高中物理選修3－2第五章《交變電流》

1、新人教版高中物理選修32第五章交變電流精品教案課題§5.1交變電流課型新授課課時1教學(xué)目的（一）知識與技能1使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。2掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。3理解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。（二）過程與方法1掌握描述物理量的三種基本方法（文字法、公式法、圖象法）。2培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。3培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的觀點認(rèn)識問題。重難點教學(xué)重點交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。教學(xué)難點交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。教學(xué)方法通過演示實驗，引導(dǎo)

2、學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析實驗教學(xué)過程教學(xué)過程教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】1.恒定電流的定義是什么？直流電的定義是什么？2.我們根據(jù)什么來定義直流電和恒定電流的？【新課教學(xué)】一、交變電流1.定義：2.試討論交變電流與恒定電流和直流電的區(qū)別是什么？二、交變電流的產(chǎn)生右圖為交流電發(fā)電機的示意圖，線圈所在磁場為勻強磁場，設(shè)矩形線圈ABCD以角速度繞oo' 軸、從線圈平面跟磁感線垂直的位置開始做逆時針方向轉(zhuǎn)動1開始時，線圈是否切割磁感線？線圈中感應(yīng)電動勢為多大？此時磁通量多大？方向怎樣？2.經(jīng)過時間t線圈轉(zhuǎn)過的角度為多大？，此時ab邊的線速度v方向跟磁感線方向夾角為多大 ，設(shè)ab邊的長度為l，

3、bd邊的長度為l'，線圈中感應(yīng)電動勢怎么計算？電流方向怎樣判斷？此時磁通量多大？方向怎樣？3.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過T/4時間，線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線平行的位置，t=/2，sint =1，ab邊和cd邊都垂直切割磁感線，線圈中感應(yīng)電動勢最大，用Em來表示，Em=NBS（怎樣得到的？）則線圈經(jīng)過任意位置時，感應(yīng)電動勢的瞬時值：e =Emsint，可見，線圈里產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是按正弦規(guī)律變化的。此時磁通量多大？方向怎樣？4.結(jié)合上述問題分析，在旋轉(zhuǎn)過程中磁通量的變化規(guī)律是怎樣的？和電動勢的變化規(guī)律有什么聯(lián)系？例題精析：一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t

4、的變化如圖所示。下面說法中正確的是 （ ）At1時刻通過線圈的磁通量為零Bt2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大Ct3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大三、交變電流的規(guī)律由上述分析可知，上述發(fā)電機的電動勢隨時間變化的基本規(guī)律：e =Emsint其中時間t從線圈和磁場垂直開始計時的，此時線圈產(chǎn)生的電動勢為 ，線圈中的磁通量為 ，線圈所在位置稱之為中性面。Em是個常數(shù)，表示電動勢可能達(dá)到的最大值，稱為電動勢的峰值，是 。由于發(fā)電機的電動勢按正弦規(guī)律變化，那么回路中的電流的電壓的變化規(guī)律怎樣？（提示根據(jù)閉合電路的歐姆定律分析）電流規(guī)律： 電壓規(guī)律

5、： 所以發(fā)電機的電動勢、電路中的電流與電壓的瞬時值與時間的關(guān)系可以用正弦曲線來表示，如下圖所示： 正弦交流電： 。思考：在線圈旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)，磁通量是怎樣變化的？感應(yīng)電動勢如何變化？如何用法拉第電磁感應(yīng)定律理解這個問題？能否畫出二者隨時間變化的圖像？例題精析：如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=2 T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動，角速度=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，線圈的總電阻R=40，試求：（1）感應(yīng)電動勢的最大值，感應(yīng)電流的最大值；（2）設(shè)時間t=0時線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式；（3）畫出感應(yīng)電流的瞬時值i

6、隨t變化的圖象；（4）當(dāng)t=30°時，穿過線圈的磁通量和線圈中的電流的瞬時值各是多大？（5）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，感應(yīng)電動勢的平均值是多大？四、幾種常見的交變電波形（結(jié)合交變電流的定義看下圖中的交變電流）小結(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題：1矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。2中性面的特點：線圈和磁場垂直，線圈不切割磁感線磁通量最大為m，但e=0。3從中性面開始計時，感應(yīng)電動勢瞬時值的表達(dá)式為e=NBSsint，感應(yīng)電動勢的最大值為Em=NBS。4. 矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，磁通量和電動勢隨時間的變化規(guī)律。

7、學(xué)生思考預(yù)習(xí)引導(dǎo)的兩個問題？（3分鐘）教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本完成1、2兩題（4分鐘）學(xué)生思考并討論右側(cè)的四個問題（10分鐘）學(xué)生分析解決練習(xí)一并總結(jié)思路（4）教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本完成填空（7分鐘）提示：結(jié)合課本的思考題學(xué)生小組間討論思考左側(cè)的問題及例題并闡述思路（5分鐘）學(xué)生通過幾種波形圖理解交變電流的含義（4分鐘）教師引導(dǎo)學(xué)生對本節(jié)進(jìn)行小結(jié)。（3分鐘）備注課外訓(xùn)練 1交流發(fā)電機的線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與中性面重合時，下列說法中正確的是 （ ）A電流將改變方向 B磁場方向和線圈平面平行C線圈的磁通量最大 D線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大2關(guān)于線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流，以下說法中正確的是 （ ）A線

8、圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動勢方向不變B線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向就改變一次C線圈平面經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要改變一次D線圈轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流方向都要改變一次3如圖所示，一個位于xOy平面內(nèi)的矩形線圈abcd，處在勻強磁場中，線圈的四個邊分別與x、y軸平行，當(dāng)線圈繞Ox軸勻速轉(zhuǎn)動到與xOy平面重合時，線圈中感應(yīng)電流方向為abcda，并且電流最大.那么關(guān)于磁場方向及線圈轉(zhuǎn)動方向（沿x軸負(fù)方向觀察），下述說法中正確的是A.磁場方向沿x軸正方向，線圈順時針轉(zhuǎn)動B.磁場方向沿y軸正方向，線圈逆時針轉(zhuǎn)動C.磁場方向沿z軸正方向，線圈逆時針轉(zhuǎn)動D.磁場方向沿y軸正方向，線圈順時針轉(zhuǎn)動4如圖所示，正方形線圈abcd繞對稱軸OO在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動次數(shù)n=120 mi