優(yōu)品課件之交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律

1、優(yōu)品課件 交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)1、知道正弦交流電是矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 產(chǎn)生的.知道中性面的概念.2、掌握交變電流的變化規(guī)律及表 示方法，理解描述正弦交流電的物理量的物理含義.3、理解正 弦交流電的圖像，能從圖像中讀出所需要的物理量.4、理解交 變電流的瞬時(shí)值和最大值，能正確表達(dá)出正弦交流電的最大值、 有效 值、瞬時(shí)值.5、理解交流電的有效值的概念，能用有效值做有 關(guān)交流電功率的計(jì)算. 能力目標(biāo)1、掌握描述物理規(guī)律的基本方法文字法、 公式法、 圖像法.2、培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、空間想象能力、立體圖轉(zhuǎn)化為 平面圖進(jìn)行處理問題的能力.3、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決處 理物

2、理問題的能力. 情感目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生愛國主義精神及為富民強(qiáng)國認(rèn)真學(xué)習(xí)的精神. 教學(xué)建議 教材分析以及相應(yīng)的教法建議 1、交流與直流有許多相似之處，也有許多不同之處.學(xué)習(xí)中我 們特別要注意的是交流與直流的不同之處，即交流電的特殊之處.這 既是學(xué)習(xí)、了解交流電的關(guān)鍵，也是學(xué)習(xí)、研究新知識(shí)的重要方法.在 與已知的知識(shí)做對(duì)比中學(xué)習(xí)和掌握新知識(shí)特點(diǎn)的方法， 是物理課學(xué)習(xí) 中很有效和很常用的方法. 在學(xué)習(xí)交變電流之前，應(yīng)幫助學(xué)生理解直流電和交流電的區(qū) 別.其區(qū)別的關(guān)鍵是電流方向是否隨時(shí)間變化. 同時(shí)給出了恒定電流 的定義大小和方向均不隨時(shí)間變化. 2、對(duì)于交變電流的產(chǎn)生，課本采取由感性到理性，由定性到定 量，

3、逐步深入的講述方法.為了有利于學(xué)生理解和掌握，教學(xué)中要盡 可能用示波器或模型配合講解.教學(xué)中應(yīng)注意讓學(xué)生觀察教材中的線 圈通過4個(gè)特殊位置時(shí)電表指針的變化情況，分析電動(dòng)勢(shì)和電流方向 的變化，使學(xué)生對(duì)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周中電動(dòng)勢(shì)和電流的變化有比較清楚的 了解.有條件的，還可以要求學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)，自己進(jìn)行分析 和判斷. 3、用圖像表示交變電流的變化規(guī)律，是一種重要方法，它形象、 直觀、學(xué)生易于接受.要注意在學(xué)生已有的圖像知識(shí)的基礎(chǔ)上，較好 地掌握這種表述方法.更要讓學(xué)生知道，交變電流有許多種，正弦電 流只是其中簡(jiǎn)單的一種.課本中用圖示的方法介紹了常見的幾種， 以 開闊學(xué)生思路，但不要求引伸. 4、在

4、這一節(jié)中學(xué)生要第一次接受許多新名詞，如交變電流、正 弦電流、中性面、瞬時(shí)回值、最大值（以及下一節(jié)的有效值）等等.要 讓學(xué)生明白這些名詞的準(zhǔn)確含義. 特別是對(duì)中性面的理解，要讓學(xué)生 明確，中性面是指與磁場(chǎng)方向垂直的平面.當(dāng)線圈位于中性面時(shí)，線 圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中通過中性面時(shí)，其中感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)方向要改變. 5、課本上介紹的交變電流的產(chǎn)生，實(shí)際上是正弦交流電的產(chǎn) 生.以矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)為模型，以線框通過中性面為 計(jì)時(shí)起點(diǎn)，得到電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間滿足正弦變化的交 6、課本將線框的位置與產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)起來，意圖是幫助 學(xué)生建立起鮮明的形象，把物理過程和描述它的物理規(guī)律對(duì)應(yīng)起 來

5、.教師可以通過一些問題的提問，幫助學(xué)生理解有關(guān)內(nèi)容，例如， 如果在線框轉(zhuǎn)到線框平面與磁感線平行時(shí)開始計(jì)時(shí)， 它產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) 隨時(shí)間變化的圖像應(yīng)是什么樣的？ 7、交流電的有效值、周期等概念的學(xué)習(xí)重在理解. 交流電的有效值概念是本章的重點(diǎn)， 也是難點(diǎn).課本中的交流電 有效值定義特別強(qiáng)調(diào)是從使電阻產(chǎn)生熱量等效這一方面來定義交流 電的有效值的.教材中直接給出了正弦交流電流的有效值與最大值的 關(guān)系式，但不要求證明，為了讓學(xué)生更好地理解和熟悉有效值，課本 上已經(jīng)指出，交流電壓表和電流表的示數(shù)都是有效值， 家用電器上的 標(biāo)稱也是有效值. 交流電的周期描述交流電的變化快慢. 在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，交流 電完成一次

