗
学生思考：把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯,一个线圈连到交流电源上, 另一个线圈与灯泡构成闭合回路。猜想:接通交流电源开关S,灯泡L回发光吗 (鼓励学生敢于说出自己的想法)
教师演示:实验是检验真理的标准,回逆前面的猜想,教师演示,验证猜想。
教师提问:你的猜想是正确的,能说出你的依据吗
教师点拨:闭合S,由于电流的大小、方向在不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，这个变化的磁场也通过与灯泡L相连线圈，产生感应电动势，所以两线圈之间没有导线相连，灯泡中也有电流通过，从而发光。
学生猜想：那么产生感应电动势的线圈两端电压与线圈匝数有什么关系？
(猜想需要在知道一些知识的基础上进行。)
〔诱思导学1〕: 变压器的构造:(翻阅课本,结合手中的可拆变压器自主完成)
(1) 闭合铁芯
(2) 两个线圈
a:原(初级)线圈
b:副(次级)线圈
〔诱思导学2〕: 变压器的工作原理:互感现象
〔诱思导学3〕: 变压器的符号
思考提问:根据前面观察到的现象及对变压器原理的理解,你认为线圈两端电压与线圈的匝数有什么关系 (学生合作研讨与交流)
(实验是检验真理的标准,现在就让我们用实验来探究一下线圈两端电压与线圈杂匝数关系。)
(1)实验目的:1保持原线圈的匝数及其两端电压不变,改变副线圈的匝数及其两端电压不变,研究其对副线圈两端电压的影响。
2保持原线圈两端电压和副线圈匝数不变, 研究其对副线圈两端电压的影响。
（翻阅课本自主完成）
(2)实验器材: 学生电源、可拆变压器、多用电表、导线若干、单刀双掷开关
(3)实验步骤: 1画出原理图并要标出原副线圈的匝数及原线圈所加电压值。
2依据原理图连接实物图(接通电源前,请老师确认;安全起见,使用交流电源的电压不要超过12伏。)
3将单刀双掷开关瓣向a,并将交流电压值和连入电路的原线圈的匝数记入表格。
4分别测出U21、U22、 U23记入表格(为了多用表安全,使用交流电压档测电压时,先用最大量程测试,大致确定被测电压后,再选用适当的档位进行测量。)
匝数 电压 匝数 电压
n11 U1 n21 U21
n22 U22
n23 U23
n12 U1 n23 U23＇
n11 U1＇ n21 U21＇
n22 U22＇
n23 U23＇
5固定交流电压表可动接线柱3,将S扳向b并将数据记入表格
6改变交流电压,重复上面操作,将相应数据记入表格
7数据处理(要力求用准确而又简练的语言把它表述出来,如果可能最好用数学表达式来表示)
〔诱思导学4〕:电压与匝数的关系
教师提问:让部分同学上台出们触摸实验中变压器,说出感觉。请问能说出发生该现象的原因吗？
〔诱思导学5〕:理想变压器：无能量损失的变压器，它的输出功率等于输入功率。
(学习规律的目的在于应用)
〔诱思导学6〕:应用(翻阅课本自主进行后教师点评)
〔学以致用1〕:如图理想变压器副线圈的负载电阻为R,当把滑动触头向上滑动时,输出电压将＿＿＿＿＿＿, 输出功率将＿＿＿＿＿＿, 输入电流将＿＿＿＿＿＿
考察意图：变压比的应用；电路分析；变压器工作原理的理解。
〔学以致用2〕：如图为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I为原线圈中的电流，则（ ）
A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I将增大。
B．保持U1及P的位置不变，S由b合到a时，
R消耗的功率将减小。
C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I将增大
D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I将增大。
考察意图：理想变压器动态电路的分析
教师点评：
1. 深刻理解变压器的工作原理,特别是从能量的角度
2. 动态电路的分析,关键是弄清哪是变量,哪是不变量及谁决定谁。
〔学以致用3〕：如图一理想变压器初、次级线圈匝数比为3：1，次级线圈接三个灯泡且均能正常发光，今若在初级线圈接一相同的灯泡L后三个灯泡仍发光则（ ）
A．灯L也正常发光 B. 灯L比另外三个灯暗
C. 灯L将被烧毁 D.无法确定
考察意图:变压比的应用及从能的转化与守恒角度理解变压器的工作原理
教师点拨:教师巡视,让学生起来分析,说出他的依据,据暴露的问题强调:变压比中U1\ U2是线圈两端电压,题中的U1并非一定是原线圈两端的电压
〔反馈小节〕:
〔作业布置〕:巩固当堂知识后完成课后的问题与练习
〔课后反思〕:
(1)处理教材,在注意紧扣课本的同时,要按研究物理学的规律精编教案,才能讲活教材,从中培养正确的学习方法和分析问题的能力。
(2)本课的演示实验及实物直接投影在黑板上，非常形象直观，变压比由参与实验的学生得出，全班学生情趣异乎寻常，这样达到了培养学生获取知识过程的意识，也让学生体会了获取知识的方法与思想。
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- 2 -第五节：电磁感应规律的应用学案
【学习目标】
（1）、了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。
（2）、了解感生电动势和动生电动势产生的原因。
（3）、能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。
【学习重点】感生电动势和动生电动势。
【学习难点】感生电动势和动生电动势产生的原因。
【学习方法】类比法、练习法
【学习过程】
一、温故知新：
1、法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式是什么？
2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关，表达式是什么，它成立的条件又是什么？
二、学习新课
（一）、感生电动势和动生电动势
由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种是 不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称作 ，另外一种是 不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作 。
1、感应电场
19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场，我们把这种电场叫做感应电场。
静止的电荷激发的电场叫 ，静电场的电场线是由 发出，到 终止，电场线 闭合，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是 的，如图所示，如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势。
感应电场是产生 或 的原因，感应电场的方向也可以由 来判断。感应电流的方向与感应电场的方向 。
2、感生电动势
（1）产生：磁场变化时会在空间激发 ，闭合导体中的 在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。
（2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为 。
（3）感生电场方向判断： 定则。
例题，在空间出现如图所示的闭合电场，电场线为一簇闭合曲线，这可能是（ ）
A．沿AB方向磁场在迅速减弱
B. 沿AB方向磁场在迅速增强
C. 沿BA方向磁场在迅速减弱
D. 沿BA方向磁场在迅速增强
总结：已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是：
感应电场的方向 感应磁场的方向 磁通量的变化情况
3、感生电动势的产生
由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动势，感生电动势在电路中的作用就是充当 ，其电路是 电路，当它和外电路连接后就会对外电路供电。
变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场，导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流，或者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源内部所谓的非静电力，对电荷产生作用。例如磁场变化时产生的感应电动势为E=
（二）、洛伦兹力与动生电动势
导体切割磁感线时会产生感应电动势，该电动势产生的机理是什么呢？
导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关？
它是如何将其他形式的能转化为电能的？
1、动生电动势
（1）产生： 运动产生动生电动势
（2）大小：E= （B的方向与v的方向 ）
（3）动生电动势大小的推导：
2、动生电动势原因分析
导体在磁场中切割磁感线时，产生动生电动势，它是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的。
如图所示，一条直导线CD在云强磁场B中以速度v向右运动，并且导线CD与B、v的方向垂直，由于导体中的自由电子随导体一起以速度v运动，因此每个电子受到的洛伦兹力为：
F洛=Bev
F的方向竖直向下，在力F的作用下，自由电子沿导体向下运动，使导体下端出现过剩的负电荷，导体上端出现过剩的正电荷，结果使导体上端D的电势高于下端C的电势，出现由D指向C的静电场，此电场对电子的静电力F’的方向向上，与洛伦兹力F方向相反，随着导体两端正负电荷的积累，电场不断增强，当作用在自由电子上的静电力与电子受到的洛伦兹力相平衡时，DC两端产生一个稳定的电势差如果用另外的导线把CD两端连接起来，由于D段的电势比C段的电势高，自由电子在静电力的作用下将在导线框中沿顺时针流动，形成逆时针方向的电流，如图乙所示，电荷的流动使CD两端积累的电荷不断减少，洛伦兹力又不断使自由电子从D端运动到C端从而在CD两端维持一个稳定的电动势。
可见运动的导体CD就是一个电源，D端是电源的正极，C端是电源的负极，自由电子受洛伦兹力的用，从D端搬运到C端，也可以看做是正电荷受洛伦兹力作用从C端搬运到D端，这里洛伦兹力就相当于电源中的非静电力，根据电动势的定义，电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到电源的正极非静电力所做的功，作用在单位电荷上的洛伦兹力为：
F=F洛/e=Bv
于是动生电动势就是：
E=FL=BLv
上式与法拉第电磁感应定律得到的结果一致。
(三)、动生电动势和感生电动势具有相对性
