交變電流的教學(xué)設(shè)計方案

1、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律教學(xué)設(shè)計方案選用的教材：高中物理人教版第二冊（必修加選修），適用于高二年級第十七章交變電流第一節(jié)“交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律”的新課教學(xué)；教學(xué)目標(biāo)：1、知道交變電流和正弦式交變電流的定義；2、知道什么是中性面，中性面的特點(diǎn)；3、掌握正弦交變電流的產(chǎn)生原理；4、掌握正弦交變電流的變化規(guī)律和三角函數(shù)表達(dá)式；5、了解幾種常見交變電流的波形；6、了解交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造。教學(xué)重點(diǎn)：1、中性面的特點(diǎn)；2、正弦交變電流的產(chǎn)生原理；3、正弦交變電流的變化規(guī)律、圖象和三角函數(shù)表達(dá)式。教學(xué)難點(diǎn)：1、正弦交變電流的產(chǎn)生原理；2、正弦交變電流的變化規(guī)律、圖象和三角函數(shù)表達(dá)式。教學(xué)思路：1、本章所講

2、的是交變電流的知識，是前面學(xué)過的電和磁的知識的發(fā)展和應(yīng)用，并且與生產(chǎn)和生活有著密切的關(guān)系，有廣泛的應(yīng)用，在高中階段只對交流電的產(chǎn)生、描述方法、基本規(guī)律作等最必要的基本知識進(jìn)行講解，這些知識是已學(xué)過的電磁感應(yīng)的引伸，所以在教學(xué)過程中對開闊學(xué)生思路、提高能力是很有好處的；2、本章要講解的基本內(nèi)容有：交變電流的產(chǎn)生原理和變化規(guī)律、交變電流的特點(diǎn)、電能的輸送、變壓器的構(gòu)造和工作原理等；教學(xué)內(nèi)容：1、正弦交變電流的產(chǎn)生；2、正弦交變電流的變化規(guī)律；3、交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理。教學(xué)工具：手搖單相發(fā)電機(jī)、小燈泡、示波器、多媒體教學(xué)課件、示教用大的電流表等。教學(xué)手段：本節(jié)授課時采用了實(shí)驗(yàn)演示與數(shù)學(xué)推導(dǎo)相結(jié)

3、合的方法，特別是學(xué)生對交變電流在這之前沒有認(rèn)真認(rèn)識，對它只有一個模糊的概念，通過演示實(shí)驗(yàn)可讓學(xué)生對交流電的產(chǎn)生有一感性認(rèn)識，并對交流電的變化規(guī)律有更好的理解。教學(xué)方法可采用老師指點(diǎn)，學(xué)生自學(xué)、討論、推導(dǎo)總結(jié)，另方面也采用演示、觀察、分析、對比等，培養(yǎng)學(xué)生知識遷移、活學(xué)活用的能力。教學(xué)步驟：1、做演示實(shí)驗(yàn)一：通過演示實(shí)驗(yàn)一“模型發(fā)電機(jī)”得出交流電的定義，并用多媒體課件展示該實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對交變電流有一感性認(rèn)識，從而理解交變電流的定義；2、正弦交流電的產(chǎn)生原理：給出正弦交流電的定義：在交變電流中，電流隨時間按正弦規(guī)律變化的交變電流稱為正弦交變電流；將發(fā)電機(jī)模型通過圖片、多媒體課件等展示給學(xué)生，讓學(xué)生

4、對發(fā)電機(jī)有簡單的認(rèn)識；做課本演示實(shí)驗(yàn)二：閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時電流計指針的偏轉(zhuǎn)，讓學(xué)生對正弦交流電有更深的理解，并得出電流方向的改變位置；給出中性面的概念及其特點(diǎn)：a、概念：平面線圈垂直于磁感線時，平面線圈所處的位置即為中性面；b、特點(diǎn)：通過線圈的磁通量最大，線圈各邊都不切割磁感線，感應(yīng)電動勢為0；c、從分析演示實(shí)驗(yàn)二可得：線圈每次經(jīng)過中性面電流計指針偏轉(zhuǎn)方向改變一交，即：線圈每次經(jīng)過中性面電流方向改變一次；因而線圈轉(zhuǎn)動一周，線圈中的電流改變兩次；3、做演示實(shí)驗(yàn)三（并用多媒體課件展示）：用示波器測量低壓交流電給小燈泡供電時小燈泡兩端電壓的圖象，并從觀察示波器上的圖象得到：小燈泡兩端電壓

