第一篇：高二物理《感應(yīng)電動機(jī)》教案

教學(xué)目標(biāo)

一、知識目標(biāo)

1、知道電磁驅(qū)動現(xiàn)象.2、知道三相交變電流可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，知道這就是感應(yīng)電動機(jī)的原理.3、知道感應(yīng)電動機(jī)的基本構(gòu)造：定子和轉(zhuǎn)子.4、知道感應(yīng)電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，知道能使用感應(yīng)電動機(jī)是三相交變電流的突出優(yōu)點(diǎn).二、能力目標(biāo)

1、培養(yǎng)學(xué)生對知識進(jìn)行類比分析的能力.2、培養(yǎng)學(xué)生接受新事物、解決新問題能力.3、努力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手操作能力.三、情感目標(biāo)

1、通過讓學(xué)生了解我國在磁懸浮列車方面的研究進(jìn)展，激發(fā)他們的愛國熱情和立志學(xué)習(xí)、報(bào)效祖國的情感.2、在觀察電動機(jī)的構(gòu)造的過程中，使學(xué)生養(yǎng)成對新知識和新事物的探索熱情.教學(xué)建議

1、由于感應(yīng)電動機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)，使它應(yīng)用十分廣泛、本節(jié)對它做了簡單的介紹，以開闊學(xué)生眼界，增加實(shí)際知識.但作為選學(xué)內(nèi)容，對學(xué)生沒有太高的要求，做些介紹就可以了.2、可以通過回憶前一章習(xí)題中提到的電磁驅(qū)動現(xiàn)象，本節(jié)的關(guān)鍵是通過演示、講解使學(xué)生明白三相交變電流也可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，做到電磁驅(qū)動，這就是感應(yīng)電動機(jī)的原理.這有利于新舊知識的聯(lián)系和加強(qiáng)學(xué)生學(xué)以致用的意識.有條件的可以看實(shí)物或帶學(xué)生參觀，以增加實(shí)際知識.3、課本中的感應(yīng)電動機(jī)的內(nèi)容，簡要地介紹了感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理，其中的核心內(nèi)容是旋轉(zhuǎn)磁場概念.建議教師如果可能的話，應(yīng)找一臺電動機(jī)，拆開了讓學(xué)生看一看各個(gè)部分的形狀.三相感應(yīng)電動機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用很廣泛，最好能讓學(xué)生看一些實(shí)際例子.教學(xué)設(shè)計(jì)示例

感應(yīng)電動機(jī)

教學(xué)準(zhǔn)備：幻燈片、感應(yīng)電動機(jī)模型、學(xué)生電源、旋轉(zhuǎn)磁鐵

教學(xué)過程：

一、知識回顧

電磁驅(qū)動現(xiàn)象說明

二、新課教學(xué)：

感應(yīng)電動機(jī)

1、過回憶紹電磁驅(qū)動現(xiàn)象：在U形磁鐵中間放一個(gè)鋁框，如果轉(zhuǎn)動磁鐵，造成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場.鋁框就隨著轉(zhuǎn)動.這種電磁驅(qū)動現(xiàn)象.告訴學(xué)生感應(yīng)電動機(jī)就是應(yīng)用該原理來工作的.2、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生方法：

旋轉(zhuǎn)磁鐵可以得到旋轉(zhuǎn)磁場

在線圈中通入三相交流電也可以得到旋轉(zhuǎn)磁場.3、感應(yīng)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)介紹

定子：固定的電樞稱為定子

轉(zhuǎn)子：中間轉(zhuǎn)動的鐵心以及鐵心上鑲嵌的銅條叫轉(zhuǎn)子

4、鼠籠式電動機(jī)模型介紹

感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子是由鐵芯和嵌在鐵芯上的閉合導(dǎo)體構(gòu)成的.閉合導(dǎo)體是由嵌在鐵芯凹槽中的銅條(或鋁條)和兩個(gè)銅環(huán)(或鋁環(huán))連在一起制成的，形狀像個(gè)鼠籠，所以這種電動機(jī)也叫鼠籠式感應(yīng)電動機(jī).5、感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向控制

由于感應(yīng)電動機(jī)的構(gòu)造簡單，因此如果要改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向，只需要把定子上的任意兩組線圈的電流互換一下就就可以通過改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向來改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動.這種電動機(jī)在制造、使用和保養(yǎng)上都比較簡單，被廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上。

