安徽省淮北市濉溪縣高中物理 第五章 交變電流 5.1 交變電流教案 新人教版選修32

1、51 交變電流教學(xué)目標(biāo)（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(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過實(shí)驗(yàn)觀察，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，體會運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的重要性教學(xué)重點(diǎn)交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。教學(xué)難點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。教學(xué)方法演示法、分析法、歸納法。教學(xué)手段手搖單相發(fā)電機(jī)、小燈泡、

2、示波器、多媒體教學(xué)課件、示教用大的電流表教學(xué)過程（一）引入新課出示單相交流發(fā)電機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生首先觀察它的主要構(gòu)造。演示：將手搖發(fā)電機(jī)模型與小燈泡組成閉合電路。當(dāng)線框快速轉(zhuǎn)動時，觀察到什么現(xiàn)象?這種大小和方向都隨時間做周期性變化電流，叫做交變電流。 （二）進(jìn)行新課1、交變電流的產(chǎn)生為什么矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時線圈里能產(chǎn)生交變電流？多媒體課件打出（圖5.1-3）。當(dāng)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(dāng)ab邊向右、cd邊向左運(yùn)動時，線圈中感應(yīng)電流的方向？（沿著abcda方向流動的。）當(dāng)ab邊向左、cd邊向右運(yùn)動時，線圈中感應(yīng)電流的方向如何? （感應(yīng)電流是沿

3、著dcbad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(dāng)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，穿過線圈最大，但=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。2交變電流的變化規(guī)律設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是。經(jīng)過時間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度是t，ab邊的線速度v

4、的方向跟磁感線方向間的夾角也等于t，如右圖所示。設(shè)ab邊長為l1，bc邊長l2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，這時ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大?eab=bl1vsint = bl1·sint =bl1l2sint此時整個線框中感應(yīng)電動勢多大?e=eab+ecd=bl1l2sint若線圈有n匝時，相當(dāng)于n個完全相同的電源串聯(lián)，e=nbl1l2sint，令em=nbl1l2，叫做感應(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=umsint。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：3幾種常見的交變電波形（三）課堂

5、總結(jié)、點(diǎn)評本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題：1矩形線圈在勻強(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。2從中性面開始計(jì)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。3中性面的特點(diǎn)：磁通量最大為m，但e=0。（四）實(shí)例探究交變電流的圖象、交變電流的產(chǎn)生過程【例1】一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)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

6、值都為最大 交變電流的變化規(guī)律【例2】在勻強(qiáng)磁場中有一矩形線圈，從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的交變電動勢可以表示為e=emsint?，F(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來的2倍，試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動勢的峰值、交變電動勢的瞬時值表達(dá)式，畫出與其相對應(yīng)的交變電動勢隨時間變化的圖象。 分析物理圖象的要點(diǎn)：一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點(diǎn)”、看“截距”、看“面積”、看“拐點(diǎn)”，并理解其物理意義。二變：掌握“圖與圖”“圖與式”和“圖與物”之間的變通關(guān)系。三判：在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正確的分析和判斷。綜合應(yīng)用【例3】 如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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？6edbc3191f2351dd815ff33d4435f3756edbc3191f2351dd815ff33d4435f3756edbc3191f2351dd81