高中物理 4.1-4.2热机的发展与应用 电力和电信的发展与应用课件 新人教版选修1-2

高中物理 4.1-4.2热机的发展与应用 电力和电信的发展与应用课件 新人教版选修1-2内容摘要：

1、第四章 能源的开发与利用 一、热机的发展与应用 二、电力和电信的发展与应用 情境导入 课程目标 随着人们生活水平的提高 , 汽车进入了千家万户 , 为人们的生活带来了方便 , 你知道是什么给汽车提供动力的吗 ? 提示 : 内燃机。 1 . 了解蒸汽机发明与改进的基本过程 ,了解蒸汽机在机器制造和交通运输中的应用。 2 . 知道为克服蒸汽机的弱点而产生了内燃机 , 了解内燃机的发展与特点。 3 . 了解电力技术的发展与应用 , 了解电力技术对社会发展的影响。 4 . 了解电信的发展及其对社会发展的影响。 一 二 一、热机的发展与应用 1 . 蒸汽机的发明与改进 17 世纪末 , 法国工程师 巴本 2、 设计了单缸蒸汽机。 随后英国工程师萨弗里发明了 蒸汽泵 一种实用的蒸汽机 , 当时叫作 “ 矿工之友 ” , 用于矿井排水 , 但热效率太低。 1763 年 , 瓦特 在布莱克的启发下 , 弄清了纽可门机效率低的原因 , 在1763 年 5 月找到了一个简单有效的改进办法 : 在汽缸外单独加一个冷凝器 ,提高了蒸汽机的效率 , 使蒸汽机成为普遍应用于工业和交通运输业的万能动力机。 蒸汽机利用 热 来做功 , 这是人类利用自然力的一次大突破。 蒸汽机推动了整个人类的历史。 一 二 思考 蒸汽机是由瓦特发明的吗 ? 提示 :不是 ,第一个制造能用的蒸汽机的人是法国工程师巴本 ,而瓦特是在蒸汽机的改进 3、中作出了突出的贡献。 一 二 2 . 蒸汽机的广泛应用 蒸汽机应用于机械制造业 , 促使机械制造业逐渐成熟。 交通运输业是蒸汽机大显身手的领域。 1814 年 , 英国工程师 斯蒂芬逊造出了第一台具有实用价值的蒸汽机车。 隆隆的火车声标志着第一次工业革命的胜利完成。 蒸汽机在水上运输工具的应用 : 美国工程师 富尔顿 发明了以蒸汽为动力、用桨轮推进的汽船。 一 二 3 . 第 一次工业革命的社会影响 蒸汽机实现了 内能 向 机械能 的转换 , 使人类利用能源的方式发生了变化 , 给社会带来的变化也是革命性的。 ( 1 ) 人类的生活从以 农业 为基础转变为以 工业 为基础 , 自给自足的 自然经 4、济转变为生产与消费分离的 市场 经济。 ( 2 ) 人类生产活动的场所 , 从以农业和手工业的分散的 家庭 生产为主转变为以集中的 工厂 生产为主。 ( 3 ) 人类的生产、生活从以农村为中心转到以城市为中心 , 导致了人口的聚居和城市的发展 , 并产生了 服务业。 ( 4 ) 城市的发展促进了科学、技术、教育、文化事业的进步 , 人类社会进入了 工业 文明时代。 一 二 4 . 内燃 机的诞生和发展 1876 年 , 德国工程师 奥托 试制成功了第一台煤气内燃机 , 其技术指标完全达到了真正的动力机的要求。 自此 , 人类又有了效率更高的热机。 1883 年 , 德国工程师戴姆勒研制成功了第 5、一台以 汽油 为燃料的四冲程往复活塞式内燃机。 燃料的革新使内燃机成为一种功率大、体积小、重量轻、转速快、效率高的新式动力机。 内燃机的出现 , 引起了陆路运输史上的一场革命。 1885 年 , 戴姆勒 与另一名德国工程师 本茨 同时把汽油内燃机用作汽车的发动机 , 各自独立地发明了以汽油内燃机为动力的三轮汽车。 18 90 年 , 本茨制成了四轮汽油内燃机汽车 , 建立了奔驰汽车公司 , 诞生了一个新的产业 汽车 工业。 1903 年 , 美国工程师 莱特 兄弟发明了以汽油内燃机为发动机的飞机 , 从此 , 人类实现了飞上蓝天的梦想。 一 二 二、电力和电信的发展与应用 1 . 电力革命的科学 6、基础 奥斯特发现 电流的磁效应 , 奠定了 电动机 的物理学基础 , 而法拉第发现的 电磁感应定律 , 则奠定了 发电机 的物理学基础。 