第二篇：技能培訓(xùn)專題 感應(yīng)電動機(jī)（四）

（2）自耦降壓起動

自耦降壓起動是利用三相自耦變壓器將電動機(jī)在起動過程中的端電壓降低。起動時(shí)，先把開關(guān)Q2扳到“起動”位置，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，將Q2扳向“工作”位置，切除自耦變壓器。

采用自耦降壓起動，也同時(shí)能使起動電流和起動轉(zhuǎn)矩減小。

正常運(yùn)行作星形聯(lián)接或容量較大的鼠籠式異步電動機(jī)，常用自耦降壓起動。

（3）定子串電阻或電抗降壓起動:

起動電流在電阻或電抗上產(chǎn)生壓降，使電動機(jī)定子繞組上的電壓降低，從而限制起動電流。

特點(diǎn)：起動平穩(wěn)，運(yùn)行可靠，構(gòu)造簡單。

若用電阻降壓起動，還能提高起動階段的功率因數(shù)。起動過程能量損耗大。但一般只用在輕載起動場合。電抗降壓用于高電壓電動機(jī)；電阻降壓用于低壓電動機(jī)

27.6.2.3繞線式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)起動方法：

轉(zhuǎn)子串電阻：

既可限制起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩，減少起動時(shí)間。有較好的起動性能，適合于功率較大的重載起動。

轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動：

頻敏變阻器的特點(diǎn)是其電阻隨轉(zhuǎn)速上升而自動減小。使電動機(jī)能平穩(wěn)起動。

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，制造容易，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，能自動操作等。能克服串電阻起動中，當(dāng)功率較大，而起動電流較大時(shí)，轉(zhuǎn)矩變化較大引起機(jī)械沖擊的缺點(diǎn)。

27.7感動電動機(jī)的調(diào)速

調(diào)速就是在同一負(fù)載下能得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)過程的要求。

調(diào)速的方法

可見，可通過三個(gè)途徑進(jìn)行調(diào)速：

改變電源頻率f，（變頻調(diào)速）

改變磁極對數(shù)p，（變極調(diào)速）

改變轉(zhuǎn)差率S

前兩者是鼠籠式電動機(jī)的調(diào)速方法，后者是繞線式電動機(jī)的調(diào)速方法。

27.7.1變極調(diào)速

異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速決定干同步轉(zhuǎn)速，在電源頻率不變的情況下，改變定子繞組的極對數(shù)p，同步轉(zhuǎn)速就會攻變。如果極對數(shù)增加一倍，同步轉(zhuǎn)速就下降—半，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速相應(yīng)地也大約下降一半。顯然，用這種方法來調(diào)速，只能做到一級一級跳躍式地改變轉(zhuǎn)速，不是平滑調(diào)速。

這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接法來改變籠型電動機(jī)定子極對數(shù)達(dá)到調(diào)速目的，特點(diǎn)如下：

具有較硬的機(jī)械特性，穩(wěn)定性良好；

無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；

接線簡單、控制方便、價(jià)格低；

有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速；

可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。

本方法適用于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、升降機(jī)、起重設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵等

27.7.2變頻調(diào)速

當(dāng)電源的頻率改變時(shí)，同步轉(zhuǎn)速與頻率成正比變化，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n也隨之而變。

變頻調(diào)速是改變電動機(jī)定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流－直流－交流變頻器和交流－交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交－直－交變頻器。其特點(diǎn)：

效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗；

應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動機(jī)；

調(diào)速范圍大，特性硬，精度高；

技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)高，維護(hù)檢修困難。

本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場合。

27.7.3不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法

27.7.3.1改變電源電壓調(diào)速

當(dāng)改變電動機(jī)的定子電壓時(shí)，可以得到一組不同的機(jī)械特性曲線，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動機(jī)難以應(yīng)用。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動機(jī)，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動機(jī)，或者在繞線式電動機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻。為了擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行范圍，當(dāng)調(diào)速在2：1以上的場合應(yīng)采用反饋控制以達(dá)到自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速目的。

27.7.3.2轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速

繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。串入的電阻越大，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調(diào)速，機(jī)械特性較軟。

