交变电流 教学设计.docx

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交变电流教学设计

3-2第5章交变电流

第一节交变电流

教学目标

1．知识与技能：

（1）使学生理解交变电流的产生原理；

（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；

2．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；

（4）让学生体验科学探究的过程：

“问题-猜想-探究-结论”；

3.情感、态度与价值观：

通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性并通过对变电流的变化规律的探究，让学生自己发现问题、解决问题，培养学生合作交流的能力，理论联系实际，激发学生学习物理的兴趣。

教学重点

1、中性面的特点；

2、正弦交变电流的产生原理；

3、正弦交变电流的变化规律、图象和三角函数表达式；

教学难点

1、正弦交变电流的产生原理；

2、正弦交变电流的变化规律、图象和三角函数表达式；

教学方法

分析法、归纳法、实验探究法

新课导入

设计一：

让一名同学客串一电视台的广播员，读一段我自己写的关于庄河市区及庄河高中停电的新闻，同学们都很意外，以为是真的，同学们就马上联想吃不上饭（因为食堂无法做饭），然后放假（高兴），问题来了，如果停电一周呢，后果是什么？

如果是一个月呢？

目的让同学们亲身感受交变电流对我们生活的影响有多么重要，如果没有电将给我们的日常生活带来多么大的影响，甚至是灾难。

所以同学们意识到电对我们的生活的影响是很大的，给我们的生活带来了很多的好处，我们处处离不开电。

那么是谁给我们带来的光明呢？

——特斯拉

特斯拉提出交流电是很容易就被人们接受的吗？

我们都知道任何一个新的理论或观点的提出都可能不易被人们接受，甚至遭到拒绝和阻挠，特斯拉也不例外，并且阻挠更大，因为他受到的阻挠是来自我们很伟大的科学家——爱迪生

设计二：

关于电流大战——视频（中央电视台cctv10的一个节目人物）

引出这节课的学习内容——交变流电，切入主题。

目的让学生们感受到一个新的事物或一个新的理论产生的过程是多么不容易的，科学家们的这种坚持真理，不畏惧的精神值得我们学习。

授课过程（交变电流）

预习案

一、交变电流的概念

请阅读教材“静摩檫力”标题下的内容，回答下列问题：

（1）什么是交变电流（AC）（简称交流电）？

大小和方向都随时间做周期性变化的电流

（2）什么是直流电流（DC）？

方向不随时间变化的电流

（3）做一道题加深直流电还是交流电的概念。

变式训练一：

1、下列哪些电流是交流电？

（）

探究案

【探究点一】交变电流的产生

1、发电机的构造及工作原理：

（教师介绍时间）

①构造：

由转子、定子、端盖和轴承等部件构成；

②旋转电枢式发电机：

电枢转动，磁极不动的发电机；

③旋转磁极式发电机：

磁极转动，电枢不动的发电机；

2、演示实验：

手摇发电机——学生演示（利用学生参与实验增加学生的学习热情，增加求知欲）当线框快速转动时，观察到什么现象?

引导学生通过观察实验，分析产生交变电流产生的原因。

3、小组谈论以下问题：

（1）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？

（2）线圈中感应电流的方向如何?

（3）当线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最大?

线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小?

（利用此图分析在具体的几个特殊位置分析感应电动势）

4、当线圈转到与磁场平行时磁通量是多少？

电动势是多少？

为什么？

5、利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念：

学生小组讨论:

中性面的特点。

最后找小组展示讨论的结果。

（让学生自己参与目的加深学生对这个知识点的理解）

引导学生观察实验，让学生自己分析出中性面的特点，并用自己的语言表述出来。

【探究点二】交变电流的变化规律

1、学生们观看fllash——关于交变电流形成的模拟动态图，（目的帮助学生们理解线圈在转动过程中）

2、推导正选交流电的规律（学生分组自己讨论推导、最后展示）

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?

（1）图示时刻ab边和cd边电流的方向如何？

（2）ab边和cd边产生的电动势是如何连接的？

（3）线圈转过的角度与时间的关系：

（4）推导出右图位置时的感应电动势e的表达式为：

（5）正弦交变电流的变化规律：

（6）正弦交变电流的电动势e、电流i、电阻两端电压u随时间变化的图象：

思考：

如果线圈是其它形状；或转轴在图2位置哪？

变式训练二：

一交流发电机在工作时电动势为e=Emsinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为

A．e=2Emsin（ωt）

B．e=Emsin（ωt/2）

C．e=Emsin2ωt

D．e=2Emsin2ωt

【探究点三】生活中的交变电流

1.生活中处处都离不开交流电，主要体现在衣食住行四大方面：

衣——做衣服时所用的电动缝纫机

食——做饭用的电饭锅比以前纯农家大锅

住——盖楼房所使用的大吊车比以前使用的纯人工造房子的，还有电梯的使用等

行——以前的徒步，牛车、马车等由现在电力火车，高铁等交通工具所替代

2.学生举例子说明生活中交变电流与我们生活密切相关。

训练案

1.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化规律如图所示下面说法中正确的是（）

A.T1时刻通过线圈的磁通量为零

B.T2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大

C.T3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最小

D.每当e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大

2.①线圈在如图甲所示的匀强磁场中匀速转动，请标出乙图中a和d在不同位置时的电流方向（用点或叉表示）。

②如图所示，若线圈ab边长为20cm，bc边长为10cm，磁感应强度为10T，线圈转动的角速度为4π弧度/秒，线圈匝数为10匝，求：

（1）感应电动势的最大值Em；

（2）从中性面开始计时，写出感应电动势的瞬时值方程；

（3）当经过t=1/24秒时感电动势为多大？

若线圈电阻r=1Ω,外电阻R=9Ω，则此时线圈中感应电流多大？

（4）线圈从中性面转过180度的过程中，电动势的最大值、平均值分别是多少？

（5）转动过程中磁通量的变化率最大值是多少？

4.已知长L1,宽L2的矩形线圈,在磁感应强度为B的磁场中，以恒定角速度ω逆时针转动。

当线圈平面处于与中性面夹角为0位置时开始计时，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势的表达式。

如图所示（只考虑单匝线圈）