《交變電流》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、5.1 交變電流教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（ 1）、會(huì)觀察電流（或電壓）的波形圖，理解交變電流、直流的概念。（ 2）、分析線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周中電動(dòng)勢(shì)和電流方向的變化，能對(duì)交變電流的產(chǎn)生有比較清楚的了解，具有運(yùn)用基本原理解決新情況下問(wèn)題的能力。（ 3）、知道交變電流的變化規(guī)律及表示方法，知道交變電流的峰值、瞬時(shí)值及中性面的物理意義。2、過(guò)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(shí)解決物理問(wèn)題的能力。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)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(huì)運(yùn)

2、用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的重要性二、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。三、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。四、教學(xué)方法：演示法、分析法、歸納法。五、教學(xué)工具：手搖發(fā)電機(jī)、小燈泡、示教用的大電流計(jì)、多媒體六、教學(xué)過(guò)程：（一）復(fù)習(xí)引入新課演示 1：按圖 1 連接電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，觀察小燈泡的發(fā)光情況。師：電路中的電流方向從哪里流向哪里？電流方向是否隨時(shí)間改變？師：電路中的電流大小是否隨時(shí)間改變？學(xué)生回憶恒定電流知識(shí)回答。投影此電路的大致I-T 圖像：圖 1圖 2,簡(jiǎn)稱(chēng)直

3、流（ DC）。小結(jié)：（板書(shū)）大小和方向不隨時(shí)間變化的電流叫做直流電演示 2：課本 P31“做一做”圖 3實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了什么？學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，回答出電路中的電流方向和大小在交替變化。引出課題（板書(shū)課題）5.1 交變電流- 交變電流。（二）講授新課（板書(shū)） 1、交變電流（板書(shū)）（ 1）交變電流：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流(AC) 。投影：課本P31“演示”比較學(xué)生電源交流檔供給的電壓（或電流）的隨時(shí)間變化的波形。只要電路中的電流、 電壓或電動(dòng)勢(shì)的大小和方向隨時(shí)間變化就叫做交變電流。師：為什么矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈里能產(chǎn) 圖 4 生交變電流？投影：多媒體演示交流發(fā)電

4、機(jī)構(gòu)造示意圖。教師出示演示交流發(fā)電機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生（配合投影）觀察它的主要構(gòu)造。定子：永久磁體（只畫(huà)出兩級(jí)）。轉(zhuǎn)子：線圈（只畫(huà)出一匝） 。線圈的 AB 邊連在金屬滑環(huán)K 上，CD 邊連在滑環(huán) L 上；導(dǎo)體做的兩個(gè)電刷E、F 分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)滑環(huán)和電刷保持與外電路的鏈接。工作原理：線圈做切割磁感線從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。師：用多媒體課件投影課本圖5.1-3。當(dāng) ABCD 線圈在磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)方向的OO軸做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，哪些邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?生：AB 和 CD師：為了能更方便地說(shuō)明問(wèn)題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來(lái)分析。如何由立體圖畫(huà)出平面圖？生： AB 邊垂直直面向內(nèi)，

5、只看到A 端； CD 邊垂直直面向內(nèi)，只看到D端。師：在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過(guò)程中，AB 邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？A生：根據(jù)楞次定律判定， B 向 A ，整個(gè)線圈中的電流流向是DCBA 。BA從 E 電刷流到外電路。C師：在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過(guò)程中，AB 邊電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？DB生：根據(jù)楞次定律判定， A 向 B，整個(gè)線圈中的電流流向是ABCD 。D圖 5從 F 電刷流到外電路。師：正因?yàn)檫@兩種情況的交替出現(xiàn)，才在線圈中產(chǎn)生了交變電流。師：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中沒(méi)有電流？磁通量和磁通量的變化率有什么特點(diǎn)？生：甲和丙位置。磁通量最大；磁通量的變化率為零。師：轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大？磁通量

6、和磁通量的變化率有什么特點(diǎn)？生：乙和丁位置。磁通量為零；磁通量的變化率最大。師：若以E 流向 L 的電流為正，可否用描點(diǎn)作圖法大致畫(huà)出通過(guò)電流表的電流隨時(shí)間變化的曲線？生：在橫坐標(biāo)上標(biāo)出線圈達(dá)到甲、乙、丙、丁四個(gè)位置對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，以及對(duì)應(yīng)的值，用平滑曲線把各點(diǎn)連接起來(lái)。師：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大?生：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)（乙和?。?， AB 邊與 CD 邊的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(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。師：線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小?生：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)線圈平面跟磁感線垂直時(shí)（甲和丙）， AB 邊

