高中物理-5.1 交變電流教學設(shè)計學情分析教材分析課后反思

教學設(shè)計5.1交變電流教學目標（一）知識與技能1．使學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)學生運用數(shù)學知識解決物理問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過實驗觀察，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)良好的學習習慣，體會運用數(shù)學知識解決物理問題的重要性教學重點、難點重點:交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。難點:交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。教學方法演示法、分析法、歸納法。教具手搖發(fā)電機、小燈泡、示波器、多媒體教學課件、示教用大的電流表教學過程（一）引入交變電流的概念開門見山：利用示波器分別接交流電和直流電，觀察波形，讓學生認識什么是交流電和直流電，并明確它們的判斷依據(jù)方向是否變化，跟蹤練習讓學生進行區(qū)分交流電和直流電。出示單相交流發(fā)電機，引導學生首先觀察它的主要構(gòu)造。設(shè)計意圖：通過比較取材于生活中常用的兩種形式的電流的波形，體現(xiàn)了從日常生活現(xiàn)象走向物理的教學理念，讓本節(jié)的知識環(huán)境不顯得過于陌生，有助于學生迅速構(gòu)建交變電流的概念，而圖像有利于提高學生對交變電流的感性認識，同時也為后面的學習做好鋪墊。

（二）交變電流的產(chǎn)生演示：將手搖發(fā)電機模型與小燈泡組成閉合電路。當線框快速轉(zhuǎn)動時，觀察到什么現(xiàn)象?首先做個演示實驗：先讓學生了解教學用發(fā)電機的基本構(gòu)造，然后將電流表連接到其的兩端，讓學生觀察指針的左右周期性的擺動。

其次，利用單匝的鐵絲框邊模擬，引導學生分析線圈轉(zhuǎn)動一周中電動勢和電流的變化，利用教科書交流發(fā)電機示意圖可設(shè)置如下問題：1.矩形線圈轉(zhuǎn)動過程中，哪些邊切割磁感線，即哪些邊會產(chǎn)生電動勢？

2.要求學生分別畫出甲、乙、丙、丁四中情況的前視圖，即將立體圖畫成平面圖;

3.在平面圖基礎(chǔ)上，分析線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中電流向哪個方向流動？在線圈由丙轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中的電流向哪個方向流動？電流在何處變向的?

4.當線圈轉(zhuǎn)到什么位置是線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中的電流最大？這些位置磁通量及磁通量的變化率等有什么特點?

該分析過程只是運用楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律這些基本原理解決新情境下的問題，難度不大，但是我覺得仍要給學生充足的時間進行判斷、分析；仔細體會線圈各個特殊位置的特點，為后面圖像理解做鋪墊。為什么矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時線圈里能產(chǎn)生交變電流？當abcd線圈在磁場中繞OO′軸轉(zhuǎn)動時，哪些邊切割磁感線?ab與cd。當ab邊向右、cd邊向左運動時，線圈中感應(yīng)電流的方向？沿著a→b→c→d→a方向流動的。當ab邊向左、cd邊向右運動時，線圈中感應(yīng)電流的方向如何?感應(yīng)電流是沿著d→c→b→a→d方向流動的。線圈平面與磁感線平行時，ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，此時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大。線圈轉(zhuǎn)到什么位置時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最小?當線圈平面跟磁感線垂直時，ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行，即不切割磁感線，此時感應(yīng)電動勢為零。利用多媒體課件，屏幕上打出中性面概念：（1）中性面——線框平面與磁感線垂直的位置。（2）線圈處于中性面位置時，穿過線圈Φ最大，但e=0,i=0。（3）線圈越過中性面，線圈中I感方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次。(三)交變電流變化規(guī)律交變電流電動勢瞬時值的推導。采用“問題串”形式提問BBvA(B)D(C)t=0θ1.線圈與中性面的夾角是多少？

2.ab邊的速度多大？

3.ab邊速度方向與磁場方向夾角多大？

4.ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大？

5.線圈中感應(yīng)電動勢多大？

推導出電動勢的瞬時值表達式，并畫出圖像；

eab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt此時整個線框中感應(yīng)電動勢多大?e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt做感應(yīng)電動勢的峰值，e叫做感應(yīng)電動勢的瞬時值。根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時值U=Umsinωt。電動勢、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：這樣處理有利于培養(yǎng)學生對復雜問題的研究，也有利于學生對導線切割磁感線時感應(yīng)電動勢求解問題的能力的提高。

推導I,u等的表達式。介紹其他形式的交變電流。幾種常見的交變電波形回扣：手搖發(fā)電機燈泡的閃亮。這個環(huán)節(jié)可以使學生理論聯(lián)系實際，對交流電有更深刻的認識和理解。

讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容，構(gòu)建知識框架，作業(yè)布置要有針對性，梯度。

設(shè)計意圖：通過學生自己的體驗，自己的總結(jié)，真正達到了檢驗學生課堂效果的目的。

（四）課堂小結(jié)和當堂檢測本節(jié)課主要學習了以下幾個問題：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．從中性面開始計時，感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式為e=NBSωsinωt，感應(yīng)電動勢的最大值為Em=NBSω。中性面的特點：磁通量最大為Φm，但e=0。3.交變電流的變化規(guī)律小結(jié)以學生的板書將本節(jié)內(nèi)容展示出來。當堂檢測：一臺發(fā)電機在產(chǎn)生正弦式電流。如果發(fā)電機電動勢的峰值為Em=400V，線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度為ω=314rad/s，試寫出電動勢瞬時值的表達式。如果這個發(fā)電機的外電路只有電阻元件，總電阻為2000Ω，電路中電流的峰值是多少？寫出電流瞬時值的表達式當堂檢測是最基本的交流電表達式表示，通過這個學生進一步理解應(yīng)用交變電流的表達式。第2課時：交變電流規(guī)律的具體應(yīng)用及圖像應(yīng)用。學情分析在學習交變電流之前，學生憑借自己的生活經(jīng)驗，知道用電器使用的是交流電，如日光燈、電視機、電飯鍋等。而在此之前學生認識了直流電的特點，并會應(yīng)用歐姆定律、焦耳定律等直流電的公式，會計算功率。學生初步具備了一些電磁感應(yīng)方面的能力，如能用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向，會用法拉第電磁感應(yīng)定律計算電動勢的大小等。學生學習直流電有一定的基礎(chǔ)，但是對交流的認識還只是局限于生活中的常見電器，比較膚淺，對兩種電流的區(qū)別不明確，本節(jié)采用實驗探究，小組討論，重點點撥的方法來解決這個問題，讓學生通過實驗直觀的感受到交變電流和直流電的區(qū)別，以便深刻記憶。對于交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律，用手搖發(fā)電機來說明，涉及到了兩條邊切割磁感線，需要討論兩條邊所產(chǎn)生電動勢的大小和方向，問題較復雜，所以在這一環(huán)節(jié)的設(shè)計上，把復雜的問題處理成若干個小問題，逐步解決，這樣設(shè)計，可降低教學的坡度，使學生能真正的自主探究，成為學習的主角。效果分析通過對交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律教材的認識和教學過程的設(shè)計，教學中以交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律概念的理解為基礎(chǔ)，結(jié)合學生的思維特點，充分發(fā)揮教師的主導作用，以實驗為主線，運用多媒體教學，把傳授知識、培養(yǎng)能力和滲透方法有機地結(jié)合在一起，目的在于全方位地培養(yǎng)學生。可達到以下效果：1.能夠使學生成為教學活動的主體，從而實現(xiàn)本節(jié)課的知識目標。2.能夠充分培養(yǎng)學生的實驗能力，發(fā)展學生學習物理的興趣。3.變規(guī)律的傳授過程為規(guī)律的探究過程能夠培養(yǎng)學生思維能力。4.從學生的角度講，本節(jié)課設(shè)計的起點較低，在概念本身難度很高的情形下，學生通過“問題串”鋪設(shè)臺階，運用前面所學的知識推導出相應(yīng)的一些公式，彌補了課本上的表述。不足之處：1.下午的時間，學生很困，思維不是很活躍，有部分學生沒有在探究過程中讓頭腦處于“激發(fā)態(tài)”。2.在課堂語言表述上，擔心學生的基礎(chǔ)，提示過多，語言有重復。教材分析交變電流是生產(chǎn)和生活中最常用到的電流，而正弦式交變電流又是最簡單和最基本的。正弦式交變電流產(chǎn)生的原理是基于電磁感應(yīng)的基本基礎(chǔ)，所以本章是前一章的延續(xù)和發(fā)展，是電磁感應(yīng)理論的具體應(yīng)用。另一方面，本節(jié)知識是全章的理論基礎(chǔ)，由于交變電流與直流不同，因此，它對各種元件的作用也不同。正因為交變電流的特殊性，才有了變壓器及其廣泛的應(yīng)用。所以，本節(jié)內(nèi)容有承上啟下的作用，教學重點是運用電磁感應(yīng)的基本知識，配合相應(yīng)的演示實驗，分析交變電流的產(chǎn)生過程，認識交變電流的特點及規(guī)律。根據(jù)教學大綱的要求，結(jié)合教材，本著把傳授知識、培養(yǎng)能力和滲透方法有機結(jié)合的原則，確定本節(jié)課的教學目標如下:1．知識目標(1)使學生理解交變電流產(chǎn)生的原理。(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確含義。(4)知道交流發(fā)電機的簡單構(gòu)造及種類。2．能力目標(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)學生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖的能力。3．德育目標培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的思想。三、教學重點和難點根據(jù)教學大綱，結(jié)合教材，確定本節(jié)課的教學重點和難點：重點：