27.7.3.3轉(zhuǎn)子串附加電動勢調(diào)速

串級調(diào)速是指繞線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)差，達(dá)到調(diào)速的目的。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式，串級調(diào)速可分為電機(jī)串級調(diào)速、機(jī)械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速形式，多采用晶閘管串級調(diào)速，其特點(diǎn)為：

可將調(diào)速過程中的轉(zhuǎn)差損耗回饋到電網(wǎng)或生產(chǎn)機(jī)械上，效率較高；

裝置容量與調(diào)速范圍成正比，投資省，適用于調(diào)速范圍在額定轉(zhuǎn)速70％－90％的生產(chǎn)機(jī)械上；

調(diào)速裝置故障時(shí)可以切換至全速運(yùn)行，避免停產(chǎn)；

晶閘管串級調(diào)速功率因數(shù)偏低，諧波影響較大。

本方法適合于風(fēng)機(jī)、水泵及軋鋼機(jī)、礦井提升機(jī)、擠壓機(jī)上使用。

27.8感應(yīng)電動機(jī)的發(fā)熱、允許溫升及冷卻方式

27.8.1感應(yīng)電動機(jī)的發(fā)熱

電機(jī)的各種損耗是電機(jī)發(fā)熱的熱源。電機(jī)內(nèi)部的主要損耗有

1.基本銅損耗

2.基本鐵損耗

電機(jī)定、轉(zhuǎn)子鐵心齒部和軛部里，通過交變磁通引起的鐵損耗，它包括磁滯損耗與渦流損耗兩部分，3．機(jī)械損耗

機(jī)械損耗包括軸承、電刷的摩擦損耗，以及風(fēng)扇消耗的損耗和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)冷卻介質(zhì)摩擦的通風(fēng)損耗。機(jī)械損耗與轉(zhuǎn)速有關(guān)。

4．附加損耗

附加損耗又稱雜散損耗，是指由于諧波磁動勢、漏磁通引起的附加鐵損耗和附加銅損耗。

以上損耗一部分與電機(jī)負(fù)載大小無關(guān)（如鐵損耗、機(jī)械損耗和部分附加損耗），故稱不變損耗或空載損耗，另一部分與電機(jī)負(fù)載大小，電流大小有關(guān)（如銅耗和部分附加損耗），故稱可變損耗。因此在定額下運(yùn)行，電機(jī)輸出功率越大，損耗越大，溫升越高，為了保證電機(jī)各部分絕緣材料的溫度不超過極限允許溫度，必須規(guī)定電機(jī)的輸出功率為一合理的數(shù)值，即電機(jī)的額定容量。

27.8.2感應(yīng)電動機(jī)的允許溫升

在額定情況下運(yùn)行，各種功率損耗也都有一定的數(shù)值。損耗將使電機(jī)發(fā)熱，如在每單位時(shí)間內(nèi)損耗產(chǎn)生的熱量大于發(fā)散的熱量，電機(jī)的溫度將升高，直到雙方達(dá)到熱平衡為止，此時(shí)電機(jī)溫度比環(huán)境溫度或冷卻介質(zhì)溫度高，它們之間相差的溫度度數(shù)稱為電機(jī)的溫升。

電機(jī)的溫升，不僅取決于損耗的大小，而且與電機(jī)的運(yùn)行情況有關(guān)，即使有同樣的損耗，長時(shí)間運(yùn)行的電機(jī)與短時(shí)間運(yùn)行的電機(jī)溫升不同，故所定的定額也不同，依據(jù)我國有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，電機(jī)的工作制可分為連續(xù)、短時(shí)、周期和非周期幾種。此外，定額的規(guī)定和電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式（如開啟式還是封閉式等）、冷卻方式、冷卻介質(zhì)等有關(guān)，定額還與周圍環(huán)境（如環(huán)境溫度、海拔等）有關(guān)，運(yùn)行條件如與規(guī)定的不同，則定額應(yīng)進(jìn)行修正。

27.8.3感應(yīng)電動機(jī)的冷卻方式

27.8.3.1冷卻介質(zhì)

