高中物理《5.1交变电流》教案 新人教版选修3-2.doc

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1、北京市房山区房山中学高二物理选修3-2《5.1交变电流》教案新人教版一．教学设计：对于交变电流的产生，课本采取由感性到理性，由定性到定量，逐步深入的讲述方法．为了有利于学生理解和掌握，教学中要尽可能用示波器或模型配合讲解．教学中应注意让学生观察教材中的线圈通过4个特殊位置时电表指针的变化情况，分析电动势和电流方向的变化，使学生对线圈转动一周中电动势和电流的变化有比较清楚的了解．有条件的，还可以要求学生运用已学过的知识，自己进行分析和判断．要让学生明白交变电流、正弦电流、中性面、瞬时回值、最大值的准确含义；用图像表示交变电

2、流的变化规律，是一种重要方法，它形象、直观、学生易于接受．要注意在学生已有的图像知识的基础上，较好地掌握这种表述方法．二．教学目标：1．知识与技能（1）使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。（2）掌握交变电流的变化规律及表示方法。（3）理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。2．过程与方法（1）掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。（2）培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。（3）培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。3．情感、态度与价值观通过实验观察，激发

3、学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性。三．教学重点、难点：1．重点：交变电流产生的物理过程的分析。2．难点：交变电流的变化规律及应用。四．教学方法：演示法、分析法、归纳法。教具：手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表五．教学过程：1．引入新课出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。当线框快速转动时，观察到什么现象?这种大小和方向都随时间做周期性变化的电流，叫做交变电流。2．进行新课（1）交变电流的产生为什么矩形线

4、圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？多媒体课件打出右图。当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时，哪些边切割磁感线?ab与cd。当ab边向右、cd边向左运动时，线圈中感应电流的方向沿着a→b→c→d→a方向流动的。当ab边向左、cd边向右运动时，线圈中感应电流的方向如何?感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的。线圈平面与磁感线平行时，ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直，即两边都垂直切割磁感线，此时产生感应电动势最大。线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小?当线圈平面跟磁感线垂直时，ab边和cd边线速

5、度方向都跟磁感线平行，即不切割磁感线，此时感应电动势为零。利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念：①中性面——线框平面与磁感线垂直的位置。②线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但=0。③线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。（2）交变电流的变化规律投影显示：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程．分析：线圈bc、da始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应电动势，只起导线作用．①线圈平面垂直于磁感线（甲图），ab、cd边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流．教师强

6、调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面．中性面特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零．②当线圈平面逆时针转过90°时（乙图），即线圈平面与磁感线平行时，ab、cd边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大．③再转过90°时（丙图），线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势．④当线圈再转过90°时，处于图（丁）位置，ab、cd边的瞬时速度方向，跟线圈经过图（乙）位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在（图乙）位置相反．⑤再转过

7、90°线圈处于起始位置（戊图），与（甲）图位置相同，线圈中没有感应电动势．推导：设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt，如右图所示。设ab边长为L1，bc边长L2，磁感应强度为B，这时ab边产生的感应电动势多大?eab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt此时整个线框中感应电动势多大?e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt若线圈有N匝，相当于N个完全相同的电源串联，e=NBL1L2ωsinωt，令Em=N

8、BL1L2ω，叫做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的瞬时值。根据部分电路欧姆定律，电压的最大值Um=ImR，电压的瞬时值U=Umsinωt。　电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如下图所示：（3）几种常见的交变电波形3．小结：本节课主要学习了以下几个问题：（1）矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