第二節(jié)發(fā)電機(jī)是怎樣工作的目錄【學(xué)習(xí)目標(biāo)】....................................................................1【思維導(dǎo)圖】....................................................................2【知識梳理】....................................................................2知識點1.發(fā)電機(jī)的工作原理......................................................2知識點2.發(fā)電機(jī)與能量轉(zhuǎn)化.....................................................6【方法技巧】...................................................................9方法技巧1.火力發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電及核能發(fā)電的發(fā)電方式的優(yōu)缺點...........9方法技巧2.火力、水力、核能發(fā)電是怎樣與電磁感應(yīng)聯(lián)系起來的思路.................10方法技巧3.表格法比較區(qū)分電動機(jī)與發(fā)電機(jī).......................................10【鞏固訓(xùn)練】...................................................................11【學(xué)習(xí)目標(biāo)】課節(jié)核心素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念：能了解發(fā)電機(jī)的工作原理,了解發(fā)電機(jī)發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化,知道電磁感應(yīng)與多種發(fā)電形式的聯(lián)系,能初步了解我國三峽大壩工程的發(fā)電概況?？茖W(xué)思維：能辨析發(fā)電機(jī)與電動機(jī)工作原理的不同及其意義;能概括歸納電磁感應(yīng)與多種發(fā)電形式的聯(lián)系?？茖W(xué)探究:能借助模型或掛圖表述發(fā)電機(jī)的工作過程,能指出發(fā)電機(jī)跟電動機(jī)在構(gòu)造、工作原理、具體過程及能的轉(zhuǎn)化方面的異同點?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任擔(dān)當(dāng)：能體會電磁學(xué)給人類生產(chǎn)生活帶來的變化,能感受物理學(xué)對社會發(fā)展的推動作用。課節(jié)重點難點重點：運用電磁感應(yīng)現(xiàn)象了解產(chǎn)生電流的原理。難點：了解發(fā)電機(jī)線圈中電流方向能發(fā)生改變的原因?！舅季S導(dǎo)圖】【知識梳理】知識點1.發(fā)電機(jī)的工作原理發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制造的。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流分為直流電和交流電。下面研究交流發(fā)電機(jī)工作原理。1.發(fā)電機(jī)主要構(gòu)造：由磁鐵、線圈abcd、銅環(huán)K和L、電刷A與B等組成。2.主要部分作用①磁鐵：用來產(chǎn)生磁場；②線圈abcd轉(zhuǎn)動時，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流；③銅環(huán)：兩個銅環(huán)隨線圈一起轉(zhuǎn)動，與外部電路組成一閉合回路；④電刷：感應(yīng)電流通過電刷流出。3.交流發(fā)電機(jī)工作原理示意圖①圖甲和圖丙中導(dǎo)線運動方向和磁感線方向平行，不切割磁感線，沒有電流產(chǎn)生。②圖乙和丁中導(dǎo)線切割磁感線，有電流產(chǎn)生，但切割磁感線的方向相反，所以電流方向相反。每當(dāng)經(jīng)過磁感線與線圈平面垂直的位置時，線圈中的電流方向改變一次，線圈轉(zhuǎn)一周，電流方向改變兩次。③線圈不停轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電流交替往復(fù)，形成持續(xù)的電流?！狙a(bǔ)充知識】交流電（1）交變電流：線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小和方向隨時間發(fā)生周期性變化，這種電流叫作交變電流。（2）交流電的頻率：我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫慕蛔冸娏髅棵腌娡瓿?0個周期性變化。即交流電的頻率為f=50/s=50HZ周期為T=0.2s（3）交流發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)線圈在轉(zhuǎn)動過程中，線圈中電流的大小和方向重復(fù)發(fā)生相同的變化，這種變化叫作周期性變化，這種發(fā)電機(jī)叫作交流發(fā)電機(jī)。