动生电动势和感生电动势的划分，在某些情况下只有相对意义，如本章开始的实验中，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对于磁铁静止的参考系观察，磁铁不动，空间各点的磁场也没有发生变化，而线圈在运动，线圈中的电动势是动生的；但是，如果在相对于线圈静止的参考系内观察，则看到磁铁在运动，引起空间磁场发生变化，因而，线圈中的电动势是感生的，在这种情况下，究竟把电动势看作动生的还是感生的，决定于观察者所在的参考系，然而，并不是在任何情况下都能通过转换参考系把一种电动势归结为另一种电动势，不管是哪一种电动势，法拉第电磁感应定律、楞次定律都成立。
(四)应用——电子感应加速器
即使没有导体存在，变化的磁场以在空间激发涡旋状的感应电场，电子感应器就是应用了这个原理，电子加速器是加速电子的装置，他的主要部分如图所示，画斜线的部分为电磁铁两极，在其间隙安放一个环形真空室，电磁铁用频率为每秒数十周的强大交流电流来励磁，使两极间的磁感应强度B往返变化，从而在环形真空室内感应出很强的感应涡旋电场，用电子枪将电子注入唤醒真空室，他们在涡旋电场的作用下被加速，同时在磁场里受到洛伦兹力的作用，沿圆规道运动。
如何使电子维持在恒定半径为R的圆规道上加速，这对磁场沿径向分布有一定的要求，设电子轨道出的磁场为B，电子做圆周运动时所受的向心力为洛伦兹力，因此：
eBv=mv2/R
mv=ReB
也就是说，只要电子动量随磁感应强度成正比例增加，就可以维持电子在一定的轨道上运动。
【学习小结】
【布置作业】选修3-2课本第20页“思考与讨论”
课后作业：第20-21页1、2、3、4题
【学习心得】
让学生知道电磁感应产生的机理，激励学生探求知识的来源和根源。有利于培养学生的学习精神。
B
E
B
A
？
？
？
？
M
N
a
b
F’
F洛
D
C
D
C
B
第 2 页 共 4 页第三节：楞次定律学案
【学习目标】
（1）、理解楞次定律的内容，理解楞次定律中“阻碍”二字的含义，能初步应用楞次定律判定感应电流方向，理解楞次定律与能量守恒定律是相符的
（2）、通过实验教学，感受楞次定律的实验推导过程，逐渐培养自己的观察实验，分析、归纳、总结物理规律的能力。
（3）、学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法。
（4）、通过对楞次定律的探究过程，培养自己的空间想象能力。
【学习重点】应用楞次定律（判感应电流的方向）
【学习难点】理解楞次定律（“阻碍”的含义）
【学习方法】 实验法、探究法、讨论法、归纳法
【教具准备】
灵敏电流计，线圈(外面有明显的绕线标志)，导线若干，条形磁铁，线圈
【教学过程】
一、温故知新：
1、要产生感应电流必须具备什么样的条件？
2、磁通量的变化包括哪情况？
二、引入新课
1、问题1：如图，已知通电螺线管的磁场方向，问电流方向？
2、问题2：如图，在磁场中放入一线圈，若磁场B变大或变小，问
①有没有感应电流？
②感应电流方向如何？
3、感应电流不是个好“孩子”。感应电流的方向与磁通量间又有什么样的关系？
三、新课学习
1、介绍研究感应电流方向的主要器材并让学生思考：
（1）、灵敏电流计的作用是什么？为什么用灵敏电流计而不用安培表？
（2）、为什么本实验研究的是螺线管中的感应电流，而不是单匝线圈或其它导体中的感应电流？
2、实验内容：
研究影响感应电流方向的因素按照图所示连接电路，并将磁铁向线圈插入或从线圈拔出等，分析感应电流的方向与哪些因素有关。
3、学生探究：研究感应电流的方向
（1）、探究目标：
（2）、探究方向：
（3）、探究手段：分组实验（器材：螺线管，灵敏电流计，条形磁铁，导线）
（4）、探究过程
N S 磁铁在管上静止不动时 磁铁在管中静止不动时
插入 拔出 插入 拔出 N在下 S在下 N在下 S在下
原来磁场的方向
原来磁场的磁通量变化
感应磁场的方向
原磁场与感应磁场方向的关系
感应电流的方向（螺线管上）
（5）、学生带着问题分组讨论：
问题1、请你根据上表中所填写的内容分析一下，感应电流的磁场方向是否总是与原磁场的方向相反？
问题2、请你仔细分析上表，用尽可能简洁的语言概括一下，究竟如何确定感应电流的方向？并说出你的概括中的关键词语。
问题3、你能从导体和磁体相对运动的角度来确定感应电流的方向吗？如果能，请用简洁的语言进行概括，并试着从能量的转化与守恒角度去解释你的结论？
相互交流、分析、讨论，用最简洁的语言概括出本组的结论。师巡视各组的情况，然后指定某些组公布本组的成果在全班进行交流，师生共同讨论，形成结论。
教学中，学生概括多种多样，有的也非常准确到位，甚至于出乎意料，如：
概括1：
概括2：
概括3：
……
总结规律：原磁通变大，则感应电流磁场与原磁场相 ，有阻碍变 作用
原磁通变小，则感应电流磁场与原磁场相 ，有阻碍变 作用
结论：
投影展示楞次定律内容及其理解：
4、楞次定律——感应电流的方向
（1）、内容： 。
（2）、理解：
①、阻碍既不是 也不等于 ，增反减同
②、注意两个磁场： 磁场和 电流磁场
③、在图中标出每个螺线管的感应电流产生的等效N极和S极。
强调：楞次定律可以从两种不同的角度来理解：
a、从磁通量变化的角度看：感应电流总要 磁通量的变化。
b、从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要 相对运动。
④、感应电流的方向即感应电动势的方向
⑤、阻碍的过程中，即一种能向 转化的过程
例：上述实验中，若条形磁铁是自由落体，则磁铁下落过程中受到向上的阻力，即机械能→电能→内能
（3）、应用楞次定律步骤：
①、明确 磁场的方向；
②、明确穿过闭合回路的 是增加还是减少；
③、根据楞次定律(增反减同)，判定 的磁场方向；
④、利用 判定感应电流的方向。
（4）、楞次定律的应用
例：两同心金属圆环，使内环A通以顺时针方向电流，现使其电流增大，则在大环B中产生的感应电流方向如何？若减小电流呢？
5、楞次定律的特例——闭合回路中部分导体切割磁感线
问题1：当闭合回路的部分导体切割磁感线也会引起磁通量的变化，从而使回路中产生感应电流，这种情况下回路中的电流的方向如何判断呢，可以用楞次定律判断电流的方向吗？
问题2：用楞次定律判断感应电流的过程很复杂，能否找到一种很简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢？
（1）、右手定则的内容：伸开 手让拇指跟其余四指 ，并且都跟手掌在
内，让磁感线 从掌心进入， 指向导体运动方向，其余四指指向的就是导体中 方向
（2）、适用条件： 的情况
（3）、说明：
①、右手定则是楞次定律的特例，用右手定则求解的问题也可用楞次定律求解
例：分别用右手定则和楞次定律判断
通过电流表的电流方向(课本P204(3))
②、右手定则较楞次定律方便，但适用范围较窄，而楞次定律应用于所有情况
③、当切割磁感线时电路不闭合，四指的指向即感应电动势方向（画出等效电源的正负极）
6、巩固练习
例1：为什么闭合回路完全在垂直匀强磁场的面内切割磁感线时回路中无感应电流？
例2：如图所示，平行金属导轨的左端连有电阻R，金属导线框ABCD的两端用金属棒跨在导轨上，匀强磁场方向指向纸内。当线框ABCD沿导轨向右运动时，线框ABCD中有无闭合电流？____；电阻R上有无电流通过？____
【学习小结】
1、楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
2、判定感应电流方向的步骤
3、右手定则确定感应电流的方向
【课后作业】选修3-2课本第12页“思考与讨论”1、2、3、4题
课后作业：第13页1、2、3、4题
【学习心得】
B
操
作
方
法
填
写
内
容
I
G
ν
I
第 5 页 共 5 页第四节：法拉第电磁感应定律学案
【学习目标】
（1）、知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。
（2）、知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、。
（3）、理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
（4）、知道E=BLvsinθ如何推得。
（5）、会用解决问题。
（6）、经历探究实验，培养动手能力和探究能力。
（7）、通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。
（8）、通过比较感应电流、感应电动势的特点，把握主要矛盾。
【学习重点】法拉第电磁感应定律探究过程。
【学习难点】感应电流与感应电动势的产生条件的区别。
【学习方法】实验分析、归纳法、类比法、练习巩固
【教学用具】
多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。
【学习过程】
一、温故知新：
1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
2、恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？
3、在发生电磁感应的情况下，用什么方法可以判定感应电流的方向？
二、引入新课
1、问题1：既然会判定感应电流的方向，那么，怎样确定感应电流的强弱呢？
2、问题2：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问
①、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,两电路中是否都有电流 为什么
②、有感应电流,是谁充当电源
③、上图中若电路是断开的，有无感应电流电流？有无感应电动势？
3、产生感应电动势的条件是什么？
4、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现？
本节课我们就来一起探究感应电动势
三、进行新课
（一）、探究影响感应电动势大小的因素
（1）探究目的：感应电动势大小跟什么因素有关？（猜测）
（2）探究要求：
①、将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。
②、迅速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。
③、迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片，迅速和缓慢的插入拔出螺线管，分别记录表针的最大摆幅；
（3）、探究问题：
问题1、在实验中，电流表指针偏转原因是什么？
问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？
问题3：在实验中，快速和慢速效果有什么相同和不同？
（4）、探究过程
安排学生实验。（能力培养）
（课件展示）回答以上问题
上面的实验，我们可用磁通量的变化率来解释：
实验中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，大，I感 ，E感 。
实验结论:电动势的大小与磁通量的变化 有关，磁通量的变化越 电动势越大,磁通量的变化越 电动势越小。