7、和 CD 邊的速度方向都跟磁感線平行，即不切割磁感線，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。師：利用多媒體課件，投影出中性面概念：(1) 、概念：平面線圈垂直于磁感線時(shí)，平面線圈所處的位置即為中性面；（ 2) 、特點(diǎn)：通過(guò)線圈的磁通量最大，線圈各邊都不切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0；（ 3）、通過(guò)以上分析過(guò)程得出： 線圈每次經(jīng)過(guò)中性面電流表指針偏轉(zhuǎn)方向改變一次，即：線圈每次經(jīng)過(guò)中性面電流方向改變一次；因而線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，線圈中的電流改變兩次。（板書(shū)） 2、交變電流的變化規(guī)律設(shè)線圈平面從中性面開(kāi)始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，經(jīng)過(guò)時(shí)間 t，則線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為t，AB 邊的線速度 v 的方向跟磁感線方向間的夾角也等于t ，如右圖

8、所示。 設(shè) AB 邊長(zhǎng)為L(zhǎng)， BC 邊長(zhǎng) L ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B。12?師：這時(shí) AB 邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大AV1VVV 2DB圖 6生：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，eAB11·L2 sin t =112sin t=BLvsint = BL22BLL師：由于 CD 邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟AB 邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，且又是串聯(lián)在一起，那么整個(gè)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?生：由電動(dòng)勢(shì)的串聯(lián)規(guī)律， e=eAB+eCD=BL 1L2 sint師：以上分析的是一匝線圈，若線圈有n 匝時(shí)，相當(dāng)于 n 個(gè)完全相同的電源串聯(lián)，這時(shí)整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少？生：由電動(dòng)勢(shì)的串聯(lián)規(guī)律， e=nBL1L

9、2sint師：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)v 與 B 垂直時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，即： Em1 2=nBL L ，叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值；則上式可改為e= Em sin t ， 叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材，講一講感應(yīng)電流的峰值和瞬時(shí)值？生：根據(jù)閉合電路歐姆定律，感應(yīng)電流的最大值ImEm，感應(yīng)電流的瞬時(shí)值 i=I m =Rrsint。師：電路的某一段上電壓的瞬時(shí)值與峰值等于什么?生：根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值U m=I mR，電壓的瞬時(shí)值u=Umsint。（板書(shū)）電動(dòng)勢(shì)、電流與電壓的最大值和瞬時(shí)值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：最大值 ： Em=nBL1L2 （ 1）Em（2）U m=I m

10、R（3）I m=r瞬時(shí)值： e= Em sin t（ 4）Ri=Imsint（5）u=Umsint （ 6）師：從以上的電動(dòng)勢(shì)、電流和電壓的瞬時(shí)值數(shù)學(xué)表達(dá)式中看，電動(dòng)勢(shì)、電流和電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間成正弦規(guī)律變化。（用多媒體投影關(guān)系圖像）交流電的圖像e這種按正弦規(guī)律變化的交流電叫做正弦式交流電，簡(jiǎn)E m0t稱(chēng)正弦交流電。它是最簡(jiǎn)單、最基本的交流電，電力系統(tǒng)-Emuu m中多數(shù)用他。0t-umi在電子技術(shù)中也常遇到其它形式的交流電，如圖：Imt0-Im圖 9交流電的種類(lèi)：(1) 正弦交流電(2) 示波器中的鋸齒波掃描電壓(3) 電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖(4) 激光通信中的尖脈沖圖 8師：請(qǐng)同學(xué)們閱讀P

11、33“科學(xué)漫步” ：交流發(fā)電機(jī)。分清：轉(zhuǎn)子和定子；旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)。師：交、直流電在生活中常見(jiàn)到，它們能相互轉(zhuǎn)換嗎？生：能。如實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生電源、各種用電器所配有的電源適配器等，都是把交流電轉(zhuǎn)變成直流電的原件。（三）課堂小結(jié)1、什么是交流電？2從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為什么？感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為什么？3中性面有什么特點(diǎn)？（四）課堂練習(xí)1、下列表示交變電流的有（）iui00t0tt(A)(B)(C)ie0t0t(D)(E)2、交流發(fā)電機(jī)在t 時(shí)刻產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為e=Emsin t，下列措施中定能使其增大為原來(lái)的兩倍的方法有（）A 、只使匝數(shù)n 增大兩倍B 、只使磁感應(yīng)強(qiáng)度B 增大兩倍C、只使線圈面積S 增大兩倍D 、只使時(shí)間t 增大兩倍E、只使角速