人教版高中物《日光灯电路及其功率因素的提高》教学设计.doc

教学设计： 实验 日光灯电路及其功率因素的提高 ——如何加强《新课标》下物理实验教学的实践性 　 【教材分析】 教育部制订的《普通高中物理课程标准（实验）》的课程目标中明确写到：“发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度和科学精神”，只有把物理学习和身边的自然环境、社会环境及日常生活结合在一起，才能扩展学生对自然的认识，探寻科学的本质，增进其对科学探究性本质的理解和探究能力，真正达到科学教育的核心目标：提高学生的科学素养。所以物理学习离不开实验，更离不开生活。本节教学旨在体现《新课标》下物理实验的实践性。 【学生分析】 我国目前的中学物理教学主要偏重于知识内容和结论的学习,学生在学习过程中很少动手实验，从而缺乏对知识的本质理解、对结论的推导过程、对问题的推究思考，严重阻碍学生创新思维的培养和动手能力的培养。 【任务分析】 工作原理说明——工作线路安装——工作问题提出——工作问题解决 【教学目标】 1、知识与技能：理解正弦稳态交流电路电压、电流相量关系；掌握日光灯线路的安装；理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 2、过程与方法：实验、分析、归纳的科学探究方法。 3、态度情感与价值观：采用实验教学的方法，旨在提高学生的动手能力，发展学生的好奇心与求知欲，发展学生的科学探索兴趣及坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度和科学精神，适应《新课标》下的教学改革。 【重点难点】 重点：正弦稳态交流电路电压、电流相量关系；日光灯线路的安装；提高功率因数的方法。 难点：如何根据正弦稳态交流电路相量关系寻求日光灯线路中提高功率因数的方法。 【设计思想】《新课标》下如何体现物理实验的实践性 【教学过程】 引课：前面，我们学习了由电阻R、电容C、电感L等元件组成的正弦交流电路，那么，在实践中，这种电路如何得以应用呢？ 讲授： 一、实验目的 1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。 2. 掌握日光灯线路的接线。 3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 ???、实验原理 （一）工作原理说明 1．在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值， 用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即 ΣI＝0和ΣU＝0 。 2. 图1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U的激励下，UR与UC保持有90o的相位差，即当C值改变时，UR的相量轨迹是一个半圆。U、UC与UR三者形成一个直角形的电压三角形，如图2所示。C值改变时，可改变φ角的大小，从而达到移相的目的。 图2 图1 （二）工作线路安装 常见的正弦稳态交流电路的实际应用——日光灯线路（RL串联电路）如图3所示，图中 A 是日光灯管，L 是镇流器（日光灯的镇流器就是利用线圈L自感的一个例子 ）， S是启辉器。 日光灯的工作原理：当开关闭合后，电源把电压加在起动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U形片膨胀伸长，跟静触片接触而使电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过。电流接通后，启动器中的氖气停止放电， U形触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。在电路突然断开的瞬间，镇流器的两端产生一个瞬时高压，这个电压和电源电压都加在灯管两端，使灯管中的水银蒸汽开始导电，于是日光灯管成为电流的通路开始发光。在日光灯正常发光时，与灯管串联的镇流器就起着降压限流的作用，保证日光灯的正常工作。 220V L S A 图3 （三）工作问题提出 功率因数及提高功率因数的意义 （1）功率因数 电路的有功功率与视在功率的比值叫做功率因数，即：。 功率因数的大小是表示电源功率被利用的程度。 （2）提高功率因数的意义 在交流电力系统中，负载多为感性负载。例如常用的感应电动机，接上电源时要建立磁场，所以它除了需要从电源取得有功功率外，还要由电源取得磁场的能量，并与电源作周期性的能量交换。在交流电路中，负载从电源接受的有功功率，显然与功率因数有关。功率因数低会引起下列不良后果。 a. 负载的功率因数低，使电源设备的容量不能充分利用。 b. 在一定的电压U下，向负载输送一定的有功功率P时，负载的功率因数越低，输电线路的电压降和功率损失越大。这是因为输电线路电流，当 较小时，I必然较大。从而输电线路上的电压降也要增加，因电源电压一定，所以负载的端电压将减少，这要影响负载的正常工作。从另一方面看，电流I增加，输电线路中的功率损耗也要增加。因此，提高负载的功率因数对合理科学地使用电能以及国民经济都有着重要的意义。 常用的感应电动机在空载时的功率因数约