交變電流產(chǎn)生的物理過程分析。難點：交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。教法分析為充分體現(xiàn)學生的學習主體地位，采用前蘇聯(lián)教育家馬赫穆托夫、列爾涅爾、斯卡特金等人所倡導的問題教學法。其基本程序是：提出問題——引導學生觀察實驗——啟發(fā)學生分析和解決問題。本節(jié)課共2課時，這是第1課時交變電流的產(chǎn)生原理及變化規(guī)律，第2課時是交變電流規(guī)律的具體應(yīng)用及圖像應(yīng)用。評測練習1.線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖示可知（）A、在A和C時刻線圈處于磁通量變化率最大位置

B、在A和C時刻穿過線圈的磁通量為最大

C、在B時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為π弧度

D、若從B時刻到D時刻經(jīng)過0.01s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次2.線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是ω，線圈中的感應(yīng)電動勢的峰值是Em，那么在任一時刻t感應(yīng)電動勢的瞬時值e為（）．若線圈電阻為Ｒ，則感應(yīng)電流的瞬時值Ｉ為（）．3.如右上圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=2T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω=200rad/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m.（1）感應(yīng)電動勢的最大值.（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式；4.矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)線圈ab邊長為20cm，ad邊長為10cm，磁感應(yīng)強度B=0.01T，線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/s，求：電動勢的最大值及對應(yīng)的線圈位置。5.如圖所示：匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180度時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢。課后反思學生高中階段物理的學習內(nèi)容應(yīng)當是現(xiàn)實的，有意義的，富有挑戰(zhàn)性的。交變電流的知識，既是前面學過的電磁感應(yīng)知識的拓展和延伸，又與生產(chǎn)和生活有著密切的聯(lián)系，具有廣泛的應(yīng)用，對于學生來說，學好這部分知識，既是對電磁感應(yīng)知識的深化和鞏固，又是理論聯(lián)系實際，學習現(xiàn)實生活中的物理知識。但是，本節(jié)課的難點是學生對于交變電流沒有形象的認識，只有一個模糊的概念，因此本人在這節(jié)課中充分采用了實驗演示、理論分析、數(shù)學推導相結(jié)合的方法，把抽象的概念形象化，把復雜的問題簡單化，充分使本節(jié)課的內(nèi)容有利于學生自主學習，發(fā)揮他們的主觀能動性。本節(jié)課成功之處：1．引課部分：利用示波器分別接交流電和直流電，觀察波形，讓學生認識什么是交流電和直流電，并明確它們的判斷依據(jù)。并讓學生進行練習區(qū)分交直流電。對于這個演示實驗現(xiàn)象，使學生對交變電流有了直觀認識。2．交流電的產(chǎn)生部分：首先做演示實驗：先讓學生了解教學用發(fā)電機的基本構(gòu)造，然后將電流表連接到教學發(fā)電機的兩端，讓學生觀察指針的左右周期性擺動。其次，我利用單匝的鐵絲框邊模擬，引導學生分析線圈轉(zhuǎn)動一周中電動勢和電流的變化，并利用教科書交流發(fā)電機示意圖對應(yīng)于線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的四個特殊位置。采用“問題串”的形式，由學生分析要研究線圈在這些位置的磁通量、電動勢和電流。學生分組討論后能夠逐漸的得出答案，充分體現(xiàn)出學生自主學習的過程。3.演示實驗不足的地方，通過flash動畫讓學生加深印象。4.回顧交流發(fā)電機燈泡閃亮環(huán)節(jié)，通過燈泡閃亮讓學生思考原因，進而加深對交流電的認識，并達到了前呼后應(yīng)的效果。本節(jié)課有待改進的地方：1．在實驗設(shè)施允許的情況下，手搖發(fā)電機演示交流電的實驗可以變成學生分組實驗，效果更好，學生興趣也更濃。2．給學生留的思考的時間不夠，當學生回答不出的時候，引導的有點快、急，講得還是顯得多，沉不住氣去等學生更多的思考。以上是我對本節(jié)課的思考與反思，不當之處請各位老師指正！課標分析《5.1交變電流》是新課標人教版