4.實際發(fā)電機(jī)的構(gòu)造主要有磁體、線圈、銅環(huán)和電刷四個基本組成部分。概括地講是由定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分）兩部分組成。實際上大型發(fā)電機(jī)多采用線圈不動、磁極旋轉(zhuǎn)的方式來發(fā)電，叫旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)?！纠}1】如圖甲把一臺手搖發(fā)電機(jī)跟小燈泡連接起來，使線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，可以看到小燈泡會發(fā)光。下列說法正確的是（）A．發(fā)電機(jī)是利用電流的磁效應(yīng)來工作的B．發(fā)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為了機(jī)械能C．線圈轉(zhuǎn)得越快，小燈泡越亮D．如果將小燈泡換成如圖乙的電流表，指針一直偏向右邊【答案】C【解析】A．發(fā)電機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)，不是利用電流的磁效應(yīng)，故A錯誤；B．發(fā)電機(jī)消耗機(jī)械能獲得電能，是將機(jī)械能能轉(zhuǎn)化為了電能，故B錯誤；C．發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)得越快，切割磁感線的速度就越大，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，小燈泡越亮，故C正確；D．如果將小燈泡換成如圖乙的電流表，當(dāng)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動做切割磁感線運動時，在前半圈和后半圈，線圈切割磁感線的方向是相反的，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向也不斷交替改變，故電流表的指針會不斷左右交替偏轉(zhuǎn)，故D錯誤。（變式訓(xùn)練1）發(fā)電機(jī)的工作原理是（??）A．磁場對電流的作用B．磁極間的相互作用C．電磁感應(yīng)現(xiàn)象D．電流周圍存在磁場（變式訓(xùn)練2）圖是小聰設(shè)計的一款小制作，圓筒A中安裝有磁鐵和可轉(zhuǎn)動的線圈。有風(fēng)吹過時，扇葉帶動線圈轉(zhuǎn)動，可使接入的LED燈發(fā)光。下列設(shè)備與小制作的工作原理相同的是（）A．電風(fēng)扇 B．電熨斗 C．發(fā)電機(jī) D．汽油機(jī)

（變式訓(xùn)練3）如圖所示，放在磁場中的矩形線圈ABCD自圖示位置（即線圈平面垂直于磁感應(yīng)線的位置）開始繞軸沿逆時針勻速轉(zhuǎn)動，下列說法中正確的是（）A．線圈在磁場中轉(zhuǎn)動過程中不受磁場力的作用B．線圈在轉(zhuǎn)動的前半周中，線圈中的電流方向不變C．線圈在轉(zhuǎn)動的過程中，每時每刻都有感應(yīng)電流產(chǎn)生D．線圈在轉(zhuǎn)動的過程中，AB、BC、CD及AD邊都不停地切割磁感線知識點2.發(fā)電機(jī)與能量轉(zhuǎn)化從能量轉(zhuǎn)化的角度看，發(fā)電機(jī)是一種將其他能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。在發(fā)電的過程中，由于線圈存在電阻以及轉(zhuǎn)動系統(tǒng)存在摩擦，因此還有部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。目前常用的發(fā)電方式有：火力發(fā)電、水力發(fā)電和核能發(fā)電等。1.火力發(fā)電①原理：火力發(fā)電是通過煤、石油等燃料的燃燒來加熱鍋爐中的水，產(chǎn)生高溫、高壓水蒸氣，推動汽輪機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動發(fā)電。圖為巨大的汽輪機(jī)葉輪②火力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化過程：燃料的化學(xué)能→水和水蒸氣的內(nèi)能→發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能→電能③缺點：火力發(fā)電要燃燒大量的煤、石油等燃料，這些都是一次性能源，是不可再生的；燃料燃燒還會產(chǎn)生大量的二氧化碳、含硫的氣體和粉塵等，污染環(huán)境，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。2.水力發(fā)電①原理：水力發(fā)電是在江河上筑壩建水庫，讓水庫中的水從可控制的閘門中奔瀉而出，沖擊水輪機(jī)，水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動發(fā)電。