第13课从蒸汽机到互联网教案

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二次备课
机。
就在法拉第发现电磁感应原理的第二年,受法拉第发现的启示,法国
人皮克希应用电磁感应原理制成了最初的发电机。皮克希的发电机是在靠近可以
旋转的 U 形磁铁(通过手轮和齿轮使其旋转)的地方,用两根铁芯绕上导线线
圈,使其分别对准磁铁的 N 极和 S 极,并将线圈导线引出。这样,摇动手轮使磁
铁旋转时,由于磁力线发生了变化,结果在线圈导线中就产生了电流。为了使电
考,认为雷电可能是一种放电现象,它和在实验室产生的电在本质上是一样的。于是,他写了一篇名叫
《论天空闪电和我们的电气相同》的论文,但没被认同。他决心用事实来证明一切。
1752 年 6 月的一
天,阴云密布,电闪雷鸣,一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子一道,带着上面装有一个金属
杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高举起风筝,他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大,风筝很快
170 米。
知识讲授
一、“蒸汽时代”的到来:
1、背景:
(1) 17世纪末,英国取得了资产阶级革命的胜利,为经济发展扫清了障碍; (2)18 世纪,随着工场手工业的发展,应用机器进行生产成为可能;
(3)科学技术为生产的发展提供了许多发现和发明。 第一台成功运作的蒸汽机
(1705 年,纽科门制造了第一台成功运作的蒸汽机。
驱动不同机器。
2、瓦特改良蒸汽机: ( 1)改良经过:
①单动式蒸汽机: 18 世纪 60 年代,瓦特制成装有冷凝器的单动式蒸汽机,大
大提高了蒸汽机的功率;
②联动式蒸汽机: 18 世纪 80 年代,又制造了联动式蒸汽机,采用曲柄机构, 使往复的直线运动转变为旋转运动。真正意义上的瓦特蒸汽机终于制成,并在
1.知识与能力 : (1)识记三次工业革命过程中代表性的发明( 2)理解“蒸汽时代” 、“电气时 代”和“信息时代”到来的必然性,科学技术的进步对推动社会发展的巨大作用 ( 3)以蒸汽机、电动机和网络技术的发明和发展说明科学技术进步对人类的意义 ( 4)探究科学思想与科学发展之间的关系。 2.过程与方法: 通过回顾引导学生理解本课的相关知识,探究科技革命对社会发展与进步的 巨大作用。比较三次工业革命在内容和意义上的异同,认识他们之间的关系。 3.情感态度与价值观: ( 1)认识电力的发现与发展是几代科学家努力的结果,树立继承发扬人类优 秀文化成果的观念。 ( 2)社会的发展需要技术革命,科技是第一生产力,是推动人类社会发展的 终极动力。
3、瓦特蒸汽机问世的意义:
( 1)解决了工业发展中的动力问题,社会化大生产逐渐形成。自此以后,只要有煤作燃料开动蒸汽
机,就可根据需要建立工厂,不再受河流的限制。在工业化进程中,形成了许多工业城市,英、法、美
等国成为工业国家。
(2)促使工业革命轰轰烈烈地展开,出现了发明和使用机器的热潮。如美国人富尔顿于
就被放上高空。刹那间,雷电交加,大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线,父子俩焦急的期
待着,此时,刚好一道闪电从风筝上掠过,富兰克林用手靠近风筝上的铁丝,立即掠过一种恐怖的麻木
感。他抑制不住内心的激动,大声呼喊: “我被电击了! ”后来,富兰克林用雷电进行了各种电学实验,
证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。为了防止雷电的危害,他制成了一根实用
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第二十一章 文明施工及环境保护措施
贡献,人们把电压的计量单位叫做伏特。伏特经过反复实验,终于发明了被后人称做“伏特电堆”的电 池,这就是在铜板和锌板中间夹上卡纸和用盐水浸过的布片,一层一层堆起来的蓄电池。这种电池,今 天仍然在使用着。
2、电力成为工业发展的主要动力:
( 1)发电机和电动机的完善和改进;
室,进
入茫茫太空,以 28000 千米 /小时的速度绕地球运行。人类第一次太空行走成功了!