5、隨時間變化規(guī)律（波形圖）按正弦曲線變化；4、交變電流變化規(guī)律的推導(dǎo)：交變電動勢的瞬時值表達(dá)式的推導(dǎo)：（借助多媒體課件展示每一瞬時位置線圈的速度與磁場的關(guān)系）a(b)a(b)d(c)d(c)OVVB從中性面開始計時（圖中虛線位置），如圖單匝線圈abcd，設(shè)ab=cd=L，ad=bc=d，線圈以角速度繞垂直于磁場的對稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間t轉(zhuǎn)至圖中實(shí)線所示位置。（1）圖示時刻ab邊和cd邊電流的方向如何？ ab邊電流垂直平面向里，cd邊電流垂直平面向外；（2）ab邊和cd邊產(chǎn)生的電動勢是如何連接的？串聯(lián)的，因而回路總電動勢為兩邊產(chǎn)生的電動勢相加；（3）線圈轉(zhuǎn)過的角度與時間的關(guān)系：=t（

6、4）推導(dǎo)出右圖位置時的感應(yīng)電動勢e的表達(dá)式為：用線速度V表示：e2BLvsin2BLvsint2BSsint (V)；用角速度表示：eBLdsinBLdsintBSsint (V)；若線圈匝數(shù)為N，則感應(yīng)電動勢為eNBSsintEmsint(V)。5、正弦交變電流的變化規(guī)律：表達(dá)式：ie/RImsint(A)式中電流i是不同時刻的不同數(shù)值，叫電流的瞬時值；式是Im為電流所能達(dá)到的最大值，叫電流的最大值；電阻R流過正弦交變電流時其兩端電壓的表達(dá)式為：uUmsint(V)；6、正弦交變電流的電動勢e、電流i、電阻兩端電壓u隨時間變化的圖象：eOt正弦交流電電動勢隨時間變化規(guī)律圖象TiOt正弦交流電

7、電流隨時間變化規(guī)律圖象TuOt正弦交流電流過電阻R時，電阻兩端電壓隨時間變化規(guī)律圖象T7、介紹幾種交變電流及其波形圖：D、示波器中的鋸齒波掃描電壓B、電子計算機(jī)中的矩形脈沖電壓A、家庭電路中的正弦交變電流itC、激光通信中的尖脈沖電壓it8、發(fā)電機(jī)的構(gòu)造及工作原理：構(gòu)造：由轉(zhuǎn)子、定子、端蓋和軸承等部件構(gòu)成；定子由定子鐵芯、線包繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成；旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)：電樞轉(zhuǎn)動，磁極不動的發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)：磁極轉(zhuǎn)動，電樞不動的發(fā)電機(jī)；工作原理：由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，

8、使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流，因而交流發(fā)電機(jī)的工作原理是：線圈做切割磁感線從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。9、課堂小結(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題：矩形線圈在勻強(qiáng)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。從中性面開始計時，感應(yīng)電動勢瞬時值的表達(dá)式為eNBSsint，感應(yīng)電動勢的最大值為EmNBS。中性面的特點(diǎn)：磁通量最大為m，但e=0。10、課堂練習(xí)及課后作業(yè)：（1）課堂練習(xí)：線圈在如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，請標(biāo)出乙圖中a和d在不同位置時的電流方向（用點(diǎn)或叉表示）。如圖所示，若線圈ab邊長為20cm，bc邊長為10cm，磁感應(yīng)強(qiáng)度為10T，線圈轉(zhuǎn)動的角速度為4弧度/秒，線圈匝數(shù)為10匝，求：(1)感應(yīng)電動勢的最大值Em；(2)從中性面開始計時，寫出感應(yīng)電動勢的瞬時值方程；(3)當(dāng)經(jīng)過t=1/24秒時感電動勢為多大？若線圈電阻r=1,外電阻R=9，則此時線圈中感應(yīng)電流多大？答案：（1）EmNBS8（V），（2）e8sin4t (V),（3）e4（V），ie/(R+r)0.4（A）。（2）課后作業(yè)：教材練習(xí)一：第（1）、（2）題。教學(xué)設(shè)計理念：學(xué)生在高中對物理的學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)是現(xiàn)實(shí)的，有意義的，富有挑戰(zhàn)性的，本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)將有利于學(xué)生主動的進(jìn)行觀察、實(shí)