圖為三峽大壩②水力發(fā)電的能量傳遞和轉(zhuǎn)化過程：水的機(jī)械能→水輪機(jī)的機(jī)械能→發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能→電能③缺點：水力發(fā)電是對自然資源的綜合利用，但其發(fā)展受到資源的地理位置和自然條件變化的制約，并且對生態(tài)也有相當(dāng)大的影響。3.核能發(fā)電①原理：核能發(fā)電是利用鈾原子核裂變時釋放出的核能來加熱水，用水產(chǎn)生的高溫、高壓蒸汽作為動力，推動蒸汽渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)電。圖為秦山核電站②核能發(fā)電的能量傳遞和轉(zhuǎn)化過程：核能→水和水蒸氣的內(nèi)能→發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能→電能③優(yōu)點和缺點：核能發(fā)電不僅節(jié)省了大量的煤、石油等能源，且用料省，運輸方便。但核能發(fā)電后遺留下來的核廢料仍有很強(qiáng)的放射性，需要裝入特別的容器，深埋地下，否則會對環(huán)境產(chǎn)生極大的污染。4.其它發(fā)電方式人們還在研究更多種利用資源發(fā)電的方法，如海浪發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等，除了在地面建立太陽能電站外，還擬建立太空發(fā)電站?！就卣箤W(xué)習(xí)】海浪發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、風(fēng)力發(fā)電以及太空發(fā)電【例題2】如圖所示為核電站發(fā)電流程圖，在發(fā)電過程中，下列所述能量轉(zhuǎn)化順序正確的是（）A．核能→化學(xué)能→機(jī)械能→電能 B．核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能C．核能→機(jī)械能→內(nèi)能→電能 D．核能→內(nèi)能→化學(xué)能→電能【答案】B【解析】由圖可知，核反應(yīng)堆把核能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，汽輪機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。故B正確，ACD錯誤。故選B。（變式訓(xùn)練1）發(fā)電機(jī)發(fā)電是獲取電能的重要方式，下列實驗揭示發(fā)電機(jī)原理的是（）A.奧斯特實驗B.電磁感應(yīng)現(xiàn)象C.磁場對電流的作用D.自制電磁鐵（變式訓(xùn)練2）如圖所示為水果時鐘，是將銅、鐵金屬片一端插入新鮮的橙子中，另一端連上微型電子鐘表，可以使電子表工作。插有金屬片的橙子發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化為（）A.電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能（變式訓(xùn)練3）細(xì)心的同學(xué)發(fā)現(xiàn)許多地區(qū)的很多山頭都安裝有如圖所示的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，下列說法正確的是（）A.風(fēng)力發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的B.風(fēng)力發(fā)電機(jī)是根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場中受力運動的原理制成C.風(fēng)力發(fā)電是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的D.風(fēng)力發(fā)電是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【方法技巧】方法技巧1.火力發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電及核能發(fā)電的發(fā)電方式的優(yōu)缺點火力發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電及核能發(fā)電的優(yōu)缺點對比：一、火力發(fā)電1.優(yōu)點（1）投資成本低：建設(shè)周期短，技術(shù)成熟，適合快速部署。（2）發(fā)電穩(wěn)定：可全年均勻生產(chǎn)，滿足基礎(chǔ)電力需求。（3）燃料資源豐富：依賴煤炭、石油等傳統(tǒng)能源，短期內(nèi)供應(yīng)穩(wěn)定。2.缺點（1）環(huán)境污染嚴(yán)重：排放大量二氧化碳等溫室氣體，加劇氣候變化。（2）資源枯竭風(fēng)險：不可再生燃料儲量有限，長期依賴會導(dǎo)致能源危機(jī)。（3）熱能利用率低：大型電廠熱效率僅6070%，大量能量以損耗形式浪費。二、水力發(fā)電1.優(yōu)點（1）清潔無污染：運行過程中不產(chǎn)生溫室氣體排放。（2）可再生資源：依賴水循環(huán)系統(tǒng)，能源可持續(xù)。（3）綜合效益顯著：兼具防洪、灌溉、航運等生態(tài)功能。2.缺點（1）建設(shè)成本高：需大規(guī)模水庫建設(shè)，投資巨大。（2）生態(tài)破壞嚴(yán)重：改變河流生態(tài)，威脅野生動植物棲息地。