空氣氫氣其他氣體以及水、油等液體，液體好過氣體

27.8.3.2冷卻方式

電機(jī)的冷卻方式

電機(jī)的冷卻方式直接影響到電機(jī)的散熱，所以改善電機(jī)的冷卻方式可以降低溫升，提高使用壽命。通風(fēng)冷卻又稱表面冷卻是冷卻介質(zhì)通過機(jī)殼、鐵心、繞組的絕緣表面，間接將熱量帶走，這種冷卻方法結(jié)構(gòu)較簡單，故被廣為采用，特別是中、小型電機(jī)普遍采用此法。通風(fēng)冷卻又可分為

1、自冷式。電機(jī)沒有任何特殊的冷卻裝置，依靠表面的輻射和空氣的自然對流進(jìn)行冷卻。這種方法僅適用于數(shù)十瓦的微型電機(jī)。

2、自扇冷式。內(nèi)部自扇冷式電機(jī)在轉(zhuǎn)子軸上安裝有風(fēng)扇設(shè)備，風(fēng)扇隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，驅(qū)使氣流吹拂電樞表面從軸向和徑向的通風(fēng)槽中通過，這種方式適用于開啟式電機(jī)。另一種外部自扇式電機(jī)裝有內(nèi)外兩層風(fēng)扇，除了在轉(zhuǎn)軸上裝有風(fēng)扇外，在軸伸的一端裝有外風(fēng)扇，借助外風(fēng)扇作用將機(jī)殼上的熱量發(fā)散到周圍空氣中去，這種方式適用于封閉式電機(jī)，3、它扇冷式。電機(jī)用以冷卻空氣的風(fēng)扇不是由電機(jī)本身驅(qū)動的，而是由另外動力裝置獨(dú)立驅(qū)動。如果冷空氣直接取自外界，在通過電機(jī)后復(fù)行放出，則為開啟式通風(fēng)系統(tǒng)，如以一定量的氣流在封閉系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，使這一循環(huán)氣流依次通過電機(jī)和冷卻器，把電機(jī)內(nèi)部發(fā)出的熱量傳至冷卻器而被帶走，則為封閉式系統(tǒng)

27.9感應(yīng)電動機(jī)的運(yùn)行與維護(hù)

27.9.1感應(yīng)電動機(jī)的運(yùn)行

基本原則不能帶負(fù)荷拉開關(guān)

27.9.2感應(yīng)電動機(jī)的維護(hù)

27.9.2.1常規(guī)維護(hù)

27.9.2.2感應(yīng)電動機(jī)初發(fā)故障在線檢測

例：有一臺三相異步電動機(jī)，55KW，380V，三角形連接，額定電流104A，額定轉(zhuǎn)速980r/min，起動電流倍數(shù)6.5，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)1.8。電網(wǎng)要求所供的起動電流不超過300A，起動時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不能低于290Nm，試問：

（1）能否用星形－三角形起動；

（2）用自耦變壓器起動，該變壓器副方電壓抽頭為73％，64％和55％等三組，應(yīng)選那種抽頭。

解：額定轉(zhuǎn)矩為

負(fù)載要求要求起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)

電網(wǎng)要求起動電流倍數(shù)

（1）星形－三角形起動電網(wǎng)供給的起動電流

星形－三角形起動時(shí)起動轉(zhuǎn)矩

故可采用星形－三角形起動

（2）自耦變壓器初級側(cè)電流，即電網(wǎng)供給的起動電流

73％電壓抽頭：變比為，64％電壓抽頭：變比為，55％電壓抽頭：變比為，自耦變壓器起動時(shí)起動轉(zhuǎn)矩

73％電壓抽頭時(shí)

64％電壓抽頭時(shí)

55％電壓抽頭時(shí)

故自耦變壓器起動選擇64％電壓抽頭，方能較好地滿足電網(wǎng)和負(fù)載的起動要求

1.★三相繞線式感應(yīng)電動機(jī)，轉(zhuǎn)子開路時(shí)，在定子上加額定電壓，從轉(zhuǎn)子滑環(huán)上測得電壓為，轉(zhuǎn)子繞組接法，每相電阻，每相漏抗，當(dāng)時(shí)，求轉(zhuǎn)子電流的大小和頻率、全機(jī)械功率。

解轉(zhuǎn)差率

開路時(shí)，轉(zhuǎn)子相電勢

當(dāng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流頻率為

轉(zhuǎn)子電流

全機(jī)械功率

2.已知三相鋁線感應(yīng)電動機(jī)的數(shù)據(jù)為，定子接法，，定子鋁耗（），轉(zhuǎn)子鋁耗()，鐵耗，機(jī)械損耗，附加損耗。