（二）、法拉第电磁感应定律
从上面的实验我们可以发现，越大，E感越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，即E∝。这就是法拉第电磁感应定律。
（师生共同活动，推导法拉第电磁感应定律的表达式）（课件展示）
E=k
在国际单位制中，电动势单位是伏（V），磁通量单位是韦伯（Wb），时间单位是秒（s），可以证明式中比例系数k=1，（同学们可以课下自己证明），则上式可写成
E=
设闭合电路是一个N匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于N个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为
E=
1.内容:电动势的大小与磁通量的变化率成正比
2.公式:ε=N
3.定律的理解:
??⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt
??⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成
??⑶感应电动势的方向由 来判断
??⑷感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定：
??当ΔΦ＝ΔＢＳcosθ则ε＝ΔＢ／ΔtＳcosθ
??当ΔΦ＝ＢΔＳcosθ则ε＝ＢΔＳ／Δtcosθ
??当ΔΦ＝ＢＳΔ(cosθ)则ε＝ＢＳΔ（cosθ）／Δt
4、特例——导线切割磁感线时的感应电动势
用课件展示如图所示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？（课件展示）
这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式，需要理解
（1）B,L,V两两
（2）导线的长度L应为 长度
（3）导线运动方向和磁感线平行时，E=
（4）速度V为平均值（瞬时值），E就为 （ ）
问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，感应电动势可用上面的公式计算吗？
用课件展示如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。
解析：可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1=vsinθ和平行于磁感线的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感线，不产生感应电动势。前者切割磁感线，产生的感应电动势为
E=BLv1=BLvsinθ
强调：在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v与B的夹角。
5、公式比较
与功率的两个公式比较得出E=ΔΦ/Δt：求平均电动势
E=BLV ： v为瞬时值时求瞬时电动势，v为平均值时求平均电动势
课堂练习：
例题1：下列说法正确的是（ ）
A、线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B、线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
C、线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大
D、线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大
例题2：一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。
例题3、如图所示，在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD，框电阻不计，上面接一个长0.1m的可滑动的金属丝ab，已知金属丝质量为0.2g，电阻R＝0.2Ω，不计阻力，求金属丝ab匀速下落时的速度。(4m／s)
??问1：将上题的框架竖直倒放，使框平面放成与水平成30°角，不计阻力，B垂直于框平面，求v？
??问2：上题中若ab框间有摩擦阻力，且μ＝0.2，求v？
??问3：若不计摩擦，而将B方向改为竖直向上，求v？
??问4：若此时再加摩擦μ＝0.2，求v？
??问5：如图所示在问2中的BC中间加ε＝0.3v、r＝0.8Ω的电池，求v？
??问6：上题中若有摩擦，μ＝0.2，求v？
??问7：B改为竖直向上，求v？
??问8：将电池ε反接时的各种情况下，求v？
【学习小结】
1、认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
2、自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
【布置作业】选修3-2课本第16页“思考与讨论”
课后作业：第17页1、2、3、4、5题
【学习心得】
第 4 页 共 4 页第二节：传感器的应用（一）学案
【学习目标】
（1）、了解传感器应用的一般模式；
（2）、理解电子秤、话筒、电熨斗的工作原理。
（3）、会设计简单的有关传感器应用的控制电路。
（4）、通过实验结合物理学的知识，探究电子秤、话筒、电熨斗等的工作原理，从而了解力传感器、声传感器和温度传感器的一般应用，进一步总结出传感器应用的一般模式。
（5）、通过实验激发的学习兴趣，培养动手能力，提高创新意识，提高物理理论知识与实际相结合的综合实践能力。
【学习重点】：各种传感器的应用原理及结构。
【学习难点】：各种传感器的应用原理及结构。
【学习方法】：探究实验
【学习过程】
问题1：光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？
1、传感器应用的一般模式
阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
提示：一般情况下，传感器产生的信号非常微弱，要想触发控制电路，此信号必须进一步放大才可以，所以需要放大电路，即放大器。
阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
2、下面学习几个传感器应用的实例。
（1）．力传感器的应用——电子秤
师：阅读教材56页最后一段，思考并回答问题。
问题2：电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？
问题3：简述力传感器的工作原理。
问题4：应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？
（2）．声传感器的应用——话筒
阅读教材56页有关内容，思考并回答问题。
问题5：话筒的作用是什么？
问题6：说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。
问题7：说明电容式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么？
问题8：驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？
阅读教材，思考并回答问题。
指出：驻极体话筒利用了电介质的 现象：将电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现 与 的现象．某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍然会长期保持被极化的状态，这种材料称为 ．
演示实验：
按照如图所示的连接驻极体话筒的工作电路，话筒的输出端经过隔直电容接到示波器。
对着话筒喊话，观察示波器的荧光屏上的波形，再用另外一人同样对话筒喊话，比较两次声音产生的波形有什么不一样。
上述过程，就是话筒将声音信号转换为电信号的过程。
观察实验现象。
结论：
（3）．温度传感器的应用——电熨斗
温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的．电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。
实验：取一个报废的日光灯启辉器，去掉外壳，敲碎氖泡的玻璃，可以看到一个U型的双金属片，双金属片的旁边有一根直立的金属丝，两者构成一对触点，常温下触点是分离的，用火焰靠近金属片，可以看到双金属片的形状变化，与金属丝接触，熄灭火焰，双金属片逐渐恢复原状，两个触点分离。
把这个启动器用到温控开关，可以控制小灯泡的 。
做实验，观察实验现象。
电熨斗就装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是控制电路的通断。
投影：电熨斗结构图（如图所示）
思考与讨论：
（1）常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？
（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？
（4）、拓展：温度传感器的另一应用——电冰箱的温控装置
如图所示是某种电冰箱内温度控制器的结构，铜质的测温泡1，细管2和弹性金属膜盒3连成密封的系统，里面充有氯甲烷盒它的蒸汽，构成一个温度传感器，膜盒3为扁圆形，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接，盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀，测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点盒静触点，控制制冷压缩机的工作，拉簧7的两端分别连接到弹簧片4盒连杆9上。连杆9的下端是装在机箱上的轴。凸轮8是由设定温度的旋钮控制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力。
自动控温原理：如图所示是某种电冰箱内温度控制器的结构，铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸汽，构成了一个温度传感器，膜盒为扁圆形，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接，盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀，测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作，拉簧7的两端分别连接到弹簧片和连杆9上，连杆9的下端装在机箱上的轴，凸轮8是由设定温度的旋钮控制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力。当冷藏室里的温度升高时，1、2、3中的氯甲烷受热膨胀，弹性金属膜盒3的左端膨胀，推动弹簧片4向左转动，使5、6接触，控制的压缩机电路开始工作制冷，当温度下降到一定程度，氯甲烷受冷收缩，5、6又分开，制冷结束，直到下次温度升高再重复上述过程。
