交变电流教学设计

　　一、 教学设计背景：

　　根据高中物理新课程的目标要求，根据立人教育的理念，高中物理要培养全体学生的科学素养和创新能力。要通过这节课的学习让学生学习物理学的基本概念，掌握物理学研究的基本技能，了解物理学的主要成就以及对社会发展的影响，并且要强调对学生科学探究能力、实践能力、自主学习能力的培养，要培养学生的学习兴趣，培养学生实事求是的科学态度和科学精神，培养学生的空间想象能力，抽象思维能力，培养学生应用数学知识综合解决物理问题的能力，训练学生科学的思维方法。

　　二、 学情分析：

　　学生在刚刚学习了电磁感应一个章节的课程，再来学习交流电一章。可以利用上章学过的法拉第电磁感应定律引导学生进行推导，得出感应电动势的瞬时值和最大值的表达式，进而根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式。在本节学生第一次接触到许多新名词，如:交流电、正弦交流电、中性面、瞬时值、最大值等.要让学生搞清楚这些名词的准确含义。

　　三、教材分析：

　　为了适应学生的接受能力，教材采取从感性到理性、从定性到定量逐渐深入的方法讲述这个问题。教材先用教具演示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交流电，以展示交流电是怎样产生的。并强调让学生观察教材图所示线圈通过五个特殊位置时，电流表指针变化的情况，分析电动势和电流方向的变化，这样学生就会对电动势和电流的变化情况有个大致的了解.然后让学生用右手定则独立分析线圈中电动势和电流的方向.这样能充分调动学生的积极性，培养学生的观察和分析能力。

　　四、三维教学目标：

　　知识与技能

　　1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。

　　2.掌握交变电流的变化规律及表示方法。

　　3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。

　　过程与方法

　　1.掌握描述物理量的三种基本方法(文字法、公式法、图象法)。

　　2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。

　　3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。

　　情感态度与价值观

　　培养学生理论联系实际的思想。

　　五、教学重点

　　交变电流产生的物理过程的分析

　　六、教学难点

　　交变电流的变化规律及应用

　　七、教学方法

　　教师启发、引导、实验，学生观察、分析、阅读教材、讨论、交流。

　　八、教学用品

　　多媒体课件、手摇交流发电机、灵敏电流计、交流发电机模型、示波器等

　　九、教学过程

　　教学过程教师活动学生活动教学意图

　　引入新课

　　新课讲授

　　新课讲授

　　新课讲授

　　小结：

　　出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造

　　(演示)将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路.当线框快速转动时，观察到什么现象? (演示)再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?

　　(提问)线圈里产生的是什么样的电流?请同学们阅读教材后回答

　　现代生产和生活中大都使用交流电.交流电有许多优点，今天我们学习交流电。

　　(演示)用示波器观察不同电压的图形

　　电流随时间按正弦函数规律变化的交变电流成为正弦交流电。正弦交流电视最简单、最基本的交变电流，有发电厂发出的电流就是正弦交流电。

　　正弦交流电的产生：

　　(提问)为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流?

　　(提问)当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?

　　(提问)当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何?

　　(提问)当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?

　　正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流。

　　(提问)当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大?

　　(提问)线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?

　　(1)中性面——线框平面与磁感线垂直位置.

　　(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但 =0.

　　(3)线圈越过中性面,线圈中I感方向要改变.线圈转一周,感应电流方向改变两次

　　设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω.经过时间t,线圈转过的角度是ωt,ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt,如右图所示.设ab边长为L1,bc边长L2,磁感应强度为B,这时ab边产生的感应电动势多大?

　　cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时整个线框中感应电动势多大?

　　若线圈有N匝时,相当于N个完全相同的电源串联,e=NBL1L2ωsinωt

　　令Em=NBL1L2ω

　　感应电动势的最大值：

　　Em= NBSω

　　e叫做感应电动势的瞬时值e= Em sinωt

　　请同学们阅读教材,了解感应电流的最大值和瞬时值.

　　电路的某一段上电压的瞬时值与最大值等于什么? 电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示:

　　1.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流.

　　2.从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωsinω t,感应电动势的最大值为Em=NBSω.

　　3.中性面的特点：磁通量最大为Φm，但e=0.

　　学生观察:

　　小灯泡一闪一闪的

　　学生观察:

　　电流表指针左右摆动

　　转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流

　　学生观察总结交流电的定义：大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流

　　学生对这个问题进行讨论

　　学生回答：ab与cd.

　　学生回答:感应电流是沿着a→b→c→d→a方向流动的

　　学生回答：感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的

　　学生回答：线圈平面与磁感线平行时,ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线,此时产生感应电动势最大

　　学生回答：当线圈平面跟磁感线垂直时,ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零。

　　学生利用数学知识推导：

　　eab=BL1vsinωt

　　=BL1· ωsinωt

　　= BL1L2sinωt

　　e=eab+ecd

　　=BL1L2ωsinωt

　　学生阅读后思考得出

　　根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值Im=

　　感应电流的瞬时值i=Imsinωt.

　　根据部分电路欧姆定律,电压的最大值Um=ImR,电压的瞬时值U=Umsinωt.

　　可有学生自己总结

　　培养学生的观察能力

　　培养学生的分析能力

　　培养学生的总结能力

　　培养学生认真观察分析，利用已经学过的知识进行温故知新

　　培养学生善于利用已知的条件进行探究分析

　　培养学生利用数学知识解决物理问题的能力

　　培养学生的阅读和分析能力

　　培养学生归纳总结能力

　　十、板书设计： 第二章 交变电流

　　§3-1交变电流

　　1、 交流电：

　　强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流.

　　2、正弦交流电的产生和表述：

　　感应电动势的瞬时表达式为：

　　.

　　感应电流瞬时值表达式：

　　.

　　外电路电压瞬时值表达式：

　　3、交流电的图像

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