（3）地理限制大：需依賴落差較大的河流，可開發(fā)區(qū)域有限。三、風(fēng)力發(fā)電1.優(yōu)點（1）可再生且清潔：無污染，符合可持續(xù)發(fā)展要求。（2）資源廣泛：風(fēng)能分布廣泛，尤其適合偏遠(yuǎn)地區(qū)。（3）運行維護(hù)靈活：分布式發(fā)電可減少電網(wǎng)壓力。2.缺點（1）間歇性強(qiáng)：依賴風(fēng)速，風(fēng)速不穩(wěn)定則發(fā)電中斷。（2）成本較高：設(shè)備制造和安裝費用昂貴。（3）生態(tài)影響：可能干擾鳥類遷徙，產(chǎn)生噪音污染。四、核能發(fā)電1.優(yōu)點（1）低碳高效：每千瓦時成本低于火電20%，且不消耗化石燃料。（2）燃料體積?。衡櫟群巳剂线\輸成本低，儲量大。（3）穩(wěn)定供電：核反應(yīng)堆可連續(xù)穩(wěn)定運行，不受天氣影響。2.缺點（1）安全風(fēng)險高：核泄漏事故（如切爾諾貝利）后果嚴(yán)重。（2）廢棄物處理困難：核廢料需長期安全存儲，技術(shù)挑戰(zhàn)大。(3公眾接受度低：核能存在天然放射性風(fēng)險，社會爭議較多?？偨Y(jié)：四種發(fā)電方式各有優(yōu)劣，需根據(jù)能源需求、環(huán)境影響及技術(shù)條件綜合選擇。當(dāng)前全球正逐步向清潔能源轉(zhuǎn)型，核能、風(fēng)能等可再生能源占比提升，而火力發(fā)電和水電需優(yōu)化技術(shù)以降低環(huán)境影響。方法技巧2.火力、水力、核能發(fā)電是怎樣與電磁感應(yīng)聯(lián)系起來的思路1.對于火力發(fā)電機(jī)，利用煤、石油等燃料燃燒，加熱水，產(chǎn)生高溫、高壓水蒸氣，推動汽輪機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動發(fā)電（電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流）2.對于水力發(fā)電，在江河上筑壩建水庫，讓水庫中的水從可控制的閘門中流出，沖擊水輪機(jī)，帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動發(fā)電（電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流）3.對于核能發(fā)電，利用鈾原子核裂變時釋放出的核能來加熱水，產(chǎn)生高溫、高壓蒸汽，推動蒸汽渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動發(fā)電（電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流）方法技巧3.表格法比較區(qū)分電動機(jī)與發(fā)電機(jī)【鞏固訓(xùn)練】一、發(fā)電機(jī)的工作原理1．小明同學(xué)用如圖所示的裝置研究通電線圈在磁場中將如何運動的實驗，閉合開關(guān)，下列關(guān)于此實驗說法正確的是（）A．根據(jù)此裝置的原理制成了發(fā)電機(jī)B．當(dāng)線圈由圖示位置順時針轉(zhuǎn)動90°時，線圈受平衡力作用C．當(dāng)線圈由圖示位置順時針轉(zhuǎn)動90°時，線圈中無電流，ab邊和cd邊將不受力的作用D．當(dāng)線圈由圖示位置順時針轉(zhuǎn)動90°時，線圈由于慣性會越過平衡位置持續(xù)轉(zhuǎn)動2.如圖所示，下列與電磁現(xiàn)象有關(guān)的分析中正確的是（）A．圖甲：該裝置利用的是發(fā)電機(jī)的原理B．圖乙：該裝置可以用來研究電動機(jī)的工作原理C．圖丙：鐵棒靠近小磁針，小磁針偏轉(zhuǎn)說明鐵棒一定具有磁性D．圖?。鸿F釘B吸引大頭針更多說明電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)有關(guān)3.蘭州馬拉松已成為蘭州的一張名片。比賽計時采用感應(yīng)芯片，運動員佩戴感應(yīng)芯片通過起點和終點磁場地帶時，芯片里的線圈就會產(chǎn)生電流，激發(fā)芯片發(fā)送編碼信息，系統(tǒng)自動獲取信息并計時。下列器件中與此工作原理相同的是（）A．發(fā)電機(jī) B．電磁繼電器 C．電風(fēng)扇 D．電鈴4.下列設(shè)備中利用電磁感應(yīng)原理工作的是（）A.白熾燈泡 B.電風(fēng)扇 C.發(fā)電機(jī) D.洗衣機(jī)5.觀察手搖發(fā)電機(jī)燈泡的發(fā)光與手電筒燈泡的發(fā)光，通過比較我們可以發(fā)現(xiàn)：（）A．兩個儀器的工作過程中其能量轉(zhuǎn)化是相同的B．手搖發(fā)電機(jī)燈泡會閃爍發(fā)光說明通過燈泡的電流方向在改變C．兩燈泡中通過的電流都是直流電D．若用發(fā)光二極管替代小燈泡，同樣的速度轉(zhuǎn)動手搖發(fā)電機(jī)時，二極管每分鐘閃爍的次數(shù)會減少6.如圖為一種佩戴在手腕上的“計步器”，其基本構(gòu)造是在一段塑料管中密封一小塊磁鐵，管外繞著線圈。運動時，磁鐵在管中往復(fù)運動，線圈輸出不斷變化的電流，從而實現(xiàn)計步。下列設(shè)備與“計步器”產(chǎn)生電流的原理相同的是（）

A．發(fā)電機(jī) B．電動機(jī) C．電風(fēng)扇 D．電水壺7．科學(xué)家經(jīng)過長期研究，發(fā)現(xiàn)了