温度设定原理：将凸轮8逆时针旋转，凸轮将连杆9向右顶，使得弹簧7弹力增大，此时要将5、6触点接通，所需要的力就要大些，温度要高一些，即温控挡应低一些（例如1级），顺时针旋转凸轮8，控制的温度低一些，控温挡要高一些。
典型例题
例1.用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b在的示数均为 10 N（取g=10 m／s2）．
（1）若传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向．
（2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零．
例2、如图5是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（ ）
（A）距离变化
（B）正对面积变化
（C）介质变化
（D）电压变化
例3. .如图9所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。薄金属片P固定有4个电阻R1、R2、R3、R4（如图10所示），左边是它的侧面图这四个电阻连接成电路如图11所示，试回答下列问题：
（1）开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系？
（2）当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻大小如何变化？
（3）电阻变化后，电阻的A、B两点哪点电压高？它为什么能测量电压？
(提示：当O点加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的（由上图），因此R1、R4被拉长，R2、R3被拉宽。)
【学习小节】
本节课主要学习了以下几个问题：
力传感器的应用——
传感器的应用 声传感器的应用——
温度传感器的应用——
力传感器是把力信号转换成电信号；声传感器是把声音信号转换为电信号，而温度传感器往往是用来进行自动控制．
【课后作业】课本P58-59 1、2、3
【学习心得】
传感器
图5
外电路
振动膜
金属膜
金属板
P
图9
F
O
P
R1
R4
R2
R3
O
图10
V
R1
R2
R3
R4
B
A
图11
第 4 页 共 6 页学案导学
电感和电容对交变电流的影响
【教材内容透析】
在直流电路中，影响电压和电流关系的只有电阻，电路两端电压U＝IR；纯电感线圈的直流电阻为零，两端电压也为零；电容器中直流电是不能通过的，直流电阻可认为是无穷大．在交流电路中，影响电压和电流关系的不仅有电阻，而且有电感和电容产生的感抗和容抗．
1．电感对交变电流的阻碍作用
实验表明电感对交变电流有阻碍作用．交变电流通过电感线圈时，电流时刻改变，电感线圈中必然产生自感电动势来阻碍电流的变化，形成对电流的阻碍作用，而电感对直流电没有这样的阻碍作用．
感抗表示电感对交变电流阻碍作用的大小，不仅跟由自身性质决定的自感系数L有关，还与外界所加的交变电流的频率f有关，L和f越大，感抗（）越大；L和f越小，感抗（）越小．特别的当f等于零（即为直流电）时，感抗为零（进一步研究感抗XL=2fL）．
电感线圈对交变电流有阻碍作用，要减小这种作用，可用自感系数较小的线圈．但在电工和电子技术中，电感线圈的应用是非常广泛的．
电工和电子技术中使用的扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的，有低频扼流圈和高频扼流圈两种．
低频扼流圈（线圈自感系数很大，电阻很小）对低频交变电流有很大的阻碍作用，对直流的阻碍作用较小，即“通直流，阻交流”．高频扼流圈（线圈自感系数很小）对低频交变电流阻碍较小，对高频交变电流的阻碍作用很大，即“通低频，阻高频”．
2．电容对交变电流的阻碍作用
交变电流能“通过” 电容器．电流实际上没有通过电容器的电介质，只不过在交变电压的作用下，当电源电压升高时，电容器充电，形成充电电流；当电源电压降低时，电容器放电形成放电电流．电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交变电流“通过”了电容器．想一想，直流电为什么不能通过电容器？
实验表明电容器对交变电流有阻碍作用．含电容器的交流电路，导线中的自由电荷，当电源的电压使它们向一个方向做定向运动时，电容器两极板上积累的电荷却反抗它们向这个方向做定向运动，这就产生了电容器对交变电流的阻碍作用．
容抗表示电容对交变电流的阻碍作用的大小．电容器的电容越大、交变电流的频率越高，容抗就越小；电容器的电容越小、交变电流的频率越低，容抗就越大。特别的，当交变电流的频率等于零时（即为直流电），容抗无穷大，表现为直流电不能通过电容器（进一步研究有XC=1/2fC）．
总之，电容对电流的作用是：“通交流，隔直流，通高频，阻低频”，电感对电流的作用是：“通直流，阻交流，通低频，阻高频”．
3．电阻、感抗和容抗的比较
（1）在直流电路中
电阻：欧姆定律R＝U/I，电阻的大小满足电阻定律即只与导体的自身因素有关．
电感：感抗，即纯电感线圈对直流电无阻碍作用．
电容：容抗，即直流电不能通过电容器．
（2）在交流电路中
电阻、欧姆定律仍成立（但U、I都用有效值），电阻定律也成立，即电阻大小只与导体的自身因素有关．
电感：线圈对交变电流有阻碍作用（感抗），感抗的大小不仅与自身的自感系数L有关，还与交变电流的频率f有关，L、f越大，感抗越大．
电容：交变电流能通过电容器，电容器对交变电流有阻碍作用（容抗），容抗的大小不仅与自身的电容有关，还与交变电流的频率f有关，C、f越大，容抗越小．
【综合思维点拨】
例1 在交流电路中，下列说法正确的是（ ）
A．影响电流与电压的关系的，不仅有电阻，还有电感和电容
B．电感对交变电流的阻碍作用，是因为交变电流通过电感线圈时，线圈中产生自感电动势阻碍电流的变化
C．交变电流能通过电容器，是因为交变电压的最大值大于击穿电压，电容器被击穿了
D．电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗就越大
解析 交变电流能通过电容器是因为交流电路中的电容器两极加上交变电压，两极板上不断进行充放电，电路中产生电流，表现为交变电流通过了电容器，故C错．电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小，D错．
答案 AB
点拔 要正确理解电感和电容对交变电流的作用以及感抗和容抗的大小与哪些因素有关，正确理解交变电流是怎样“通过”电容器的．
【思维障碍点拨】
例2 使用220V交流电源的电器设备和电子仪器的金属外壳都应该接地，为什么？
解析 与电源相连的机芯和金属外壳构成电容器的两个极板，电源中的交变电流能够“通过”这个“电容器”，人触摸外壳时，就有电流流过人体，使人感到“麻手”，为确保安全，金属外壳都应该接地．
点拔 解决本题的关键是能把这个问题归纳为交变电流能够通过电容器，电容器的两个极板在哪里。
【教材习题解惑】
（1）电容器应串接入电路，课本图示电容器串联接法正确．由于电容器串联接入电路，直流成分不能通过电容器，而交流成分可以通过电容器被输送到下一级装置．（点拨：电容器有“隔直流通交流”的作用）
（2）电容器对高频成分的容抗小，对低频成分的容抗大，课本图示连接把电容器并联接入电路，高频成分就通过并联着的“旁边”的电容器，而使低频成分输送到下一级装置．（点拨：电容器有“通高频阻低频”的作用）第四节：传感器的应用实验学案
【学习目标】
1、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。
2、知道晶体三极管的放大特性。
3、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。
【学习重点】：传感器的应用实例。
【学习难点】：由门电路控制的传感器的工作原理。
【教学过程】
一、问题引入
上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器？
二、学习新课
阅读下列学习资料总结二极管的特点和作用：
（一）、普通二极管和发光二极管
固态电子器件中的半导体两端器件。起源于19世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20世纪30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；半导体发光二极管能实现电-光能量的转换，可用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。 按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管
发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
特点：
作用：
阅读下列学习资料总结三极管的特点和作用：
（二）、晶体三极管
晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有 PNP和NPN两种，如图从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的 PN结叫集电极。基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。
晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将 ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。
特点：
作用：
（三）逻辑电路
逻辑电路是以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。分组合逻辑电路和时序逻辑电路。前者的逻辑功能与时间无关，即不具记忆和存储功能，后者的操作按时间程序进行。由于只分高、低电平，抗干扰力强，精度和保密性佳。广泛应用于计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面。这里我们主要说逻辑门电路。
逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门，
1．与逻辑
对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端一定是 ，只有当所有输入端输入都同为 时，输出才是1.
2．或逻辑
对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是 ，反之，只有当所有输入端都为 时，输出端才是0.
