高中物理-高二交變電流的產(chǎn)生和變化規律教案

　　作為一名老師，總歸要編寫(xiě)教案，借助教案可以恰當地選擇和運用教學(xué)方法，調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的積極性。那要怎么寫(xiě)好教案呢？以下是小編幫大家整理的高中物理-高二交變電流的產(chǎn)生和變化規律教案，歡迎大家分享。

　　教學(xué)目標

　　知識目標

　　1、知道正弦交流電是矩形線(xiàn)框在勻強磁場(chǎng)中勻速轉動(dòng)產(chǎn)生的．知道中性面的概念．

　　2、掌握交變電流的變化規律及表示方法，理解描述正弦交流電的 物理 量的 物理 含義．

　　3、理解正弦交流電的圖像，能從圖像中讀出所需要的 物理 量．

　　4、理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值，能正確表達出正弦交流電的最大值、有效值、瞬時(shí)值．

　　5、理解交流電的有效值的概念，能用有效值做有關(guān)交流電功率的計算．

　　能力目標

　　1、掌握描述 物理 規律的基本方法——文字法、公式法、圖像法．

　　2、培養學(xué)生觀(guān)察能力、空間想象能力、立體圖轉化為平面圖進(jìn)行處理問(wèn)題的能力．

　　3、培養學(xué)生運用 數學(xué) 知識解決處理 物理 問(wèn)題的能力．

　　情感目標

　　培養學(xué)生愛(ài)國主義精神及為富民強國認真 學(xué)習的精神．

　　教學(xué)建議

　　教材分析以及相應的教法建議

　　1、交流與直流有許多相似之處，也有許多不同之處． 學(xué)習中我們特別要注意的是交流與直流的不同之處，即交流電的特殊之處．這既是 學(xué)習、了解交流電的關(guān)鍵，也是 學(xué)習、研究新知識的重要方法．在與已知的知識做對比中 學(xué)習和掌握新知識特點(diǎn)的方法，是 物理 課 學(xué)習中很有效和很常用的方法．

　　在 學(xué)習交變電流之前，應幫助學(xué)生理解直流電和交流電的區別．其區別的關(guān)鍵是電流方向是否隨時(shí)間變化．同時(shí)給出了恒定電流的定義——大小和方向均不隨時(shí)間變化．

　　2、對于交變電流的產(chǎn)生，課本采取由感性到理性，由定性到定量，逐步深入的講述方法．為了有利于學(xué)生理解和掌握，教學(xué)中要盡可能用示波器或模型配合講解．教學(xué)中應注意讓學(xué)生觀(guān)察教材中的線(xiàn)圈通過(guò)4個(gè)特殊位置時(shí)電表指針的變化情況，分析電動(dòng)勢和電流方向的變化，使學(xué)生對線(xiàn)圈轉動(dòng)一周中電動(dòng)勢和電流的變化有比較清楚的了解．有條件的，還可以要求學(xué)生運用已學(xué)過(guò)的知識，自己進(jìn)行分析和判斷．

　　3、用圖像表示交變電流的變化規律，是一種重要方法，它形象、直觀(guān)、學(xué)生易于接受．要注意在學(xué)生已有的圖像知識的基礎上，較好地掌握這種表述方法．更要讓學(xué)生知道，交變電流有許多種，正弦電流只是其中簡(jiǎn)單的一種．課本中用圖示的方法介紹了常見(jiàn)的幾種，以開(kāi)闊學(xué)生思路，但不要求引伸．

　　4、在這一節中學(xué)生要第一次接受許多新名詞，如交變電流、正弦電流、中性面、瞬時(shí)回值、最大值（以及下一節的有效值）等等．要讓學(xué)生明白這些名詞的準確含義．特別是對中性面的理解，要讓學(xué)生明確，中性面是指與磁場(chǎng)方向垂直的平面．當線(xiàn)圈位于中性面時(shí)，線(xiàn)圈中感應電動(dòng)勢為零，線(xiàn)圈轉動(dòng)過(guò)程中通過(guò)中性面時(shí)，其中感應電動(dòng)勢方向要改變．

　　5、課本上介紹的交變電流的產(chǎn)生，實(shí)際上是正弦交流電的產(chǎn)生．以矩形線(xiàn)框在勻強磁場(chǎng)中勻速轉動(dòng)為模型，以線(xiàn)框通過(guò)中性面為計時(shí)起點(diǎn)，得到電動(dòng)勢隨時(shí)間滿(mǎn)足正弦變化的交變電流．這里可以明確指出，電動(dòng)勢的最大值由線(xiàn)框的匝數、線(xiàn)框面積、轉動(dòng)角速度和磁感應強度共同決定．

