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1、4.4 电和磁的完美统一,课标定位,学习目标1.知道电能的生产方法，了解生产电能的各种方式 2了解电能输送的过程，知道为什么要高压输电 3了解发电机、电动机对能源利用方式、工业发展所起的作用了解电能的使用对于社会进步、经济发展的贡献 4了解能源危机，有节约能源和可持续发展的意识,5了解历史上超距作用与近距作用之争，知道场是物质存在的形式之一 6知道什么是电磁波了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，体会其在物理学发展中的意义 7认识科学假说在物理学发展中的重大作用体会统一与对称思维方法在麦克斯韦电磁场理论中的应用体会实验验证在物理理论发展中的地位和作用,重点难点： 1.高压输电的原因及电损的分析 2
2、麦克斯韦电磁场理论的理解及电磁波的形成,课前自主学案,一、电能的生产 1生产电能的常用方法：利用一次能源产生的动力驱动涡轮机(如汽轮机、水轮机等)，涡轮机带动发电机_转动产生电能，再通过电线将_输送出去 2根据使用的一次能源的不同，电能生产可分为_力发电、_力发电、_力发电，_能发电等另外还有地热能、太阳能、潮汐能等都可以用来发电,转子,火,水,风,核,电能,二、电能的输送 1输电线路上的电损：输电线路上有电阻，电流在电线上流动会产生_，损失能量电热损失跟输电线上的_成正比，跟_的二次方成正比 2降低输电损耗的两个途径 (1)一个途径是减小输电线的_ (2)另一个途径是减小输电线中的_，由PU
3、I可知，当输送功率一定时，提高_可以减小输电电流,电热,电阻,电流,电阻,电流,电压,三、电能的利用与社会发展 _的广泛使用使全社会的生产力得以飞跃发展，引发了第一次产业革命_的使用又一次使得全社会的生产力得到了飞跃发展，引发了第二次产业革命，人类社会跨入了_时代 四、“场”概念的建立过程 在牛顿以前，没有接触的物体间发生相互作用有：“_作用”和“_作用”之争近距作用认为相互作用是通过一种中间媒介“_”来传递的万有引力定律的成功建立，并未发现“以太”,蒸汽机,电能,电气,近距,超距,以太,随着电磁学的发展，英国科学家法拉第根据实验事实，提出了电磁作用是“近距作用”的学说，认为在电荷或磁体周围存
4、在着“_”，场是一种_，又不同于实物，它可以相互渗透现代生活中，人们已经接受了“场”这种物质，它就存在于我们生活的空间，电视、手机、电脑等都在利用着这种物质,场,物质,五、麦克斯韦的预言 1麦克斯韦电磁理论：变化的电场在周围产生_，变化的磁场在周围产生_，均匀变化的电场(磁场)在周围产生_的磁场(电场)，非均匀变化的电场(磁场)在周围空间产生_的磁场(电场)振荡的电场(磁场)在周围空间产生_的振荡的磁场(电场),磁场,电场,变化,稳定,同频率,2电磁场：变化的电场在周围空间产生磁场，变化的磁场在周围空间产生电场于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，构成一个完整的整体，这就是_ 3电磁波：电磁场
5、由近及远地传播，形成_电场具有电场能，磁场具有磁场能，电磁场具有_能，电磁波的发射过程就是辐射_的过程，电磁波在空间传播，_就随之一起传播 4电、磁、光的统一：电磁波的传播速度等于光速，从而预言光也是电磁波,电磁场,能量,电磁,电磁能,电磁波,六、赫兹的求证 在麦克斯韦建立电磁场理论后20多年，年青的德国物理学家_第一次用实验证实了电磁波的存在他还测定了电磁波的波长、频率，得到电磁波的传播速度，证实了这个速度等于_速，还进一步证明，电磁波和其他的波一样，能产生_射、_射、干涉、衍射、偏振等，充分证实了麦克斯韦的电磁场理论,赫兹,光,反,折,七、电磁场理论的意义 “场”的理论的出现，很快就否定了
6、“_”学说，场本身就是物质，传播的过程根本就不需要其他的_作媒介，这也是电磁波与_波的最大不同电磁波的证实，推动了无线电的发展，电报、广播、电视、电脑的发明和应用，使人们在瞬息间就能知道世界各地发生的任何事情人类文明得到广泛传播，知识迅速普及,以太,物质,机械,核心要点突破,即时应用 (即时突破，小试牛刀),二、远距离输电问题的基本思路 1远距离送电电网结构图(如图431所示) 图431,即时应用(即时突破，小试牛刀) 2远距离输电线路的示意图如图432所示 图432,若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( ) A升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关 B输电线中的电流
7、只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定 C当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大 D升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压,三、麦克斯韦电磁场理论的理解 1理论的实验基础 实验装置如图433甲所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中串联的灯泡发光，说明线圈中产生了感应电流 图433,(1)如图乙所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关导体环的作用只是用来显示电流的存在 (2)在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的,2理论的理解 (1)变化的电场周围空间产生磁场 可结合电流的磁效
8、应理解，电流周围存在着磁场把电流看作是定向运动的电荷，电荷周围存在着电场，运动的电荷周围存在着变化(运动)的电场，因此说：变化的电场周围空间产生磁场 (2)变化的磁场周围空间产生电场 可结合电磁感应现象理解，闭合电路处在变化的磁场中会产生感应电流，电流是电荷的定向移动，是什么力量推动电荷定向移动呢？是环形电场因此说：变化的磁场周围空间产生电场,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 3关于电磁场理论，下列说法正确的是( ) A在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场 C均匀变化的电场周围一定产生变化的磁场 D周期性变化的电场
9、周围一定产生周期性变化的磁场 解析：选D.根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围才产生磁场，所以A错；而非均匀变化的电场产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，所以B、C错故选D.,课堂互动讲练,高压输电的计算,某变电站用220 V的电压送电，导线损失功率为输送功率的20%，若要使导线损失的电功率降为输送功率的5%，则输送电压应为多少？,【答案】 440 V,某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8104 W，电厂输出电压仅350 V，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输送，在输送途中，输电线路的总电阻为4 ，允许损失的功率为输送功率的5%，求用户所需
10、电压为220 V时，升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？,【精讲精析】 本题输送电能如图434所示， 图434,【答案】 18 121,【方法总结】 求解远距离输电问题的关键是：熟悉“交流发电机升压变压器输电线降压变压器用电户”这一过程，并画出这一过程的示意图，把需要的物理量都标在图中的相应位置上,下列关于电磁波的说法中正确的是( ) A只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波 B电磁波传播需要介质 C停止发射电磁波，发射出去的电磁波不能独立存在 D电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的,【思路点拨】 变化的电磁场由近及远向外传播就是电磁波 【精讲精析】 对电磁波的产生机制
11、及传播途径要搞清，如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，就不能产生新的电场(或磁场)，也就不能产生电磁波电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质，故应选D. 【答案】 D,变式训练 下列关于电磁波的叙述中，正确的是( ) A电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播 B电磁波在任何介质中传播速度均为3108 m/s C电磁波由真空进入介质传播时，波速不变 D电磁波不能产生干涉、衍射现象 解析：选A.电场、磁场相互激发并向外传播，形成电磁波，选项A正确电磁波只有在真空中波速为3108 m/s，在其他介质中均小于3108 m/s，选项B错光从真空进入介质，波速减小，所以选项C错电磁波具有波的一切性质，能产生干涉和衍射现象故选项D错,