2 . 电力技术的发展与应用 ( 1 ) 1832 年 , 法国电器制造商皮克希制造出世界上第一台 发电机。 1866 年 , 德国科技企业家 西门子 制出了第一台 自激式发电机 , 使建造大容量发电机成为现实。 1885 年 , 美国的 威斯汀豪斯制成了实用的 变压器。 ( 2 ) 电力技术有力地带动了相关技术的发展 , 电力技术促进了 电力 工业和 电气设备 工业的发展 ; 带动了 材料工业 和 制造工艺 的发展 ; 带动了 控制技术 的发展 , 促 7、进了 科学理论 的发展。 一 二 3 . 电信的发展 早期的通信方式 :烽火台 、快马驿站、手势和旗语。 早期通信方式的缺点 : 不能 远距离 传送和 及时 传送。 电磁学的研究为电信息的应用提供了科学原理 , 指出了技术路线 , 于是电报、电话、无线电广播、电视等技术相继问世 , 迎来了电信的新时代。 1835 年 , 美国的 莫尔斯 发明了电报 , 使其成为人们生活中不可缺少的通信工具。 1875 年 , 贝尔 的实验成功了 , 世界上第一台实用电话机诞生了。 1891 年 , 美国人斯特罗齐尔发明了自动电话交换机 , 电话进入了普及阶段。 马可尼和波波夫利用电磁波通信的成功 , 开辟了 8、无线电 通信的新时代。 一 二 4 . 从电照明到家用电器 古代人以篝火、火把等原始形式照明 ; 后来人们发明了蜡烛、油灯、煤气灯等。 但这些照明灯具亮度低、光质差、寿命短 , 使用不便。 电力 为照明提供了新的能源 , 引起了灯具的革命。 1878 年 , 施旺 制成了真空白炽灯泡 , 爱迪生 找到了制作白炽灯丝的新材料 , 延长了灯丝的寿命。 后来改用金属钨当灯丝 , 寿命更长。 2 0 世纪 30 年代 , 荧光 灯诞生了 , 使照明灯具得到进一步的发展和完善。 一 二 思考 第一次工业革命与第二次工业革命的主要特征分别是什么 ? 提示 :分别是机械化与电气化。 一 二 5 . 电力技术与社 9、会发展 以电力技术为中心的第二次工业革命引起了广泛而深刻的社会变革 ,电力技术不仅改变了社会的 生产 方式 , 而且深刻地影响了人们的 生活 方式。 以 电力 的应用为特征的第二次工业革命 , 促进了资本主义社会生产力的极大提高 , 带来了资本主义经济的蓬勃发展。 一 二 6 . 基础科学与技术的关系 第二次工业革命中 , 新技术都是在新的 自然科学理论 直接指导下创造出来的 , 然后才运 用于生产实践。 自然科学引领生产技术 , 充分显示了科学技术对生产的指导作用。 电力技术革命的发展还表明 , 科学理论与相关技术的发展呈现 互动 的趋势。 电磁理论孕育了电力技术 , 电力技术的发展又催生了科学理 10、论。 7 . 科研形式的变化 在第二次工业革命过程中 , 社会实践提出了许多复杂的综合性科学研究课题。 这些课题需要较多的 仪器 、 设备 , 需要多 学科 的社会协作以及较多的研究经费。 伽利略、牛顿、法拉第式的 个人自由研究 已经不能适应这种需要 , 从而出现了一些大规模的 科学研究机构。 探究 一 探究 二 热机的发展与应用 问题导引蒸 汽机和内燃机在工作过程中 , 主要发生了怎样的能量转化 ? 内燃机与蒸汽机相比优点有哪些 ? 提示 :蒸汽机和内燃机在工作过程中 ,从能量转化的角度看 ,都是将内能转化为机械能的机器 ;同蒸汽机相比 ,内燃机是一种功率大、体积小、重量轻、转速快、效率高的新 11、式动力机。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 蒸汽机的发明、改进与应用 ( 1 ) 蒸汽机的概念 蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械 , 它是最早的热机 , 也是人类历史上发明的第一种动力机械。 