　　6、課本將線(xiàn)框的位置與產(chǎn)生的電動(dòng)勢的對應起來(lái)，意圖是幫助學(xué)生建立起鮮明的形象，把 物理 過(guò)程和描述它的 物理 規律對應起來(lái)．教師可以通過(guò)一些問(wèn)題的提問(wèn)，幫助學(xué)生理解有關(guān)內容，例如，如果在線(xiàn)框轉到線(xiàn)框平面與磁感線(xiàn)平行時(shí)開(kāi)始計時(shí)，它產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖像應是什么樣的？

　　7、交流電的有效值、周期等概念的 學(xué)習重在理解．

　　交流電的有效值概念是本章的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)．課本中的交流電有效值定義特別強調是從使電阻產(chǎn)生熱量等效這一方面來(lái)定義交流電的有效值的．教材中直接給出了正弦交流電流的有效值與最大值的關(guān)系式，但不要求證明，為了讓學(xué)生更好 地理 解和熟悉有效值，課本上已經(jīng)指出，交流電壓表和電流表的示數都是有效值，家用電器上的標稱(chēng)也是有效值．

　　交流電的周期描述交流電的變化快慢．在一個(gè)周期時(shí)間內，交流電完成一次完全變化．在實(shí)際生活中，經(jīng)常能見(jiàn)到的是交流電的頻率．我國民用交流電的頻率是50HZ．在一些歐美國家，交流電的頻率是60HZ．

　　8、交流電的最大值、有效值、周期和頻率都是描述交流電某一方面的特性，而交流電的圖像卻可以全面反映某一交流電的情況．所以，要求學(xué)生能夠從交流電的圖像中得到描述交流電的各個(gè) 物理 量．

　　教學(xué)重點(diǎn) 、難點(diǎn)分析以及解決辦法

　　1、重點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的 物理 過(guò)程的分析及中性面的特點(diǎn)．

　　2、難點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的 物理 過(guò)程的分析．

　　3、疑點(diǎn)：當線(xiàn)圈處于中性面時(shí)磁通量最大，而感應電動(dòng)勢為零．當線(xiàn)圈處于平行磁感線(xiàn)時(shí)，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零，而感應電動(dòng)勢最大．即xx ， 有最大值；xx，xx 的理解．

　　4、解決辦法：

　　通過(guò)對矩形線(xiàn)圈在勻強磁場(chǎng)中勻速轉動(dòng)一周的實(shí)物演示，立體圖結合側視圖的分析、特殊位置結合任一位置分析使學(xué)生了解交變電流的大小和方向是如何變化的．

　　通過(guò)側視圖分析線(xiàn)圈運動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向 之間關(guān)系，利用導體切割磁場(chǎng)線(xiàn)方法來(lái)處理，使問(wèn)題容易理解．

　　教學(xué)設計方案

　　交流電的產(chǎn)生和變化規律

　　教學(xué)用具：交流發(fā)電機模型、演示電流表

　　教學(xué)過(guò)程 ：

　　一、知識回顧

　　教師：如何產(chǎn)生感應電流？

　　請運用電磁感應的知識，設計一個(gè)發(fā)電機模型．

　　學(xué)生設計：讓矩形線(xiàn)圈在勻強磁場(chǎng)中勻速轉動(dòng)．

　　二、新課教學(xué)：

　　1、交變電流的產(chǎn)生

　　演示1：出示手搖發(fā)電機模型，并連接演示電流表．

　　當線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉動(dòng)時(shí)，電流表的指針隨著(zhù)線(xiàn)圈的轉動(dòng)而擺動(dòng)，線(xiàn)圈每轉動(dòng)一周指針左右擺動(dòng)一次．

　　表明電流強度的大小和方向都做周期性的變化，這種電流叫交流電．

　　2、交變電流的變化規律

　　投影顯示：矩形線(xiàn)圈在勻強磁場(chǎng)中勻速轉動(dòng)的四個(gè)過(guò)程．

　　分析：線(xiàn)圈 bc 、 da 始終在平行磁感線(xiàn)方向轉動(dòng)，因而不產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，只起導線(xiàn)作用．

　�。�1）線(xiàn)圈平面垂直于磁感線(xiàn)（甲圖）， ab 、 cd 邊此時(shí)速度方向與磁感線(xiàn)平行，線(xiàn)圈中沒(méi)有感應電動(dòng)勢，沒(méi)有感應電流．