試計(jì)算此電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速、負(fù)載制動轉(zhuǎn)矩、空載的制動轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩。

解同步轉(zhuǎn)速為

全機(jī)械功率為

電磁功率為

額定負(fù)載試的轉(zhuǎn)差率

額定轉(zhuǎn)速

負(fù)載制動轉(zhuǎn)矩

空載制動轉(zhuǎn)矩

電磁轉(zhuǎn)矩

第三篇：感應(yīng)電動機(jī)智能軟啟動器研究

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感應(yīng)電動機(jī)智能軟啟動器研究

作者：薛曉 李昊倫

來源：《現(xiàn)代電子技術(shù)》2012年第20期

摘要：為了解決三相異步電動機(jī)起動電流較大的問題，采用了一種軟起動模糊自適應(yīng)控制器。據(jù)其起動特性，將電流誤差和誤差的變化率作為輸入量，晶閘管的控制角作為輸出量，設(shè)計(jì)出一種自調(diào)整比例因子的模糊自適應(yīng)控制算法。隨后做了Matlab環(huán)境下的仿真實(shí)驗(yàn)，并且與常規(guī)的PID控制方法和常規(guī)模糊控制方法進(jìn)行比較，得到了模糊自適應(yīng)控制算法具有優(yōu)越性的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：軟起動； 異步電動機(jī)； 模糊自適應(yīng)； Matlab

中圖分類號：TN911-34文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

第四篇：高二物理萬有引力定律教案

高二物理萬有引力定律教案

【摘要】查字典物理網(wǎng)小編編輯整理了高二物理教案：萬有引力定律，供廣大同學(xué)們在暑假期間，復(fù)習(xí)本門課程，希望能幫助同學(xué)們加深記憶，鞏固學(xué)過的知識!

教學(xué)目標(biāo)

知識與技能

1.了解萬有引力定律得出的思路和過程，知道地球上的重物下落與天體運(yùn)動的統(tǒng)一性。

2.知道萬有引力是一種存在于所有物體之間的吸引力，知道萬有引力定律的適用范圍。

3.會用萬有引力定律解決簡單的引力計(jì)算問題，知道萬有引力定律公式中r的物理意義，了解引力常量G的測定在科學(xué)歷史上的重大意義。

4.了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義。

過程與方法

1.通過演繹牛頓當(dāng)年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程，體會在科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜想與求證 的重要性。

2.體會推導(dǎo)過程中的數(shù)量關(guān)系.情感、態(tài)度與價(jià)值觀

1.感受自然界任何物體間引力的關(guān)系，從而體會大自然的奧秘.2.通過演繹牛頓當(dāng)年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程和卡文迪許測定萬有引力常量的實(shí)驗(yàn)，讓

學(xué)生體會科學(xué)家們勇于探索、永不知足的精神和發(fā)現(xiàn)真理的曲折與艱辛。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

1.萬有引力定律的推導(dǎo)過程，既是本節(jié)課的重點(diǎn)，又是學(xué)生理解的難點(diǎn)。

2.由于一般物體間的萬有引力極小，學(xué)生對此缺乏感性認(rèn)識。

教學(xué)方法

探究、講授、討論、練習(xí)

教 學(xué) 活 動

(一)引入新課

復(fù)習(xí)回顧上節(jié)課的內(nèi)容

如果行星的運(yùn)動軌道是圓，則行星將作勻速圓周運(yùn)動。根據(jù)勻速圓周運(yùn)動的條件可知，行星必然要受到一個(gè)引力。牛頓認(rèn)為這是太陽對行星的引力，那么，太陽對行星的引力F提供行星作勻速圓周運(yùn)動所需的向心力。

學(xué)生活動： 推導(dǎo)得

將V=2r/T代入上式得

利用開普勒第三定律 代入上式

得到：

師生總結(jié)：由上式可得出結(jié)論：太陽對行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽的距離的二次方成反比。即：F

教師：牛頓根據(jù)其第三定律：太陽吸引行星的力與行星吸引太陽的力是同性質(zhì)的作用力，且大小相等。于是提出大膽的設(shè)想：既然這個(gè)引力與行星的質(zhì)量成正比，也應(yīng)跟太陽的質(zhì)量M成正比。即：F

