【教学设计】《交变电流》（教科）

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1、◆教材分析《交变电流》交变电流知识对生产和生活关系密切，有广泛的应用，考虑到高中阶段只对交流电的产生、描述方法、基本规律作简要的介绍，这些知识是已学过的电磁感应的引申，所以在教学过程中对开阔学生思路、提高能力是很有好处的。为了适应学生的接受能力，教材采取感性到理性、从定性到定量逐渐深入的方法讲述这个问题，教材先用教具演示矩形线圈在匀速转动时产生交流电，以展示交流电是怎样产生的。并强调让学生观察线圈通过不同位置时，电流表指针变化的情况，分析电动势和电流方向的变化，这样学生就会对电动势和电流的变化情况有个大致的了解。然后让学生用

2、右手定则独立分析线圈中电动势和电流的方向。这样能充分调动学生的积极性，培养学生的观察和分析能力。◆教材目标【知识与技能目标】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。【过程与方法目标】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。【情感态度价值观目标】◆教学重难点通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学

3、习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性【重点】交变电流产生的物理过程的分析。【难点】交变电流的变化规律及应用。◆课前准备手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表◆教学过程（一）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电流，叫做交变电流。（二）进行新课1、交变电流的产生为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？多媒体课件打出下图。当abcd线圈在磁场中绕

4、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

5、：（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+

6、ecd=BL1L2ωsinωt若线圈有N匝时，相当于N个完全相同的电源串联，e=NBL1L2ωsinωt，令Em=NBL1L2ω，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（三）课堂总结、点评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场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流。2．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达

7、式为e=NBSωsinωt，感应电动势的最大值为Em=NBSω。3．中性面的特点：磁通量最大为Φm，但e=0。（四）实例探究交变电流的图象、交变电流的产生过程【例1】一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的是（D）A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大交变电流的变化规律【例2】在匀强磁场中有一矩形线圈，从中性面开始绕

8、垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速转动时，产生的交变电动势可以表示为e=Emsinωt。现在把线圈的转速增为原来的2倍，试分析并写出现在的交变电动势的峰值、交变电动势的瞬时值表达式，画出与其相对应的交变电动势随时间变化的图象。解：转速增加2倍电动势最大值也增大2倍分析物理图象的要点：一看：看“