1984 年 2 月 7 日,两名美国宇航员,当他们从航天飞机
“挑战者”号中自由飞出后,首次成为两颗
人体卫星。这一由宇航员布鲁斯 -麦坎德利斯和罗伯特 -L-斯图尔特创造的奇迹,是对一种可保证人类在太
空中随意工作的装置的试验。麦坎德利斯首次解开系绳在太空行走了
瓦特的蒸汽机是科学史上划时代的成就,蒸汽机大大促进了机器的运用和工厂的生产,使工业技术 的变革出现了新的飞跃。
瓦特出生于苏格兰,在格拉斯哥大学实验室当实验员时,负责修理纽科门蒸汽机,他勤奋好学,善
于钻研。他生活在工业革命刚刚开始的时代,每一项新的技术革新,都受到他的密切注视。
从 1766 年开始,在三年多的时间内,瓦特解决了材料和工艺等方面的种种困难,终于在
教学重难点
重点: 蒸汽机的发明和电气技术的应用对社会发展的作用。 难点: 第二次工业革命开辟的时代被称为“电气时代”的原因。
学情分析
页脚内容 1
学法指导
第二十一章 文明施工及环境保护措施
人文材料
富兰克林与避雷针
本杰明·富兰克林( 1706— 1790)是美国独立战争时期著名的思想家,同
时也是一名杰出的科学家。 18 世纪以前,人们普遍相信雷电是上帝发怒的说法。富兰克林经过反复思
1807 年发明
“萨凡纳”号轮船、 1814年英国人史蒂芬孙发明蒸汽机车等。
瓦特蒸汽机应用于运输业中,导致蒸汽轮船和机车出现,交通运输业发生了彻底变化,人们的交往
更加方便,经济和文化联系也日益密切。
( 3)推动人类社会由此进入“蒸汽时代” 。蒸汽机是工业革命时期最伟大的发明。蒸汽机的广泛利
用,使英国到处建立起大工厂。 19 世纪三四十年代,蒸汽机在欧洲和北美被广泛采用。那些高耸入云的 烟囱,喷出缕缕烟雾,庞大的厂房,发出隆隆的轰鸣,打破了原来中世纪田园生活的恬静──历史已跨 进了一个新的时代。
1965 年 3 月 18 日前苏联发射的“上升 2”号飞船进入轨道后,在飞船绕地球飞行第二圈后不久,宇 页脚内容 2
第二十一章 文明施工及环境保护措施
航员列昂诺夫打开通向气闸室的内舱盖,让气闸室充气,然后进入气闸室,穿好舱外活动航天服,并对
它的密封性能进行了检查,随后逐渐让气闸室降低气压,最后,列昂诺夫打开气闸室外盖,走出气闸
1785 年运用于工厂生产,在后来应用到运输业中。
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③蒸汽机的改进:增加可自动调节蒸汽机速率的装置。
二次备课
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第二十一章 文明施工及环境保护措施
( 2)主要用途:除用作提水外,还可以带动车床、织布机等,适应不同工厂的需要。此后,纺织 业、采矿业、冶金业、造纸业等工业部门,都先后采用蒸汽机作为动力。
的避雷针。他把几米长的铁杆,用绝缘材料固定在屋顶,杆上紧拴着一根粗导线,一直通到地里。当雷
电袭击房子的时候,它就沿着金属杆通过导线直达大地,房屋建筑完好无损。
1754 年,避雷针开始应
用。
人文课堂
教学过程
导入新课
2008 年 9 月下旬,我国自主研制的神舟七号飞船带着三名宇航员顺利升空,我国宇航员首次走出机 舱,漫游太空,开创了我国航天史上的新纪元。
。但这两种电动机都没有多大商业价值,
用电池作电源,成本太大、不实用。
圆周运动,这样就可以驱动其他的机器工作。他也因此获得了第二个专利。接着,为了进一步提高蒸汽
机的效率,增大蒸汽机的动力,瓦特对汽缸本身进行了分析和研究。
1782 年,瓦特试制出了一种带有双
向装置的新汽缸,把原来的单向汽缸组装成双向汽缸,并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽改为高压蒸
汽,他也因此取得第三个专利。
1769 年生产
了改进型的蒸汽机。这一年,瓦特以发明分离冷凝器,获得他在革新纽科门蒸汽机的过程中的第一个专
利。但这种蒸汽机仍不够理想,主要问题是无法克服纽科门蒸汽机只能做往返运动的缺点,这就不能使
蒸汽机变成能带动各种工作机的原动机。
1781 年,瓦特研制出了一套齿轮联动装置,凭借这套装置他终
于把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动,将蒸汽机的动力臂由原来的直线运动改为连续均匀的
的这项发明而益发驰名。于是,德国以西门子公司为核心,大力研制各种发电机,从而使电力工业得到
了迅速的发展。
电动机的发明和改进: 1821年英国科学家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。最先制成电动