寫成等式就是F=G(其中G為比例常數(shù))

(二)進(jìn)行新課

教師：牛頓得到這個(gè)規(guī)律以后是不是就停止思考了呢?假如你是牛頓，你又會想到什么呢? 學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想一：既然行星與太陽之間的力遵從這個(gè)規(guī)律，那么其他天體之間的力是否也遵從這個(gè)規(guī)律呢?(比如說月球與地球之間)

師生： 因?yàn)槠渌祗w的運(yùn)動規(guī)律與之類似,根據(jù)前面的推導(dǎo)所以月球與地球之間的力，其他行星的衛(wèi)星和該行星之間的力，都滿足上面的規(guī)律,而且都是同一種性質(zhì)的力。

教師：但是牛頓的思考還是沒有停止。假如你是牛頓，你又會想到什么呢?

學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想二：地球與月球之間的力，和地球與其周圍物體之間的力是否遵從相同的規(guī)律?

教師：地球?qū)υ虑虻囊μ峁┫蛐牧?，即F= =ma

地球?qū)ζ渲車矬w的力，就是物體受到的重力，即F=mg 從以上推導(dǎo)可知：地球?qū)υ虑虻囊ψ駨囊陨弦?guī)律，即F=G

那么，地球?qū)ζ渲車矬w的力是否也滿足以上規(guī)律呢?即F=G

此等式是否成立呢?

已知：地球半徑R=6.37106m , 月球繞地球的軌道半徑r=3.8108 m ，月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期T=27.3天, 重力加速度g=9.8

(以上數(shù)據(jù)在當(dāng)時(shí)都已經(jīng)能夠精確測量)

提問：同學(xué)們能否通過提供的數(shù)據(jù)驗(yàn)證關(guān)系式F=G 是否成立?

學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

假設(shè)此關(guān)系式成立，即F=G

可得： =ma=G F=mg=G

兩式相比得： a/g=R2 / r2

但此等式是在以上假設(shè)成立的基礎(chǔ)上得到的，反過來若能通過其他途徑證明此等式成立，也就證明了前面的假設(shè)是成立的。代人數(shù)據(jù)計(jì)算：

a/g1/3600

R2 / r21/3600

即a/g=R2 / r2 成立，從而證明以上假設(shè)是成立的，說明地球與其周圍物體之間的力也遵從相同的規(guī)律，即F=G

這就是牛頓當(dāng)年所做的著名的月-地檢驗(yàn)，結(jié)果證明他的猜想是正確的。從而驗(yàn)證了地面上的重力與地球吸引月球、太陽吸引行星的力是同一性質(zhì)的力，遵守同樣的規(guī)律。

教師：不過牛頓的思考還是沒有停止，假如你是牛頓，此時(shí)你又會想到什么呢? 學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想三：自然界中任何兩個(gè)物體間的作用力是否都遵從相同的規(guī)律?

牛頓在研究了這許多不同物體間的作用力都遵循上述引力規(guī)律之后。于是他大膽地把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個(gè)物體間，于1687年正式發(fā)表了具有劃時(shí)代意義的萬有引力定律。

萬有引力定律

①內(nèi)容

自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。

②公式

如果用m1和m2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，用r表示它們的距離，那么萬有引力定律可以用下面的公式來表示(其中G為引力常量)

說明：1.G為引力常量，在SI制中，G=6.6710-11Nm2/kg2.2.萬有引力定律中的物體是指質(zhì)點(diǎn)而言，不能隨意應(yīng)用于一般物體。

a.對于相距很遠(yuǎn)因而可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體，公式中的r 就是指兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離;

b.對均勻的球體，可以看成是質(zhì)量集中于球心上的質(zhì)點(diǎn)，這是一種等效的簡化處理方法。

教師：牛頓雖然得到了萬有引力定律，但并沒有很大的實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)時(shí)他沒有辦法測定引力常量G的數(shù)值。直到一百多年后英國的另一位物理學(xué)家卡文迪許才用實(shí)驗(yàn)測定了G的數(shù)值。

