高中物理日光灯原理教学教案.doc

高中物理日光灯原理教学教案

课题： 日光灯原理
课型：新授课
教学目标：
一、知识目标：1.知道日光灯的组成和电路图；2.知道日光灯管在点燃和正常工作时，对电压、电流的不同要求；3.知道启动器和镇流器的构造和工作原理。
二、能力目标：培养学生阅读及利用所学知识解决实际问题的能力。
三、情感目标：体会认识规律:实践→理论→实践。
教学重点：日光灯点燃时的瞬间高电压及正常发光时的低电压、弱电流的产生过程。即镇流器在电路中的作用。
教学难点：日光灯的工作原理。
教学方法：阅读+演示+讲解
教具：拆开的起动器、留有灯头的碎灯管、拆开的镇流器、投影仪、笔记本。
教学过程：
一、复习提问，引入新课
首先请同学们回答下面的问题：（投影仪出示）
1．什么叫自感现象？
2．自感电动势的作用是什么？
3．影响自感电动势大小的因素是什么？
学生回答，老师利用投影仪展示：
1．由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。
2．自感电动势的作用是阻碍其本身电流的变化。
3．影响自感电动势大小的因素是电流的变化率及线圈的自感系数。
引言：上节课我们学习了自感现象，这节课我们一起来学习自感现象的一个方面的应用——日光灯。（投影仪出示课题——日光灯原理）
二、新课教学
教师先让学生阅读课文，然后以边提问边讲解方式进行。
（一）日光灯的主要组成
日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成。
分别将灯管、镇流器、启动器的实物模型展示在投影仪上，对其结构及其原理进行讲解。
教师出示碎日光灯，如右图，向学生介绍灯管的构造及发光原理。
教师讲解：灯管内充有微量的惰性气体（如：氩）和稀薄的汞蒸气，两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光。
教师说明：①管内所充气体不同、管壁所涂的荧光粉不同，发光的颜色就不同；②日光灯开始点燃时，要激发汞蒸气导电需要一个高出电源电压很多的电压，而正常发光时，灯管的电阻变得很小（因为气体导电的电阻小），只允许通过不大的电流，这时要求加在灯管上的电压低于电源电压。
教师出示拆开的镇流器，如右图，向学生介绍镇流器的构造——是一个带铁芯的线圈，自感系数很大。
教师出示拆开的起动器，如右图，要求学生观察并总结启动器的主要构造：
启动器主要是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个是静触片，一个是由两个膨胀系数不同的金属制成的U形动触片。
教师演示双金属片受热弯曲的实验，同时讲述温度升高时，动触片与静触片接通的原理。
平常动触片与静触片之间不接触，有小缝隙，双金属片受热时，两金属片膨胀程度不同，下层的膨胀大一些，使U形动触片稍伸开一点，与静触片接触。
教师说明：启动器中与动、静触片并接的电容器只是起一个使动、静触片在分离时不产生火花，以免烧坏触点。即使没有电容器，启动器也能工作。
（二）电路连接
教师利用投影仪出示日光灯的电路连接图。如右图。
（三）日光灯的工作过程
引导学生分析并掌握日光灯工作的全过程。
1、K闭合，启动器的动、静触片先接通，后分离。
K闭合时，电源将电压加在起动器两极间，使氖气放电发出辉光，辉光产生热量使U形动触片膨胀伸长，与静触片接通。于是在镇流器线圈和灯管的灯丝间有电流通过。电路接通后，起动器的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两触片分离，电路自动断开。
2、启动器的动、静触片分离的瞬间，镇流器由于自感产生一个瞬时高压并与电源电压一起加在灯管的两灯丝间，使灯管中的汞蒸气导电，气体导电时发出的紫外线，使涂在管壁的荧光粉发出柔和的可见光。
3、日光灯启动后，镇流器由于自感作用使加在灯管上的电压低于电源电压，使灯管正常工作。
日光灯点燃后，只允许通过不大的电流。由于灯管正常工作时，因为是气体导电，电阻小，故要求加在灯管两端的电压不能太大（低于电源电压220V）。日光灯用交变电源供电，正常工作时，在镇流器中产生自感电动势阻碍电流变化，镇流器等效于一个大电阻并与一个小电阻（灯管）串联在220V的电源电压两端，使灯管两端所加的电压较小而正常工作。
教师引导学生总结镇流器在日光灯工作过程中的作用：
⑴启动时，产生瞬时高压。⑵正常工作时，降压限流。
要求学生思考下面的问题并作出回答。
问题1：日光灯的可见光是谁发出呢？是不是汞蒸气发出？
问题2：日光灯为什么能节电?
学生回答：
1．汞蒸气导电时发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光。不是汞蒸气发出。
2．日光灯由于靠离子导电，电阻很小，故电流的热效应很小，这样日光灯能节约电能。
三、巩固练习
1．如图所示，L是自感系数很大，直流电阻很小的线圈，电表的零刻度都在表盘的中央，且量程均较大，闭合电键S，各表的指针都偏向零刻度的右边，则在断开电键的瞬间，哪几个表指针偏向零刻度的左边？
A.A1表 B.A2表 C.A3表 D.V表 （ CD ）
2．在日光灯的连接线路中，关于启动器的作用，以下说法正确的是：
A.日光灯起动时，为灯管提供瞬时高压； （ C ）
B.日光灯正常工作时，起降压限流的作用；
C.起到一个自动开关的作用，实际上可用一个弹片开关代替(按下接通，放手断开)；
D.以上说法均不正确。
3．日光灯镇流器的作用是： （ BC ）
A．启动时限制灯管中电流；
B．启动时产生瞬间高压，点燃灯管；
C．工作时降压限流，使灯管在较低电压下工作；
D．工作时维持灯管两端有高于电源的电压，使灯管正常工作。
四、总结与扩展
这节课，我们学习了有关日光灯的知识，知道了日光灯的组成及其工作过程。在这节课中，我们需要特别理解的就是在日光灯工作过程中镇流器的作用：在日光灯启动时，由于发生自感现象产生瞬时高压；在日光灯正常工作时，由于发生自感现象实现对灯管的降压限流。望同学们在课后注意观察你周围的日光灯工作的情况，进一步理解镇流器和启动器的作用及日光灯的工作过程。
五、作业布置
完成本章后的习题。
板书设计：
日光灯原理
一、日光灯的主要组成
主要由灯管、镇流器、启动器组成。
二、电路连接

三、日光灯的工作过程
1． 2. 3.
镇流器的作用：
⑴启动时，产生瞬时高压。
⑵正常工作时，降压限流。