3.非门电路
对于非门电路，当输入为0时，输出总是 ，当输入为1时，输出反而是 ，非门电路也称反相器。
4.斯密特电路：
斯密特触发器是特殊的 电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值 V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平 V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候 V，Y会从低电平跳到高电平 V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为 的 信号。而这正是进行光控所需要的。
（四）、应用实例
1、光控开关
电路组成： 触发器， 电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
工作原理：
注意：要想在天暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大一些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值1.6V，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。
拓展：如果电路不用发光二极管来模拟，直接用在电路中，就必须用到电磁继电器。如下图。
2．温度报警器（热敏电阻式报警器）
结构组成：斯密特触发器， 电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。
工作原理：
注意：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。
课堂练习
1.与门的输入端输入信号为何时，输出端输出“1”（ ）
A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1
2.或门的输入端输入信号为何时，输出端输出“0”（ ）
A.0 0 B.1 0 C.0 1 D.1 1
3.联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成或弃权时输入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系（ ）
A.与门 B.非门 C.或门 D.与非门
4.图是一个复合门电路，由一个x门电路与一个非门组成.若整个电路成为一个与门，则x电路应是（ ）
A.与门 B.或门 C.与非门 D.或非门
5.“第4题”中的整个电路若成为一个或门，则x电路应是（ ）
6.如图是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”时，A、B端输入为何时输出端Y输出“1”（ ）
A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1
7.如图所示，一个三输入端复合门电路，当输入为1 0 1时，输出为___________.（填“0”或“1”）
8.与非门可以改装成一个非门，方法为只用一个输入端如A端，而另一个输入端B端输入稳定信号，则为把与非门改装成非门，B端应始终输入___________.（填“0”或“1”）
9、某些非电学量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电学量来测量的，一电容的两个极板放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d，电容器的电容公式为C=ES/d（E是常数但未知）.极板1固定不动，与周围绝缘，极板2接地，且可以在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行，极板2的两个侧边与劲度系数为k、自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连，两弹簧的另一端固定，弹簧L与电容垂直，如图（1）所示.图（2）是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U后即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强p，使两极板之间的距离发生微小的变化，测得此时电容器两极板间的电压改变量为ΔU.设作用在电容板上的静电力不致引起弹簧可测量的形变，试求：待测压强p.
【学习小结】
本节课主要学习了以下几个问题：
1、 二极管的特点和作用：
2、 三极管的特点和作用：
3、 斯密特触发器的特点和作用：
【课后作业】课本作业
【学习心得】
LED
R2
R1
RG
A
Y
+5V
R1
RG
A
Y
+5V
高压工作电路
~
220V
R1
RT
A
Y
+5V
第 4 页 共 6 页第六节 互感和自感学案
【学习目标】
（1）、知道互感现象和互感电动势。
（2）、知道自感现象和自感电动势。
（3）、知道自感系数。
（4）、了解日光灯的工作原理
（5）、会灵活运用公式求感生电动势
（6）、会利用自感现象和互感现象解释相关问题
【学习重点】自感现象产生的原因及特点。
【学习难点】运用自感知识解决实际问题。
【学习方法】讨论法、探究法、实验法
【学习用具】
变压器原理说明器(用400匝线圈)、3.8V0.3A灯泡两只、滑动变阻器、电源(3V)、导线、开关，日光灯组件，
【学习过程】
一、复习旧课，引入新课
1、引起电磁感应现象最重要的条件是什么？
2、楞次定律的内容是什么？
二、新课学习
问题：在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？
（一）互感现象
两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做 ，这种感应电动势叫做 。
利用互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用互感现象制成的。如下图所示。
在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法 电路间的互感现象。例如在电路板的刻制时就要设法减小电路间的 现象。
(二)、自感现象
1、动手做一做
实验1：断电自感现象。学生几人一组作实验
实验电路如图所示。接通电路，灯泡正常发光后，迅速断开开关，可以看到灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。
问1：灯泡闪亮一下，说明了什么问题？
问2：在开关断开这一瞬间，增大的电压从哪里来的。
实验2：将与灯泡并联的线圈取掉。再演示上述实验，这时灯泡不再闪亮。
问3：线圈本身并不是电源，它又是如何提供高电压的呢？
2、分析现象，建立概念
⑴ 讨论：相互讨论。出示实验电路图，运用已学过的电磁感应的知识来分析实验现象。
② 问：这个实验中，线圈也发生了电磁感应。那么是什么原因引起线圈发生电磁感应呢？
问1：开关接通时，线圈中有没有电流？
问2：有电流通过线圈时，线圈会不会产生磁场？根据是什么？
问3：既然线圈产生了磁场，那么就有磁感线穿过线圈，线穿过线圈的磁胎量就不等于0。开关断开后，线圈中还有磁通量吗？
问4：所以，在开关断开这一过程中，穿过线圈的磁通量变了吗？如何变化？
问5：穿过线圈的磁通量发生了变化，会发生什么现象？
⑵ 讨论小结：
⑶ 建立概念：上述现象属于一种特殊的电磁感应现象，发生电磁感应的原因是由于通过导体 的电流发生变化而引起磁通量变化。这种电磁感应现象称为 。
自感现象：由于 发生变化而产生的电磁感应现象。
自感电动势：在 现象中产生的感应电动势。
练习：在实验中，若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相等，则电键 断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为 图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为 图；若RL远小于RA，则电键 断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为 图，通过灯泡的电流图像为 图。
答案：A；C；B；D
3、演示实验，强化概念
实验3：演示通电自感现象。实验电路如图。
开关接通时，可以看到，灯泡2立即正常发光，而灯泡1是逐渐亮起来的。
问：为什么会出现这种现象呢？
问：为什么自感电动势不是使灯泡1突然变得很亮，而是使它慢慢变亮呢？
4、综合因素，讲解规律
在自感现象中，自感电动势的产生是由于导体本身的电流发生了变化而引起的，而自感电动势却总是阻碍导体中原来电流的变化的。
特点：自感电动势总是 导体中原来电流的 的。
具体而言：① 如果导体中原来的电流是增大的，自感电动势就要阻碍原来电流的增大。
I原↑，则ε自(I自)与I原相反
② 如果导体中原来的电流是减小的，自感电动势就要阻碍原来电流的减小。
I原↓，则ε自(I自)与I原相同
5、分析实验，深化理解
①实验1称为断电自感现象，实验2称为通电自感现象。那么，在实验1中电路接通的瞬间，线圈是否发生自感？在实验2中，把开关断开时，线圈是否发生自感现象呢？
②实验2中，如果以很快的频率反复打开、闭合开关，会出现什么现象呢？
③实验1中开关断开了，电源已不再给灯泡提供电能了，灯还闪亮一下。这些能量是哪里来的呢？是凭空产生了能量吗？
练习：实验中，当电键闭合后，通过灯泡1的电流随时间变化的图像为 图；通过灯泡2的电流随时间变化的图像为 图。
答案：C；A
(二)、自感系数
问：感应电动势的大小跟什么因素有关？
自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。而在自感现象中，穿过线圈的磁通量是由电流引起的，故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关。
(阅读教材)
理论分析表明：
E= 。
L称为线圈的自感系数，简称自感或 。自感表示线圈产生 本领大小的物理量。L的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。
单位：亨利(H)
1H= mH= μH
(三)、自感现象的应用——日光灯的原理
日光灯就是利用自感现象的例子。灯管的两端各有一个灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的天然汞蒸汽，灯管内壁涂有荧光物质。当灯管内的气体被击穿而导电时，灯管两端的灯丝就会释放出大量的电子，这些电子与汞原子碰撞而放出紫外线，涂在灯管内的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光，根据不同的需要充以不同的气体，并在管的内壁上涂上不同的荧光物质，就可制造出不同颜色的日光灯了。
日光灯的电路图如下图所示：
其中：启动器的作用是当开关闭合时电源把电压加在启动器两极间，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使U形触片膨胀伸长接触静片而电路导通，于是镇流器中的线圈和灯管中的灯丝就有电流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形触片冷却收缩，电路断开，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压加上电源两端的电压一起加在灯管的两端，使水银蒸汽开始放电导通，使日光灯发光。在启动器两触片间还并联了一个电容，它的作用是在动静触片分离时避免产生火花而烧毁，没有电容器，启动器也能正常工作，日光灯启动后，启动器就不需要了。
镇流器就是一个自感系数很大的线圈，在日光灯点燃时，利用自感现象，产生瞬时高压，在日光灯正常发光时，利用自感现象起降压限流的作用。
（四）磁场中的能量
开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成 。
【课堂练习】
例1、关于自感现象，正确的说法是：
A、感应电流一定和原电流方向相反；
B、线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数一定较大；
C、对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势也越大；
D、自感电动总是阻碍原来电流变化的。
解：D。
例2、如图所示，两个电阻的阻值都是R，多匝线圈的电阻和电源内阻均可忽略不计。电键S原来断开，此时电路中的电流为I0=ε/2R。现将S闭合，于是线圈产生自感电动势，此自感电动势的作用是：
A、使电路的电流减小，最后由I0将小到0；
B、有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0；
C、有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变；
D、有阻碍电流增大的作用，但电流还是增大，最后等于I0。
解：D。
说明：要深刻理解“阻碍”的意思。阻碍并不等于“阻止”。当原电流增大时，自感电动势要阻碍电流的增大，但电流最后还是要增大的，只不过增大得慢些(如通电自感实验中所见)；当原电流减小时，自感电动势要阻碍电流的减小，但电流最后还是要减小的，只不过减小得慢些(如断电自感实验中所见)。自感电动势的作用只不过是起一个“延时”作用。
例3、如图所示的电路中，L是一带铁芯的线圈，R为电阻。两条支路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间，两电流表的读数I1、I2的大小关系是：
A、接通时I1I2； B、接通时I1C、接通时I1>I2，断开时I1解：B。
【学习小结】
【学习反思】：
I
t
A B C D
I
t
I
t
I
t
I
t
I
t
I
t
I
t
第 2 页 共 6 页第一节：传感器及其工作原理学案
【学习目标】
（1）、了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义；
（2）、知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。
（3）、了解传感器的应用。
（4）、通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。
【学习重点】：理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。
【学习难点】：分析并设计传感器的应用电路。
【学习用具】：干簧管，磁铁，光敏电阻、热敏电阻演示仪、传感器简单应用实验盒、万用表。
【学习过程】
（一）传感器
1、概念：_____________________________________________。
2、原理图：
3、三种常见的敏感元件
（1）光敏电阻
①材料及构造
②工作原理
③功能：把__________（光学量）转换为______（电学量）。
（2）热敏电阻和金属热电阻
①热敏电阻
a）材料
b）特点
c）功能：把_______转换为_______（电学量）。
d）分类：
正温度系数PTC热敏电阻（特点）
负温度系数NTC热敏电阻（特点）
②金属热电阻
a）材料
b）特点
c）功能：把_______转换为_______（电学量）。
（3）霍尔元件
①材料及构造
②霍尔电压：_________________________。
推导：
③功能：把_________（磁学量）转换为_______（电学量）。传感器功能：能将力、温度、光、声、物质成分等_________转化为______的元件。
（二）课堂练习
例1：如图，R2为热敏电阻，a、b间接报警器。当温度升高时，a、b间电压将？
例2、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用墨纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是 （ ）
A、置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻
B、置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻
C、用墨纸包住元件与不用墨纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻
D、用墨纸包住元件与不用墨纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻
例3、如图所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与NTC热敏电阻Rt的两端相连，这时指针恰好指在刻度盘的正中间。若往Rt上擦一些酒精，指针将向_____（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向Rt，则指针将向_____（填“左”或“右”）移动。
（迁移）若Rt为PTC热敏电阻，情况如何？
例4、电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（即单位时间内通过管内横截面积的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c。流量计的两端与输送流体的管道相连（图中的虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为 （ ）
A、 B、 C、 D、
例5、如图所示是电阻式温度计，一般是利用金属铂做的，已知铂丝的电阻随温度的变化情况，测出铂丝的电阻就可以知道其温度.这实际上是一个传感器，它是将________转化为________来进行测量的.
