高中物理選修3－2第五章《交變電流》

1、新人教版高中物理選修32第五章交變電流精品教案課題§5.1交變電流課型新授課課時(shí)1教學(xué)目的（一）知識(shí)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(shí)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。（二）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)生觀(guān)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(shí)解決物理問(wèn)題的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的觀(guān)點(diǎn)認(rèn)識(shí)問(wèn)題。重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)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)方法通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)

2、學(xué)生觀(guān)察現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】1.恒定電流的定義是什么？直流電的定義是什么？2.我們根據(jù)什么來(lái)定義直流電和恒定電流的？【新課教學(xué)】一、交變電流1.定義：2.試討論交變電流與恒定電流和直流電的區(qū)別是什么？二、交變電流的產(chǎn)生右圖為交流電發(fā)電機(jī)的示意圖，線(xiàn)圈所在磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，設(shè)矩形線(xiàn)圈ABCD以角速度繞oo' 軸、從線(xiàn)圈平面跟磁感線(xiàn)垂直的位置開(kāi)始做逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)1開(kāi)始時(shí)，線(xiàn)圈是否切割磁感線(xiàn)？線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？此時(shí)磁通量多大？方向怎樣？2.經(jīng)過(guò)時(shí)間t線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為多大？，此時(shí)ab邊的線(xiàn)速度v方向跟磁感線(xiàn)方向夾角為多大 ，設(shè)ab邊的長(zhǎng)度為l，

3、bd邊的長(zhǎng)度為l'，線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)怎么計(jì)算？電流方向怎樣判斷？此時(shí)磁通量多大？方向怎樣？3.當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)T/4時(shí)間，線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線(xiàn)平行的位置，t=/2，sint =1，ab邊和cd邊都垂直切割磁感線(xiàn)，線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，用Em來(lái)表示，Em=NBS（怎樣得到的？）則線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)任意位置時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值：e =Emsint，可見(jiàn)，線(xiàn)圈里產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是按正弦規(guī)律變化的。此時(shí)磁通量多大？方向怎樣？4.結(jié)合上述問(wèn)題分析，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中磁通量的變化規(guī)律是怎樣的？和電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律有什么聯(lián)系？例題精析：一矩形線(xiàn)圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線(xiàn)圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t

4、的變化如圖所示。下面說(shuō)法中正確的是 （ ）At1時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零Bt2時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的絕對(duì)值最大Ct3時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時(shí)，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大三、交變電流的規(guī)律由上述分析可知，上述發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的基本規(guī)律：e =Emsint其中時(shí)間t從線(xiàn)圈和磁場(chǎng)垂直開(kāi)始計(jì)時(shí)的，此時(shí)線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 ，線(xiàn)圈中的磁通量為 ，線(xiàn)圈所在位置稱(chēng)之為中性面。Em是個(gè)常數(shù)，表示電動(dòng)勢(shì)可能達(dá)到的最大值，稱(chēng)為電動(dòng)勢(shì)的峰值，是 。由于發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，那么回路中的電流的電壓的變化規(guī)律怎樣？（提示根據(jù)閉合電路的歐姆定律分析）電流規(guī)律： 電壓規(guī)律

5、： 所以發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)、電路中的電流與電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間的關(guān)系可以用正弦曲線(xiàn)來(lái)表示，如下圖所示： 正弦交流電： 。思考：在線(xiàn)圈旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)，磁通量是怎樣變化的？感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如何變化？如何用法拉第電磁感應(yīng)定律理解這個(gè)問(wèn)題？能否畫(huà)出二者隨時(shí)間變化的圖像？例題精析：如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T，匝數(shù)n=6的矩形線(xiàn)圈abcd繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，線(xiàn)圈的總電阻R=40，試求：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，感應(yīng)電流的最大值；（2）設(shè)時(shí)間t=0時(shí)線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)垂直，寫(xiě)出線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；（3）畫(huà)出感應(yīng)電流的瞬時(shí)值i

6、隨t變化的圖象；（4）當(dāng)t=30°時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量和線(xiàn)圈中的電流的瞬時(shí)值各是多大？（5）線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)的過(guò)程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值是多大？四、幾種常見(jiàn)的交變電波形（結(jié)合交變電流的定義看下圖中的交變電流）小結(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題：1矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。2中性面的特點(diǎn)：線(xiàn)圈和磁場(chǎng)垂直，線(xiàn)圈不切割磁感線(xiàn)磁通量最大為m，但e=0。3從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=NBSsint，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBS。4. 矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量和電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律。

7、學(xué)生思考預(yù)習(xí)引導(dǎo)的兩個(gè)問(wèn)題？（3分鐘）教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本完成1、2兩題（4分鐘）學(xué)生思考并討論右側(cè)的四個(gè)問(wèn)題（10分鐘）學(xué)生分析解決練習(xí)一并總結(jié)思路（4）教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本完成填空（7分鐘）提示：結(jié)合課本的思考題學(xué)生小組間討論思考左側(cè)的問(wèn)題及例題并闡述思路（5分鐘）學(xué)生通過(guò)幾種波形圖理解交變電流的含義（4分鐘）教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)本節(jié)進(jìn)行小結(jié)。（3分鐘）備注課外訓(xùn)練 1交流發(fā)電機(jī)的線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到線(xiàn)圈平面與中性面重合時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是 （ ）A電流將改變方向 B磁場(chǎng)方向和線(xiàn)圈平面平行C線(xiàn)圈的磁通量最大 D線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大2關(guān)于線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流，以下說(shuō)法中正確的是 （ ）A線(xiàn)

8、圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變B線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向就改變一次C線(xiàn)圈平面經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次D線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流方向都要改變一次3如圖所示，一個(gè)位于xOy平面內(nèi)的矩形線(xiàn)圈abcd，處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)圈的四個(gè)邊分別與x、y軸平行，當(dāng)線(xiàn)圈繞Ox軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到與xOy平面重合時(shí)，線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda，并且電流最大.那么關(guān)于磁場(chǎng)方向及線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向（沿x軸負(fù)方向觀(guān)察），下述說(shuō)法中正確的是A.磁場(chǎng)方向沿x軸正方向，線(xiàn)圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B.磁場(chǎng)方向沿y軸正方向，線(xiàn)圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.磁場(chǎng)方向沿z軸正方向，線(xiàn)圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.磁場(chǎng)方向沿y軸正方向，線(xiàn)圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)4如圖所示，正方形線(xiàn)圈abcd繞對(duì)稱(chēng)軸OO在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)n=120 mi