蒸汽机利用热来做功 , 这是人类利用自然力的一次大突破 , 推动了整个人类的历史。 探究 一 探究 二 ( 2 ) 蒸汽机 的发展史 17 世纪末 , 法国工程师巴本设计了单缸蒸汽机。 17 世纪末 , 在法国之后 , 英国工程师萨弗里发明了蒸汽泵 , 又叫 “ 矿工之友 ” ,是一种实用的蒸汽机 , 但蒸汽的压力要求很高 , 常常导致锅炉爆炸。 1706 年 , 英国工程师纽可门研 12、制了一种新蒸汽机 , 对蒸汽的压力要求较低 , 加上其他方面的改进很快取代了萨弗里蒸汽机 , 不足的是效率低 , 只能做直线运动。 1765 年 , 瓦特总结了前人的经验 , 经过科学的分析论证 , 发明了一种具有独立冷却器的蒸汽机。 其关键性的突破就是在汽缸外加了一个冷凝器 ,使蒸汽机的效率提高了 2 3 倍。 探究 一 探究 二 1781 年 , 瓦 特又发明了带有齿轮和拉杆等机械联动装置的蒸汽机 , 将蒸汽机与工作机分离。 1782 年 , 瓦特把原来的单向汽缸改装成双向汽缸 , 并把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽改为高压蒸汽 , 大大提高了蒸汽机的效率。 至此 ,具有实用价值的现代蒸汽机才真正诞 13、生。 ( 3 ) 蒸汽机的广泛使用 新型蒸汽机的问世 , 使单一的工作机变成由动力机、传动机和工作机三个环节构成的机器体系。 于是 , 以蒸汽机为先导 , 以机器制造业为关键 , 它们带动了采矿、冶金、化工、交通运输等行业的技术革命 , 从而形成了以蒸汽动力为核心的综合技术群。 探究 一 探究 二 2 . 内燃机的诞生和发展 ( 1 ) 蒸汽机的局限性 蒸汽机是一种 “ 外燃机 ” , 其效率低 ; 蒸汽机笨重、庞大 , 安装使用不方便。 ( 2 ) 内燃机的发展史 内燃机是将内能转化为机械能的机器。 1 8 7 6 年 , 德国工程师奥托试制成功了第一台煤气内燃机 , 其技术指标完全达到了真正 14、的动力机的要求。 1 8 8 3 年 , 德国工程师戴姆勒研制成功第一台以汽油为燃料的四冲程往复活塞式内燃机。 在这以后 , 煤油内燃机、柴油内燃机相继问世。 探究 一 探究 二 ( 3 ) 内燃机的应用和意义 内燃机的优点 燃料的革新使内燃机成为一种功率大、体积小、重量轻、转速快、效率高的新式动力机。 应用 内燃机的出现 , 引起了陆路运输史上的一场革命 , 汽车工业由此诞生了。 内燃机的出现也引起了海上运输和铁路运输的革命 , 航空运输也随之开始了。 探究 一 探究 二 【例题 1 】 第一次工业革命的标志是 , 中心在。 解析 :第一次工业革命实现了从手工业到机器工业的转变 ,这场革命以 15、蒸汽机为标志 ,中心在英国。 答案 : 蒸汽机的使用 英国 题后反思 第一次工业革命的标志和英国工业革命开始的标志容易混淆 ,要注意区分。 探究 一 探究 二 电力和电信的发展与应用 问题导引电气技术的广泛应用 , 使城市的面貌发生了巨大的变化。 电灯使城市的夜晚亮如白昼 , 电车为城市居民提供了更加方便的出行服务 , 电梯使摩天大楼越建越高。 人类的生活已离不开电。 你还知道电力的哪些应用 ? 提示 :电话使相隔千里如同近在咫尺 ,吸尘器、洗衣机等电器的使用大大减轻了繁重的家务劳动 ,电影和电视丰富了人们的业余生活等。 探究 一 探究 二 名师精讲1 . 电机的发展历史 ( 1 ) 电动机和发电机统称为电机。 ( 2 ) 1820 年 , 奥斯特发现电流的磁效应 , 首先揭示了电与磁之间的密切联系 , 奠定了电动机的物理学基础。 ( 3 ) 1821 年 , 法拉第的 “ 电动机 ” 向人们展示了电的应用前景。 ( 4 ) 1834 年 , 德国物理学家雅可比 用电磁铁做转子 , 制成了第一台实用的电动机。 18 38 年 , 他制成了功率更大的电动机 , 并成功地推动了小船的航行。 ( 5 ) 1831。