【学习心得】：
R1
R2
R3
b
a
第 3 页 共 3 页5.2描述交变电流的物理量
一、素质教育目标
(一)知识学习点
1．复习上节课知识，并推出εm=BωS εm＝NBωS
2．理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系
3．理解交变电流有效值的意义，会应用正弦式交变电流有效值公式对纯电阻电路的电压、电流进行有关计算
4．能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值
(二)能力训练点
1．培养自己阅读、理解及自学能力。
2．培养自己将知识进行类比、迁移的能力。
3．使自己理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力。
4．培养自己应用数学工具处理解决物理问题的能力。
5．训练自己由特殊到一般的归纳、演绎思维能力。
6．努力培养自己的实际动手操作能力。
(三)德育渗透点
1．由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发自己爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神。
2．让自己生体会对称美。
二、重点、难点、疑点及解决办法
1．交变电流有效值概念既是重点又是难点，通过计算特殊形式的交变电流的有效值来体会和掌握它的定义
2．交变电流瞬时值确定使学生感到困难，通过例题分析使自己学会借助数学工具处理解决物理问题的能力
三、课时安排
1课时
四、用具准备
投影机、幻灯机、手摇发电机、导线若干、万用电表(25只)
灯泡“220V、100W”(25只)
五、学生活动设计
1．学生通过计算分析得出：矩形线框在匀强磁场中绕垂直磁感线的任一轴匀速转动一周中，产生的感应电动势εm＝BωS。
2．学生通过知识类比知道描述交变电流的周期性变化特点必须要引入周期T、频率f来表示变化的快慢。
3．通过演示实验观察掌握瞬时值、最大值、有效值概念。
4．学生通过再次使用万用电表，熟练基本仪器的使用和正确读数。
5．通过练习巩固加深对交流电图象的认识和有效值的理解。
六、学习步骤
(一)明确目标
掌握描述交变电流的各物理量的内涵和外延
(二)重点、难点的学习与目标完成过程
复习引入
通过上节课学习，我们知道矩形线框在匀强磁场中匀速转动时，线框中产生了正弦式交流电。我们是怎样描述交变电流的变化规律呢？公式法e＝εmsinωt I＝Imsinωt(中性面开始计时)i/A
其中εm＝2Bl1v
l1为切割边ab、cd长度。
而v则是ab边绕O轴(O轴为过bc边、ad边中点的直线)以ω角速
若线框绕ab边为轴转动呢？
εm＝εbt＝Bl1 v1＝Bl1 ωl2＝BωS
若线框绕O1 O2轴(均垂直磁感线)转动呢？
εm＝BωS
启发引导学生回答，矩形线框在匀强磁场中只要绕垂直磁感线的轴转动，线框中产生感应电动势最大值为εm＝BωS若有n匝线框则εm＝nBωS
矩形线框在匀强磁场中匀速转动一周过程中，只有两个时刻处在最大值，不同时刻感应电动势瞬时值不同。显然交变电流是较为复杂的，那用什么物理量来描述交变电流呢？
(若时间不够，εm＝BωS的推导放至习题课进行)
新课教学
交变电流是周期性变化的，用什么来描述周期性变化的快慢呢？
周期(T)——交流电完成一次周期性变化所需时间
频率(f)——1秒内完成周期性变化的次数
它们关系如何？各自单位？
T＝1/f，T秒(s)，f赫兹(Hz)
描述交变电流变化快慢的物理量除周期，频率外，还有什么物理量？
转速n(转/秒)，角速度ω(弧度/秒)
那它们间又有什么关系呢？
T=2π/ω f＝ω/2πω＝2π/T＝2πf=2πn
交变电流不同时刻，瞬时值不同，但我们用什么来表示交变电流平均的效果呢？
如果初温相同，同时加热相同时间烧开。
即通过相同电阻在相同的时间里甲图直流电与乙图交变电流产生了相同热量，我们把此时直流电压称为交变电流电压的有效值。
那如何定义交变电流的电流有效值呢？
有效值定义——让交流电和直流电通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等。这一交流电的电流有效值就跟这个直流电的电流相等。
有效值是交变电流一个非常重要的物理量，它根据电流热效应来定义，电流产生的平均效果。
正弦式交变电流的有效值与最大值间有什么关系呢？
同时交代学生最大值、有效值、瞬时值的符号表示
通常我们说的市电220V即为有效值
请同学们用万用电表测量学生电源交流输出10V时，交流电压表的读数。
教师提示注意选档、量程、正确读数等问题。
请同学们将“220V、100W”灯泡接至学生电源交流10V输出的两端，测出此时通过灯泡的电流强度并观察灯泡亮度。请学生回答为什么灯泡几乎不亮？
强调①凡是没有说明时，所指的均为有效值
②各类交流电表所测的值也为有效值
③各类用电器铭牌所示值也为有效值
幻灯显示
1．某用电器两端允许加的最大直流电压是100V，能否把它接在交流电压100V电路里？为什么？
2．照明用交流电压是200V，动力提供线路的电压是380V，它们的有效值、最大值各是多少？若用电压测得，测得值各是多大？
提问个别学生，及时纠正，并给出正确答案
幻灯显示
1．一电压U＝10V的直流电通过电阻R，在时间t内产生热量与一交流电通过电阻R/2时在同一时间内产生热量相同则该交流电压的有效值为
2．请写出下列各图的周期、频率、最大值、有效值。
甲乙两图有效值相同，说明正弦式交变电流的有效值与最大值的关系与频率无关。学生求解丙图的有效值时遇到了问题。
交变电流有效值是表示交变电流产生的热效应的平均效果，就是平均值吗？
我们应该从有效值的定义入手，相同时间可取半个周期吗？为什么？
有效值表示交变电流产生平均效果，用半个周期无法体现出来。又由于它具有周期性特点，相同时间必须取周期整数倍，一般为了方便计算，只取一个周期便可以。
师生共同完成以下步骤
Q直=I2Rt＝2I2R
Q交＝Q直
50R＝2I2R
I＝5A
可以用这种方法去计算正弦式交变电流的有效值吗？为什么？
不可以。现有知识无法求得交变电流在一个周期内产生的热量。
幻灯显示
5．试电笔上的氖管，起辉电压86.6V，若将其接在电压为70.7V频率为50Hz的交流电路，氖管能发光吗？在1秒内有多少时间发光？
①70.7V是什么电压？ 该交流电压最大值为多少？周期又为多少？
②交变电流的图象如何？表达式如何？
70.7V是有效值
氖管会发光
解 作出交变电流的U-t图 U＝Umsinωt＝100sinl00πt伏
设电压为70.7V对应时刻为t1代入公式即
70.7V＝100sin100πt1
t1＝0.0025s
由图象对称性知，氖管发光时间为Δt＝4(t1-0)＝0.01s
(四)总结、扩展
1．全面详细描述交变电流的公式和图像、最大值、有效值、周期、频率等物理量是描述交变电流某一方面的特性的。
2．由图象和公式均可求出最大值、周期、有效值、频率等物理量。反之，由最大值、周期等也可求出交变电流的公式及图象。
3．思考题
这种图象的交变电压有效值能求吗？
七、布置作业
求出下图交变电压的有效值
八、知识要点
第二节 描述交变电流的物理量
1．描述交变电流变化快慢物理量
周期T(s)频率(Hz)
角速度ω(弧度/秒)转速n(转/秒)
2．描述交变电流大小物理量
瞬时值 e i u
最大值εm Im Um
有效值ε I U
有效值 让交流电和直流电在相同的时间内
通过相同的电阻产生相同的热量第五节 电能的输送
一、典型例题
（1）输送4800kW的电功率，采用110kV高压输电，若不考虑电抗的影响，输电导线中的电流是多少安？如果用110V电压输电，输电导线中的电流将是多少？
解：在不考虑电抗的影响时，电功率P = UI，
所以，，
其中P = 4800kW = 4800×103W.