6、完全變化.在實(shí)際生活中，經(jīng)常能見到的是交流電的頻 率.我國民用交流電的頻率是 50HZ在一些歐美國家，交流電的頻 率是60HZ 8交流電的最大值、有效值、周期和頻率都是描述交流電某一 方面的特性，而交流電的圖像卻可以全面反映某一交流電的情況.所 以，要求學(xué)生能夠從交流電的圖像中得到描述交流電的各個(gè)物理量. 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析以及解決辦法 1、重點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析及中性面的特點(diǎn). 2、難點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析. 3、疑點(diǎn)：當(dāng)線圈處于中性面時(shí)磁通量最大，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零.當(dāng) 線圈處于平行磁感線時(shí)，通過線圈的磁通量為零，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最 大.即，有最大值；，的理解. 4、解決辦

7、法： 通過對(duì)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的實(shí)物演示， 立體圖 結(jié)合側(cè)視圖的分析、特殊位置結(jié)合任一位置分析使學(xué)生了解交變電 通過側(cè)視圖分析線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向 之間關(guān)系，利用導(dǎo)體 切割磁場(chǎng)線方法來處理，使問題容易理解. 教學(xué)設(shè)計(jì)方案 交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律 教學(xué)用具：交流發(fā)電機(jī)模型、演示電流表 教學(xué)過程： 一、知識(shí)回顧 教師：如何產(chǎn)生感應(yīng)電流？ 請(qǐng)運(yùn)用電磁感應(yīng)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電機(jī)模型. 學(xué)生設(shè)計(jì)：讓矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng). 二、新課教學(xué)： 1、交變電流的產(chǎn)生 演示1:出示手搖發(fā)電機(jī)模型，并連接演示電流表. 當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表的指針隨著線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)而擺動(dòng), 線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周指針

8、左右擺動(dòng)一次. 表明電流強(qiáng)度的大小和方向都做周期性的變化，這種電流叫交流電. 2、交變電流的變化規(guī)律 投影顯示：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的四個(gè)過程. 分析：線圈be、da始終在平行磁感線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，因而不產(chǎn)生感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)，只起導(dǎo)線作用. （1）線圈平面垂直于磁感線（甲圖），ab、ed邊此時(shí)速度方向 與磁感線平行，線圈中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，沒有感應(yīng)電流. 教師強(qiáng)調(diào)指出：這時(shí)線圈平面所處的位置叫中性面. 中性面的特點(diǎn)：線圈平面與磁感線垂直，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最 小為零，感應(yīng)電流為零. （2）當(dāng)線圈平面逆時(shí)針轉(zhuǎn)過 時(shí)（乙圖），即線圈平面與磁感線 平行時(shí)，ab、ed邊的線速度方向都跟磁感線垂直，即兩

9、邊都垂直切 割磁感線，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈中的感應(yīng)電流也最大. （3）再轉(zhuǎn)過 （4）當(dāng)線圈再轉(zhuǎn)過 時(shí)，處于圖（丁）位置，ab、ed邊的瞬時(shí) 速度方向，跟線圈經(jīng)過圖（乙）位置時(shí)的速度方向相反，產(chǎn)生的感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)方向也跟在（圖乙）位置相反. （5）再轉(zhuǎn)過 線圈處于起始位置（戊圖），與（甲）圖位置相同， 線圈中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). 在場(chǎng)強(qiáng)為 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，矩形線圈邊長(zhǎng)為，逆時(shí)針繞中軸勻速 轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，從中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過時(shí)間.線圈中的感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)的大小如何變化呢？ 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度為，轉(zhuǎn)過的角度為，此時(shí)ab邊線速度 以磁 感線的夾角也等于，這時(shí)ab邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為: 同理，cd邊切割磁感線的

10、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： 就整個(gè)線圈來看，因ab、cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)方向相同，是串 聯(lián)，所以當(dāng)線圈平面跟磁感線平行時(shí)，即，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值； 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為： 可見在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是按正 弦規(guī)律變化的.即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向是以一定的時(shí)間間隔做周 期性變化. 當(dāng)線圈跟外電路組成閉合回路時(shí)，設(shè)整個(gè)回路的電阻為，則電 路的感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為表達(dá)式 . 感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式為，這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫 正弦式電流. 3、交流電的圖像 交流電的變化規(guī)律還可以用圖像來表示， 在直角坐標(biāo)系中，橫軸 表示線圈平面跟中性面的夾角（或者表示線圈轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過的時(shí)間 ）,縱 坐標(biāo)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) （感應(yīng)電流 4、交流發(fā)電機(jī) （1）發(fā)電機(jī)的基本組成 用來產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）. 用來產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極. （2）發(fā)電機(jī)的基本種類 旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)）. 旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)(磁極動(dòng)電樞不動(dòng)). 無論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子. 三、小結(jié)： 1、交流電