利用多媒體演示說明卡文迪許的扭秤裝置及其原理。

扭秤的主要部分是這樣一個(gè)T字形輕而結(jié)實(shí)的框架，把這個(gè)T形架倒掛在一根石英絲下。若在T形架的兩端施加兩個(gè)大小相等、方向相反的力，石英絲就會扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度。力越大，扭轉(zhuǎn)的角度也越大。反過來，如果測出T形架轉(zhuǎn)過的角度，也就可以測出T形架兩端所受力的大小。現(xiàn)在在T形架的兩端各固定一個(gè)小球，再在每個(gè)小球的附近各放一個(gè)大球，大小兩個(gè)球間的距離是可以較容易測定的。根據(jù)萬有引力定律，大球會對小球產(chǎn)生引力，T形架會隨之扭轉(zhuǎn)，只要測出其扭轉(zhuǎn)的角度，就可以測出引力的大小。當(dāng)然由于引力很小，這個(gè)扭轉(zhuǎn)的角度會很小。怎樣才能把這個(gè)角度測出來呢?卡文迪許在T形架上裝了一面小鏡子，用一束光射向鏡子，經(jīng)鏡子反射后的光射向遠(yuǎn)處的刻度尺，當(dāng)鏡子與T形架一起發(fā)生一個(gè)很小的轉(zhuǎn)動時(shí)，刻度尺上的光斑會發(fā)生較大的移動。這樣，就起到一個(gè)化小為大的效果，通過測定光斑的移動，測定了T形架在放置大球前后扭轉(zhuǎn)的角度，從而測定了此時(shí)大球?qū)π∏虻囊??？ㄎ牡显S用此扭秤驗(yàn)證了牛頓萬有引力定律，并測定出萬有引力恒量G的數(shù)值。這個(gè)數(shù)值與近代用更加科學(xué)的方法測定的數(shù)值是非常接近的。

卡文迪許測定的G值為6.75410-11 Nm2/kg2，現(xiàn)在公認(rèn)的G值為6.6710-11 Nm2/kg2。由于萬有引力恒量的數(shù)值非常小，所以一般質(zhì)量的物體之間的萬有引力是很小的，我們可以估算一下，兩個(gè)質(zhì)量50kg的同學(xué)相距0.5m時(shí)之間的萬有引力有多大(可由學(xué)生回答：約6.6710-7N)，這么小的力我們是根本感覺不到的。只有質(zhì)量很大的物體對一般物體的引力我們才能感覺到，如地球?qū)ξ覀兊囊Υ笾戮褪俏覀兊闹亓?，月球?qū)Ｑ蟮囊?dǎo)致了潮汐現(xiàn)象。而天體之間的引力由于星球的質(zhì)量很大，又是非常驚人的：如太陽對地球的引力達(dá)3.561022N。

教師：萬有引力定律建立的重要意義

第五篇：高二物理焦耳定律教案

2.5焦耳定律

【教學(xué)目標(biāo)】

（一）知識與技能

1、理解電功的概念，知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。

2、理解電功率的概念和公式，能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。

3、知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

（二）過程與方法

通過推導(dǎo)電功的計(jì)算公式和焦耳定律，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力。

（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化和守恒，進(jìn)一步掌握能量守恒定律的普遍性。

【教學(xué)重點(diǎn)】

電功、電功率的概念、公式；焦耳定律、電熱功率的概念、公式。

【教學(xué)難點(diǎn)】

電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

【教學(xué)過程】

（一）復(fù)習(xí)

1.串并聯(lián)電路的性質(zhì)。2.電流表的改裝。

（二）進(jìn)行新課

1、電功和電功率

教師：請同學(xué)們思考下列問題

（1）電場力的功的定義式是什么?（2）電流的定義式是什么? 學(xué)生：（1）電場力的功的定義式W=qU

（2）電流的定義式I=

q t教師：投影教材圖2.5-1（如圖所示）

如圖所示，一段電路兩端的電壓為U，由于這段電路兩端有電勢差，電路中就有電場存在，電路中的自由電荷在電場力的作

用下發(fā)生定向移動，形成電流I，在時(shí)間t內(nèi)通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少? 學(xué)生：在時(shí)間t內(nèi)，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。

教師：這相當(dāng)于在時(shí)間t內(nèi)將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。在這個(gè)過程中，電場力做了多少功？