当U = 110kV = 110×103V时，导线中电流 .
当U = 110V时，导线中的电流 .
可见，大功率输电是不可能用低电压的.
（2）指出下面的一段叙述错在那里，并说明原因.
将电能从发电站送到用户，在输电线上会损失一部分功率. 设输电电压为U，则功率损失为
P损 = UI. （1）
而
U = I R （2）
将（2）式代入（1）式，得到
P损 = U2 / R （3）
由（3）式可知，要减小功率损失P损，就应当用低压送电和增大输电线的电阻R.
答：题中叙述所得的结论是错的. 这是由于在分析中不看条件乱套公式所致.
输电过程中，在输电线上由电阻造成损失的功率P损跟输电线中的电流I和输电线上的电压损失△U成正比，即
P损 = I△U
其中△U = IR . R为输电线的电阻. 题中把电压损失△U = U－U′同输电电压U混同了，因而得出了错误的结论.
（3）从发电站输出的功率为200kW，输电线的总电阻为0.05Ω，用110V和11kV两种电压输电，输电线上电阻造成的电压损失各是多少伏？
解：输电线上由电阻造成的电压损失△U = IR .
而. 所以，电压损失为
其中P为输出功率，U为输电电压.
当用110V电压输电时，输电线上的电压损失为
当用11 kV电压输电时，输电线上的电压损失为
（4）如果用220V和11kV两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上的功率损失、导线的长度和电阻率都相同，求导线的横截面积之比.
解：设输送的电功率为P，输电电压为U，送电距离为L，导线横截面积为S，电阻率为ρ.
则每根导线损失的电功率P损= I2R .
由于P = UI，，
所以，
现在，输送电功率P相同，导线电阻率ρ和长度L也相同. 在输电电压U和导线横截面积S不同时，如果要求导线上损失的电功率相同，则应有
所以 .
可见，要满足题中所设要求用220V电压输电时，导线的横截面积是11kV输电时的2500倍.
（5）一座小型水电站，它输出的电功率是20kW，输电电压是400V. 输电线的总电阻是0.5Ω，输电线上的功率损失是多少？用户得到的电功率是多少？假如用250V的电压输电，输电导线上功率的损失和用户得到的功率又各是多少？
解：用400V电压输电时，导线中电流 .
输电导线损失的电功率 P损 = I2R = 502×0.5W = 1.25kW.
用户得到的电功率P用 = P出－P损 = 20kW－1.25kW = 18.75kW.
用250V电压输电时，导线中电流 .
所以 P损 = 802×0.5W = 3.20kW.
P用 = 20kW－3.20kW = 16.80 kW.
二、本节课后练习
1.某电厂原采用电压U1输电，后改用U2 = 20U1电压输电，不考虑其它变化，则
（ ）
A. 输电电流变为原来的1/20
B. 输电线上电压损失降为原来的1/20
C. 输电线上电能损失降为原来的1/40
D. 输电效率比原来提高了39倍 （AB）
2.一台理想变压器，在同一输送电路中，以不同的电压输送相同的功率. 变压器的输入电压U保持不变，线路电阻R为定值. 当变压器的副线圈与原线圈的匝数比为 K时，线路损耗的电功率为多少？当匝数比提高到nK时，线路损耗的电功率变为原来的多少分之一？
（）
3.发电机的输出功率是10kW，输出电压是250V. 通过一只匝数比是1∶10的理想变压器向远处输电，则输电的电流强度是多少A？若输电线的总电阻是6.25Ω，那么输电线上损失的功率占总功率的百分之几？
（4A，1%）
4.一发电机输出电压500V，功率16kW. 输电线的电阻为50Ω. 用电器的额定电压为200V. 为了减少输电线功率损失，使损失最大为5%，现采用理想变压器进行高压输电. 为达到上述目的，升压变压器原副线圈的匝数比应为多少？降压变压器原副线圈的匝数比应为多少？
（1∶8， 19∶1）第七节：涡流学案
【学习目标】
（1）、知道涡流是如何产生的
（2）、知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流
（3）、通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因
（3）、利用理论联系实际的方法加深理解涡流
【学习重点】涡流的产生原因和涡流的作用
【学习难点】涡流的产生原因
【学习方法】实验法、探究法
【学习过程】
一、知能准备
1．涡流概念:
2．涡流产生原因:
3．涡流的利用与控制
(1)利用——
(2)控制——
4．电磁驱动原理:
二、疑难分析:
(一)涡流定义
块状金属放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动，金属块内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流，所以叫做涡电流。“涡电流”简称涡流。
(二)涡流的热效应
当变压器的线圈中通过交变电流时，在铁芯内部有变化的磁场，因而产生感生电场，引起涡流。涡流在通过电阻时也要放出焦耳热。
1．应用：利用的热效应进行加热的方法称为感应加热。而涡流的大小和磁通量变化率成正比，磁场变化的频率越高，导体里的涡流也越大。实际上,一般使用高频交流电激发涡流。如：
A．高频焊接：
线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流（涡电流）。由于焊缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起。我国产生的自行车架就是用这种方法焊接的。
B．高频感应炉
高频感应炉利用涡流来熔化金属。图是冶炼金属的感应炉的示意图．冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通上高频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种合金和特种钢．
C．电磁炉
电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡加流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁力线通过铁质锅底时会产生无数的涡流是锅的本身自行高速发热，然后再作用于锅内食物。这种最新的加热方式，能减少热量传递的中间环节，可大大提升制热效率，比传统炉具（电炉、气炉）节省能源一半以上。
2．控制：导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。变压器、电机铁芯中的涡流热效应不仅损耗能量，严重时还会使设备烧毁．为减少涡流，变压器、电机中的铁芯都是用很薄的硅钢片叠压而成。因为在导体中涡流的大小和电阻有关，电阻越大涡流越小。为了减小涡流造成的热损耗，电机和变压器的铁芯常采用多层彼此绝缘的硅钢片迭加而成(材料采用硅钢以增加电阻)。这些薄片表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。磁通穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，再由于这种薄片材料的电阻率大，这样就可以显著地减小涡流损耗。所以，交流电机、电器中广泛采用叠片铁心。
(三)涡流的磁效应
1．电磁阻尼现象：
把铜板做成的摆放到电磁铁的磁场中，当电磁铁未通电时，摆要往复多次，摆才能停止下来．如果电磁铁通电，磁场在摆动的铜板中产生涡流。涡流受磁场作用力的方向与摆动方向相反，因而增大了摆的阻尼，摆很快就能停止下来。这种现象称为电磁阻尼。
2．应用：电磁仪表中的电磁阻尼器就是根据涡流磁效应制作的，在磁电式测量仪表中，常把使指针偏转的线圈绕在闭合铝框上，当测量电流流过线圈时，铝框随线圈指针一起在磁场中转动，这时铝框内产生的涡流将受到磁场作用力，抑止指针的摆动，使指针较快地稳定在指示位置上。此外，电气机车的电磁制动器也是根据这一效应制作的。
(四) 涡流的机械效应----电磁驱动
在磁场运动时带动导体一起运动，这种作用称为“电磁驱动”作用。当磁铁转动时，根据楞次定律此时在圆盘上将产生涡流，受到磁场的作用力将产生一个促使金属圆盘按磁场旋转方向发生转动的力矩。但是如果圆盘的转速达到了与磁场转速一样，则两者的相对速度为零，感应电流便不会产生，这时电磁驱动作用便消失。所以在电磁驱动作用下，金属圆盘的转速总要比磁铁或磁场的转速小，或者说两者的转速总是异步的。感应式异步电动机就是根据这个原理制成的。电磁驱动作用可用来制造测量转速的电表，这类转速表常称为磁性式转速表。用磁性式转速表测量转速时，将被测机器的转轴通过连接器和传动机构与转速表中的永久磁铁的转轴相连，永久磁铁一般是由一块充以四个极的磁钢制成，这便形成一个旋转磁场。在永久磁铁的上方有一个金属圆盘，称为感应片。感应片与永久磁铁间有很小的气隙，两者互不接触。当永久磁铁随着机器的转轴旋转时，感应片上将产生涡流。这涡流又将受到这旋转磁场的作用力，结果感应片被驱动，从而沿永久磁铁的旋转方向运动。感应片的转动将带动与感应片转轴相连的弹簧，将其扭紧，从而产生弹性恢复转矩。最后，当感应片转过一定的角度，由电磁驱动作用产生的转矩刚巧与弹性恢复的转矩抵消时，便达到一个暂时平衡状态。由机器带动转动的永久磁铁转速越快，感应片受到的电磁驱动作用所产生的转矩越大，因而指针的偏转角度就越大。这样，便可通过指针的偏转角度来显示机器的转速。
三、方法点拨:
涡流是由于变化的磁场产生电场,这种电场称为涡旋电场，这时涡旋电场力可以在整块金属内部引起涡电流。因此涡流的大小取决于回路电阻和磁场变化率
四、典型例题:
【例题1】用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？
分析：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时，由于磁通量发生变化，有感应电流产生，于是阻碍相对运动，摆动很快停下来，这就是电磁阻尼现象；空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量反而不变化了，因此不产生感应电流，不会阻碍相对运动。
【同类变式】如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则： （ ）
A．磁铁的振幅不变
B．磁铁做阻尼振动
C．线圈中有逐渐变弱的直流电
D．线圈中逐渐变弱的交流电