机的人,据说是德国的雅可比。他于
1834 年前后成了一种简单的装置,美国的达文波特也成功地制出了
驱动印刷机的电动机,印刷过美国电学期刑《电磁和机械情报》
一种大气压力蒸汽机,主要用于矿井抽水,但它们都存在明显缺陷,不能作为动
力机普遍安装。随着工业革命的开展,大规模的工厂一个接一个建造起来,但这
时的动力主要是利用河流里的水力,在这方面,有很多缺点,因为工厂都必须建
在河流湍急的偏僻的山谷等处。这些地区交通不便,而且远离原料产地和销售市
场,动力问题成为摆在人们面前的急迫问题。人们都希望找到便捷可用的动力,
发电机的发明和改进:英国科学家法拉第于
1831 年发现了电磁感应原理。这一在人类社会发展过程
中起到重要作用的原理是说: “当磁场的磁力线发生变化时,在其周围的导线中就
会感应产生电流。 ”法拉第曾煞费苦心,通过研究和反复实验,终于发现了这一影 响巨大的科学原理,而且他确信,利用此原理肯定能制造出可以实际发电的发电
第二十一章 文明施工及环境保护措施
第 13 课 从蒸汽机到互联网
主讲教师: __________ 编写:陈向行
课时: 2
序号 37-38
人文素 养
目标 导航
二次备课
课标要求
以蒸汽机的发明和电气技术的应用等为例,说明科学技术进步对社会发展的 作用;以网络技术为例,理解现代信息技术对人类社会的影响。
三维目标
发电机。
1867 年,德国发明家韦纳·冯·西门子对发电机提出了重大改进。
他认为,在发电机上不用磁铁(即永久磁铁) ,而用电磁铁,这样可使磁力增强,
产生强大的电流。西门子用电磁铁代替永久磁铁发电的原理是,电磁铁的铁芯在
不通电流时,也还残存有微弱的磁性。当转动线圈时,利用这一微弱的剩磁发出
电流,再反回给电磁铁,促使其磁力增强,于是电磁铁也能产生出强磁性。西门
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第二十一章 文明施工及环境保护措施
广,他不仅发了财,而且被人们誉为“发电机之父”
。有些人看到古拉姆发明发电机获得成功,也想对发
电机进行改进从而制造出更先进的发电机。在这些人中,就有德国的西门子公司研究发电机的工程师阿
特涅。他发明了古拉姆发电机不同的线圈绕线方式,制成了性能良好的发电机。西门子公司由于阿特涅
纽科门机的缺陷:热量
浪费太大,效率不高;只有简单的往复式线性运动。 ) 很早以前,就有人设想把蒸汽作为动力使用,但真正把蒸汽动力用于生产,
却是 17 世纪末以后的事情。 1698 年,托马斯·萨夫里发明了蒸汽唧筒,用于抽干
矿井里的水。 18 世纪初,铁匠 T.纽科门在改进萨里夫蒸汽机的基础上,制造了
流方向保持不变,皮克希想出了一个巧妙的办法:在磁铁的旋转轴上加装两片相
互隔开成圆筒状的金属片,由线圈引出的两条线头,经弹簧片分别与两个金属片
相接触。另外,再用两根导线与两个金属片接触,以引出电流。这个装置,就叫
做整流子,在后来的发电机上仍得到应用。
皮克希发明的这种发电机在世界
上是首创,当然也有其不足之处。需要对它进行改进的地方,一是转动磁铁不如
子的新型发电机问世后不久,
意大利物理学家帕其努悌于 1865 年发明了环状
发电机电枢。这种电枢是以在铁环上绕线圈代替在铁芯棒上绕制的线圈,从而提
高了发电机的效率。
到了 1869 年,比利时学者古拉姆在法国巴黎研究电学
时,根据帕其努悌的设计方案,兼采纳了西门子的电磁铁式发电机原理进行研
制,于 1870 年制成了性能优良的发电机。古拉姆发电机的性能好,所以销路很
转动线圈更为方便灵活;二是通过整流子可以得到定向的电流,但是电流强弱还
是不断变化的。为改变这种情况,人们采用增加一些磁铁和线圈数量,并稍微错
开地将变化的电流一起引出的办法,使输出电流的强度变化控制在一定的范围
内。 从皮克希发明发电机后的 30 多年间,虽然有所改进,并出现了一些新发
明,但成果不大,始终未能研制出能输出像电池那样大的电流,而且可供实用的
(4 )加强了世界各地的联系,使世界日益成为一个整体。
二、电气革命的出现:
1、科学家对电的不懈研究: (要渲染科学家的追求精神) ( 1) 18世纪美国科学家富兰克林造出避雷针 ( 2) 19世纪初意大利科学家伏特发明电池 【备课资料】伏特发明电池:
汽车上的蓄电池又叫做“伏特电堆” ,是一个叫亚历山德历·伏特的意大利人发明的。为了纪念他的
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