學(xué)生：在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt

教師：在這段電路中電場力所做的功，也就是通常所說的電流所做的功，簡稱電功。電功：

（1）定義：在一段電路中電場力所做的功，就是電流所做的功，簡稱電功.（2）定義式：W=UIT

教師：電功的定義式用語言如何表述？

學(xué)生：電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U，電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積。

教師：請同學(xué)們說出電功的單位有哪些？

學(xué)生：（1）在國際單位制中，電功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J.（2）電功的常用單位有：千瓦時(shí)，俗稱“度”，符號是kW·h.說明：使用電功的定義式計(jì)算時(shí)，要注意電壓U的單位用V，電流I的單位用A，通電時(shí)間t的單位用s，求出的電功W的單位就是J。

教師：在相同的時(shí)間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。例如，在相同時(shí)間里，電流通過電力機(jī)車的電動機(jī)所做的功要顯著大于通過電風(fēng)扇的電動機(jī)所做的功。電流做功不僅有多少，而且還有快慢，為了描述電流做功的快慢，引入電功率的概念。

（1）定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。（2）定義式：P=W=IU t（3）單位：瓦（W）、千瓦（kW）

［說明］電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”不同。電流做功快，但做功不一定多；電流做功慢，但做功不一定少。

2、焦耳定律

教師：電流做功，消耗的是電能。電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能與電路中的電學(xué)元件有關(guān)。在純電阻元件中電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，于是導(dǎo)體發(fā)熱。．．．．．．．設(shè)在一段電路中只有純電阻元件，其電阻為R，通過的電流為I，試計(jì)算在時(shí)間t內(nèi)電

流通過此電阻產(chǎn)生的熱量Q。

學(xué)生：求解產(chǎn)生的熱量Q。

解：據(jù)歐姆定律加在電阻元件兩端的電壓U=IR 在時(shí)間t內(nèi)電場力對電阻元件所做的功為W=IUt=I2Rt

由于電路中只有純電阻元件，故電流所做的功W等于電熱Q。產(chǎn)生的熱量為

Q=I2Rt

教師指出：這個(gè)關(guān)系最初是物理學(xué)家焦耳用實(shí)驗(yàn)得到的，叫焦耳定律，同學(xué)們在初中已經(jīng)學(xué)過了。

學(xué)生活動：總結(jié)熱功率的定義、定義式及單位。熱功率：

（1）定義：單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。（2）定義式：P熱=

Q

2=IR t（3）單位：瓦（W）

（三）研究電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

學(xué)生：分組討論總結(jié)電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。師生共同活動：總結(jié)：（1）電功率與熱功率的區(qū)別

電功率是指輸入某段電路的全部功率或在這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓U和通過的電流I的乘積。

熱功率是在某段電路上因發(fā)熱而消耗的功率，決定于通過這段電路的電流的平方I2和電阻R的乘積。

（2）電功率與熱功率的聯(lián)系

若在電路中只有電阻元件時(shí)，電功率與熱功率數(shù)值相等。即P熱=P電 教師指出：

若電路中有電動機(jī)或電解槽時(shí)，電路消耗的電功率絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能，只有一少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這時(shí)電功率大于熱功率，即P電＞P熱。

課堂練習(xí)

例一： 一個(gè)電動機(jī)，線圈電阻是0.4歐，當(dāng)它兩端所加的電壓為220V時(shí)，通過的電流是5A。求（1）電功率是否等于熱功率？（2）這臺電動機(jī)的機(jī)械功率是多少？

解：本題涉及三個(gè)不同的功率：電動機(jī)消耗的電功率P電、電動機(jī)發(fā)熱的功率P熱、轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率P機(jī)

。三者之間遵從能量守恒定律，即

P電=P熱+P機(jī) 由焦耳定律，電動機(jī)發(fā)熱的功率為

P熱=I2R 電動機(jī)消耗的功率，即電流做功的功率為

P電=IU 因此可得電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械的功率，即電動機(jī)所做機(jī)械功的功率

P機(jī)=P電-P熱=IU － I2R

=5 ×220 －52 ×0.4

=1090w 課堂小結(jié)

電功

W=UIt

電功率

P=UI

焦耳熱

Q=I2Rt

熱功率

P=I2R 純電阻電路:

電功=電熱

電功率=熱功率

非純電阻電路:

電功=電熱+其它形式的能量

電功率=熱功率=其它形式的功率