师:同学们,今天我们继续上科学课。上节课我们学习了风能转换成电能,那生活中还有哪些能量也能转换成电能呢?这节课我们就一起来探讨。大家看这张图片,波波和妍妍在书房,妍妍拿出一个手电筒,这个手电筒很神奇,没安装电池却能发光。波波好奇地问:“你的手电筒没有电池,怎么也能发光?”是呀,这究竟是为什么呢?这种手电筒叫什么呢?它叫手压式手电筒。那它是怎样发光的呢?老师今天也带来了这种手电筒,咱们一起来看看。
(老师按压把手,手压式手电筒发光)
师:大家看,手压式手电筒靠按压来提供电能从而发光。那它的原理是什么呢?同学们看,这是手摇式发电机,它与手压式手电筒的工作原理相似,我们可以通过手摇式发电机来体会手压式手电筒的工作原理。在正式操作前,我们先看看手摇式发电机的各部分结构。这是把手,这是导线,这是灯泡,这是磁铁,这是线圈。请同学们拿出自己准备的手摇式发电机。接下来看看它是怎样发电的。
(老师转动把手,演示发电过程)
师:当我们转动把手时,传送带带动线圈转动,磁铁周围有磁场,线圈在磁场中转动就产生了电流,点亮了小灯泡。通过刚才的演示,大家发现,转动发电机把手时,转动装置带动线圈在磁场中转动,利用电磁感应现象产生了感应电流,灯泡就亮起来了。不过,咱们班有同学提出了疑问,我们来听听。
生:通过刚才的演示,我发现灯泡忽明忽暗,这是为什么呢?
师:这位同学观察得很仔细。那对于这个现象,大家有什么猜想吗?
生:我觉得可能与转动把手的速度有关,会不会转动速度快一点,灯泡就亮一点呢?
师:瑞瑞同学提出了一个很有意思的猜想。那接下来我们就看看快速转动把手和慢速转动把手时,灯泡分别有什么变化。请同学们仔细观察实验现象,并做好记录。
(老师分别慢速、快速转动把手,展示灯泡变化)
师:好啦,实验做完了,哪位同学来说说自己的发现?
生:通过实验,我发现慢速转动把手时灯泡亮度较暗,我推测此时电能较小;快速转动把手时,灯泡亮度较亮,所以此时电能较大。
师:凡凡同学总结得很好。由此我们可以得出结论:慢速转动把手时,机械能较小,转换成的电能也小,灯泡较暗;快速转动把手时,机械能较大,转换成的电能也较大,灯泡较亮。通过上面的学习,相信大部分同学已经了解了手摇式发电机的发电原理。接下来我们分析三个问题:转动把手具有什么能量?灯泡能发亮,说明产生了什么能量?是什么能量发生了转换?
生:转动把手产生机械能,就像游乐园里的过山车;灯泡发光说明产生了电能。所以手摇式发电机的能量转换过程是由机械能转换成电能。
师:非常正确。了解了手摇式发电机,我们再来看看手压式手电筒的发光原理。我们压下手电筒的手柄后,会带动一个小齿轮转动,通过一组齿轮变速,最后的齿轮转速成倍增加,这个快速转动的齿轮带动内置的微型发电机发电,发出的电储存到小蓄电池内,有些产品用电容器代替,这样就能供手电使用一会或一段时间了。对比手压式手电筒和手摇式发电机,它们都是机械能转化为电能,不同之处在于手压式手电筒是通过按压开关提供机械能,手摇式发电机是通过转动把手提供机械能。那我们生活中的电是从哪里来的呢?
(展示水力发电站图片)
师:大家看,这是水力发电站,它是通过水能转换成电能。水占据地球大部分面积,具有取之不尽、用之不竭的特点。随着能源短缺和环境污染加重,水能这种可再生、清洁的能源受到关注。“水滴石穿”不仅体现了坚持不懈的精神,还说明了流动的水具有动力。奔腾的江河蕴藏着巨大能量,人们由此开始探究水能发电。水能发电就是利用水位差蕴含的势能生产电力。从能源角度看,水力发电是利用水力推动水轮机转动,将势能转变为机械能,再通过发电机组将机械能转变为电能。现实中的水电厂是将水能转换为电能的综合工程设施,包括一系列水电站建筑物和各种设备。一般来说,水力发电有几个基本流程:首先,汇集天然水流,形成水头,调节水流落差和流量;其次,将调节后的水流输送至水轮机,经水轮机与发电机联合运转,将水能转换为电能;最后,经变压器、开关站和高压输电线路等设备将电能安全平稳输入电网。
