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1教學目的（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)度與價值觀培養(yǎng)學生用辯證唯物主義的觀點認識問題。重難點教學重點交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。教學難點交變電流的變化規(guī)律及應用。教學方法通過演示實驗，引導

2、學生觀察現(xiàn)象、分析實驗教學過程教學過程教學過程教師活動學生活動【預習導引】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)什么來定義直流電和恒定電流的？【新課教學】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)電機的示意圖，線圈所在磁場為勻強磁場，設矩形線圈ABCD以角速度繞oo' 軸、從線圈平面跟磁感線垂直的位置開始做逆時針方向轉動1開始時，線圈是否切割磁感線？線圈中感應電動勢為多大？此時磁通量多大？方向怎樣？2.經(jīng)過時間t線圈轉過的角度為多大？，此時ab邊的線速度v方向跟磁感線方向夾角為多大 ，設ab邊的長度為l，

3、bd邊的長度為l'，線圈中感應電動勢怎么計算？電流方向怎樣判斷？此時磁通量多大？方向怎樣？3.當線圈轉過T/4時間，線圈平面轉到跟磁感線平行的位置，t=/2，sint =1，ab邊和cd邊都垂直切割磁感線，線圈中感應電動勢最大，用Em來表示，Em=NBS（怎樣得到的？）則線圈經(jīng)過任意位置時，感應電動勢的瞬時值：e =Emsint，可見，線圈里產(chǎn)生的感應電動勢是按正弦規(guī)律變化的。此時磁通量多大？方向怎樣？4.結合上述問題分析，在旋轉過程中磁通量的變化規(guī)律是怎樣的？和電動勢的變化規(guī)律有什么聯(lián)系？例題精析：一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內的固定軸轉動，線圈中的感應電動勢e隨時間t

4、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e轉換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大三、交變電流的規(guī)律由上述分析可知，上述發(fā)電機的電動勢隨時間變化的基本規(guī)律：e =Emsint其中時間t從線圈和磁場垂直開始計時的，此時線圈產(chǎn)生的電動勢為 ，線圈中的磁通量為 ，線圈所在位置稱之為中性面。Em是個常數(shù)，表示電動勢可能達到的最大值，稱為電動勢的峰值，是 。由于發(fā)電機的電動勢按正弦規(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)電機的電動勢、電路中的電流與電壓的瞬時值與時間的關系可以用正弦曲線來表示，如下圖所示： 正弦交流電： 。思考：在線圈旋轉一周的時間內，磁通量是怎樣變化的？感應電動勢如何變化？如何用法拉第電磁感應定律理解這個問題？能否畫出二者隨時間變化的圖像？例題精析：如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=2 T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO勻速轉動，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）感應電動勢的最大值，感應電流的最大值；（2）設時間t=0時線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式；（3）畫出感應電流的瞬時值i

6、隨t變化的圖象；（4）當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）線圈從圖示位置轉過的過程中，感應電動勢的平均值是多大？四、幾種常見的交變電波形（結合交變電流的定義看下圖中的交變電流）小結：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動時，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。2中性面的特點：線圈和磁場垂直，線圈不切割磁感線磁通量最大為m，但e=0。3從中性面開始計時，感應電動勢瞬時值的表達式為e=NBSsint，感應電動勢的最大值為Em=NBS。4. 矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，磁通量和電動勢隨時間的變化規(guī)律。

7、學生思考預習引導的兩個問題？（3分鐘）教師指導學生閱讀課本完成1、2兩題（4分鐘）學生思考并討論右側的四個問題（10分鐘）學生分析解決練習一并總結思路（4）教師指導學生閱讀課本完成填空（7分鐘）提示：結合課本的思考題學生小組間討論思考左側的問題及例題并闡述思路（5分鐘）學生通過幾種波形圖理解交變電流的含義（4分鐘）教師引導學生對本節(jié)進行小結。（3分鐘）備注課外訓練 1交流發(fā)電機的線圈轉到線圈平面與中性面重合時，下列說法中正確的是 （ ）A電流將改變方向 B磁場方向和線圈平面平行C線圈的磁通量最大 D線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大2關于線圈在勻強磁場中轉動產(chǎn)生的交變電流，以下說法中正確的是 （ ）A線

8、圈平面每經(jīng)過中性面一次，感應電流方向就改變一次，感應電動勢方向不變B線圈每轉動一周，感應電流方向就改變一次C線圈平面經(jīng)過中性面一次，感應電動勢和感應電流的方向都要改變一次D線圈轉動一周，感應電動勢和感應電流方向都要改變一次3如圖所示，一個位于xOy平面內的矩形線圈abcd，處在勻強磁場中，線圈的四個邊分別與x、y軸平行，當線圈繞Ox軸勻速轉動到與xOy平面重合時，線圈中感應電流方向為abcda，并且電流最大.那么關于磁場方向及線圈轉動方向（沿x軸負方向觀察），下述說法中正確的是A.磁場方向沿x軸正方向，線圈順時針轉動B.磁場方向沿y軸正方向，線圈逆時針轉動C.磁場方向沿z軸正方向，線圈逆時針轉動D.磁場方向沿y軸正方向，線圈順時針轉動4如圖所示，正方形線圈abcd繞對稱軸OO在勻強磁場中勻速轉動，轉動次數(shù)n=120 mi