　　教師強調指出：這時(shí)線(xiàn)圈平面所處的位置叫中性面．

　　中性面的特點(diǎn)：線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)垂直，磁通量最大，感應電動(dòng)勢最小為零，感應電流為零．

　�。�2）當線(xiàn)圈平面逆時(shí)針轉過(guò)xx 時(shí)（乙圖），即線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行時(shí)， ab 、 cd 邊的線(xiàn)速度方向都跟磁感線(xiàn)垂直，即兩邊都垂直切割磁感線(xiàn)，這時(shí)感應電動(dòng)勢最大，線(xiàn)圈中的感應電流也最大．

　�。�3）再轉過(guò)xx 時(shí)（丙圖），線(xiàn)圈又處于中性面位置，線(xiàn)圈中沒(méi)有感應電動(dòng)勢．

　�。�4）當線(xiàn)圈再轉過(guò)xx 時(shí)，處于圖（�。┪恢�， ab 、 cd 邊的瞬時(shí)速度方向，跟線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)圖（乙）位置時(shí)的速度方向相反，產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢方向也跟在（圖乙）位置相反．

　�。�5）再轉過(guò) 線(xiàn)圈處于起始位置（戊圖），與（甲）圖位置相同，線(xiàn)圈中沒(méi)有感應電動(dòng)勢．

　　在場(chǎng)強為xx 的勻強磁場(chǎng)中，矩形線(xiàn)圈邊長(cháng)為xx ，逆時(shí)針繞中軸勻速轉動(dòng)，角速度為xx ，從中性面開(kāi)始計時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間 ．線(xiàn)圈中的感應電動(dòng)勢的大小如何變化呢？

　　線(xiàn)圈轉動(dòng)的線(xiàn)速度為xx ，轉過(guò)的角度為xx ，此時(shí) ab 邊線(xiàn)速度 以磁感線(xiàn)的夾角也等于xx ，這時(shí) ab 邊中的感應電動(dòng)勢為：

　　同理， cd 邊切割磁感線(xiàn)的感應電動(dòng)勢為：

　　就整個(gè)線(xiàn)圈來(lái)看，因 ab 、 cd 邊產(chǎn)生的感應電勢方向相同，是串聯(lián)，所以當線(xiàn)圈平面跟磁感線(xiàn)平行時(shí)，即xx ，這時(shí)感應電動(dòng)勢最大值xx ；

　　感應電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達式為：

　　可見(jiàn)在勻強磁場(chǎng)中，勻速轉動(dòng)的線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢是按正弦規律變化的．即感應電動(dòng)勢的大小和方向是以一定的時(shí)間間隔做周期性變化．

　　當線(xiàn)圈跟外電路組成閉合回路時(shí)，設整個(gè)回路的電阻為xx，則電路的感應電流的瞬時(shí)值為表達式 ．

　　感應電流瞬時(shí)值表達式為xx，這種按正弦規律變化的交變電流叫正弦式電流．

　　3、交流電的圖像

　　交流電的變化規律還可以用圖像來(lái)表示，在直角坐標系中，橫軸表示線(xiàn)圈平面跟中性面的夾角（或者表示線(xiàn)圈轉動(dòng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間 ），縱坐標表示感應電動(dòng)勢 （感應電流 ）．

　　4、交流發(fā)電機

　�。�1）發(fā)電機的基本組成

　�、儆脕�(lái)產(chǎn)生感應電動(dòng)勢的線(xiàn)圈（叫電樞）．

　�、谟脕�(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極．

　�。�2）發(fā)電機的基本種類(lèi)

　�、傩�轉電樞式發(fā)電機（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)）．

　�、谛�轉磁極式發(fā)電機（磁極動(dòng)電樞不動(dòng)）．

　　無(wú)論哪種發(fā)電機，轉動(dòng)的部分叫轉子，不動(dòng)的部分叫定子．

　　三、小結：

　　1、交流電的產(chǎn)生

　　強度和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流．

　　2、交流電的變化規律

　　感應電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達式為：xxx ．

　　感應電流瞬時(shí)值表達式：xxx ．

　　3、交流電的圖像

　　4、交流發(fā)電機

　�。�1）發(fā)電機的基本組成：

　�、匐姌校�

　�、诖艠O．

　�。�2）發(fā)電機的基本種類(lèi):

　�、傩�轉電樞式發(fā)電機．

　�、谛�轉磁極式發(fā)電機．

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