【例题2】如图所示，abcd是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点O，使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力不计，则( )
A.线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反
B.线框进入磁场区域后，越靠近OO′线时速度越大，因而产生的感应电流也越大
C.线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小
D.线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能
【解析】线框在进入和离开磁场的过程中磁通量才会变化，也可以看做其部分在切割磁感线，因此有感应电流，且由楞次定律或右手定则可确定进入和离开磁场时感应电流方向是相反的，故A项正确；当线圈整体都进入匀强磁场后，磁通量就保持不变了，此段过程中不会产生感应电流，故B错误，但提醒一下的是此时还是有感应电动势的(如果是非匀强磁场，则又另当别论了)；
当线框在进入和离开磁场的过程中会有感应电流产生，则回路中有机械能转化为电能，或者说当导体在磁场中做相对磁场的切割运动而产生感应电流的同时，一定会有安培“阻力”阻碍其相对运动，故线框的摆角会减小，但当线框最后整体都进入磁场中后，并只在磁场中摆动时，没有感应电流产生，则机械能保持守恒，摆角就不会再变化，故C项正确，而D项错误.综上所述，正确答案是AC项.
【学习心得】：
EMBED PowerPoint.Slide.8
第 1 页 共 4 页交变电流
自主探究
一．交变电流
________和________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流（ ）
________不随时间变化的电流称为直流（ ）
大小和方向都不随时间变化的电流叫做_________电流
二．交变电流的产生
1．过程分析
特殊位置 甲 乙 丙 丁 戊
B与S的关系
磁通量Φ的大小
4个过程中 Φ的变化
电流方向
磁通量Φ的变化率
2．中性面：_______________________________
磁通量___________
磁通量的变化率____________
感应电动势e＝________，_______感应电流
感应电流方向________，线圈转动一周，感应电流方向改变______次
三．交变电流的变化规律
从中性面计时，t时刻线圈中的感应电动势e的推导：
尝试体验
1．两电路中的电流分别为图a和图b所示，试判断a、b是否为交变电流？
2．正弦交变电动势的最大值出现在（ ）
A．线圈经过中性面时
B．穿过线圈的磁通量为零时
C．穿过线圈的磁通量变化最快时
D．线圈边框的速度与磁感线垂直时
领悟整合
3．如图所示的100匝矩形线框绕OO′轴匀速转动，转速为120r/min。ab=cd=0.2m，ad=bc=0.1m，磁感应强度B＝1T，试求：
（1）线圈中产生的感应电动势的最大值是多少？
（2）感应电动势的瞬时表达式；
（3）线圈与外电路组成闭合电路时，总电阻为100Ω，从图示位置计时，求电流的瞬时表达式及t=1/12s时的电流。
（4）从图示位置转过90°和180°的过程中，平均感应电动势分别为多大？
开放探究
4．让一个马蹄形磁铁靠近白炽灯，观察灯丝，可以看到什么现象？是什么原因造成的？
B
a
b
d
c
O
O′
a
O
i
t
b
O
i
t
θ
B
d(c)
a(b)
特点
乙
丙
丁
戊
甲
B
d(c)
a(b)
B
a(b)
d(c)
B
d(c)
a(b)
B
d(c)
a(b)
B
d(c)
a(b)
PAGE第二节：探究电磁感应的产生条件学案
【学习目标】：
1．知道产生感应电流的条件。
2．会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
3．学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法
4．通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
【学习重点】：通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。
【学习难点】：感应电流的产生条件。
【学习方法】：实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法
【实验器具】：条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干，
【学习过程】：
（一）复习磁通量（φ）的概念：
什么叫磁通量？它是如何定义的？公式是怎样的？通常情况下如何表示？
（1）定义： ，用 表示。磁通量就是表示穿过这个面的 。
（2）公式：
（3）单位： 1wb= T·m2
（二）引入新课
“科学技术是第一生产力。”在漫漫的人类历史长河中，随着科学技术的进步，一些重大发现和发明的问世，极大地解放了生产力，推动了人类社会的发展，特别是我们刚刚跨过的二十世纪，更是科学技术飞速发展的时期。经济建设离不开能源，人类发明也离不开能源，而最好的能源是电能，可以说人类离不开电。饮水思源，我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家——法拉第。
1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。
（二）进行新课
1、实验观察
（1）闭合电路的部分导体切割磁感线
在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图4.2-1所示。
演示：导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。如图所示。
观察实验，记录现象。
表1
导体棒的运动 表针的摆动方向 导体棒的运动 表针的摆动方向
向右平动 向后平动
向左平动 向上平动
向前平动 向下平动
结论：
还有哪些情况可以产生感应电流呢？
（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出
演示：如图4.2-2所示。把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。
观察实验，记录现象。
表2
磁铁的运动 表针的摆动方向 磁铁的运动 表针的摆动方向
N极插入线圈 S极插入线圈
N极停在线圈中 S极停在线圈中
N极从线圈中抽出 S极从线圈中抽出
结论：
（3）模拟法拉第的实验
演示：如图4.2-3所示。线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。观察以下几种操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表3中。
观察实验，记录现象。表3
操作 现象
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合时，滑动变阻器不动
开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片
结论：
2、分析论证
分组讨论，学生代表发言。
演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。
演示实验2中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-4）
演示实验3中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-5）
3、归纳总结
请大家思考以上几个产生感应电流的实例，能否从本质上概括出产生感应电流的条件？
教师点拨：引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为： 。
4、电磁感应中的能量转化
电有电场能，磁有磁场能，电磁感应与能量守恒与转化有无关系呢？
[分析] 实验一、消耗机械能---电能发电机 实验三、电能由a螺线管转移到b螺线管变压器
结论： 。
【课堂练习】：
1.关于磁通量、磁通密度、磁感应强度，下列说法正确的是 （ ）
A．磁感应强度越大的地方，磁通量越大
B．穿过某线圈的磁通量为零时，由B=可知磁通密度为零
C．磁通密度越大，磁感应强度越大
D．磁感应强度在数值上等于1 m2的面积上穿过的最大磁通量
2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是 （ ）
A．Wb/m2 B．N/A·m
C．kg/A·s2 D．kg/C·m
3.关于感应电流，下列说法中正确的是 （ ）
A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流
B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流
C．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流
D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应 电流
4.在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是 （ ）
A．保持电流不变，使导线环上下移动
B．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小
C．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动
D．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动
5.如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将 （ ）
A．增大 B．减小
C．不变 D．无法确定如何变化
6.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
【学生作业】书面完成P8“问题与练习”第5、6、7题；思考并回答第1、2、3、4题。
【学习札记】
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