课题《交变电流》(选修3-2)

课题：《交变电流》（选修３－２）

科目：物理 教学对象：高二5班 课时：1

提供者：王秋芬 单位：新安县职业高级中学

一、教学内容分析

交变电流是生产和生活中最常用到的电流，而正弦式电流又是其中最简单和最基本的形式．正弦电流产生的原理是基于电磁感应的基本规律，本章是前一章的延续和发展，是电磁感应的具体应用．本节知识是全章知识的理论基础．本节内容有承上启下的作用．

二、教学目标

【知识和技能】

1、理解交变电流是怎样产生的。

2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。

3、知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。

4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。

【过程和方法】

1、培养学生阅读、理解及自学能力．

2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力．

3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力．

4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力．

5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力．

【情感、态度、价值观】

1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神．

2、让学生体会对称美．

三、学习者特征分析

学生对交变电流在这之前没有认真认识，对它只有一个模糊的概念，通过演示实验可让学生对交流电的产生有一感性认识，并对交流电的变化规律有更好的理解。

教学方法可采用老师指点，学生自学、讨论、推导总结，另方面也采用演示、观察、分析、对比等，培养学生知识迁移、活学活用的能力。 四、教学策略选择与设计

本节课的演示实验：手摇发电机发电，观察小灯珠的发光情况，用发光二极管观察电流方向、以及用灯丝的颤抖说明电流方向的变化．

在分析交流电的产生过程，则主要引导学生运用楞次定律、法拉第电磁感应定律这些基本原理解决新情境下的问题，弄清楚几个主要的问题：如磁通量与磁通量的变化；电流的最大位置与最小位置；中性面的概念．

在分析正弦式交变电流的规律时，则是根据各个时刻线圈平面所在的位置，配合多媒体演示，引导学生自己导出正弦式电流的瞬时值的表达式．培养学生的用数学知识解决物理问题的能力与思维．

在学习完主要内容后，指出交变电不仅仅是正弦式交变电流，除此以外还有其他形式的交变电流．同时请学生自己去学习交流发电机的种类．

在作业布置中，不但回顾本节课的主要内容，同时还布置了课后的练习，以极一篇小文章．其目的是让学生关注社会的发展，培养他们社会责任感，以及努力学习，服务人类的热情与理想．

五、教学重点及难点

［教学重点］：运用电磁感应的基本知识，配合相应的演示实验，分析交变电流的产生过程，认识交变电流的特点及其规律 ．

［教学难点］：运用楞次定律、法拉第电磁感应定律这些基本原理解决新情境下的问题，以及运用数学图象对物理量随时间变化的情况进行描述，深入理解交变电流的产生过程及其规律与特点．

六、教学过程

教师活动 学生活动 设计意图

［引入新课］：将白炽灯泡点亮。

用实物投影将灯丝的运动情况投影到幕上。

全体同学试图对以上现象进行解释。

请两位同学上来观察灯丝在蹄形磁铁内外的运动情况，并告诉班级所有的同学。

从感性认识的层面接触交变电流，激发学生的学习兴趣，引起学生的思考。

其中可能会有同学提出灯丝的颤动是因为交流电的原因，要加以肯定。

［板书（投影）］：§5—１交变电流

［演示实验（或视频）］：

用两节干电池给小灯珠供电，同时用手摇发电机连接小灯珠，摇动发电机，观察两种情况下小灯珠的发光情况．（全景图和局部图）

［问题］：小灯珠不闪烁与小灯珠的闪烁，说明了什么问题？ 观察两种情况下小灯珠的发光情况

．

观察两种情况下电表指针的摆动情况．

由现象直观感受直流电与交变电流的区别。初步认识交变电流有大小和方向的变化，激发学生的学习热情，为后续的学习建立感性认识。

［演示实验（或视频、动画）］：

用电压表测干电池两极电压，同

时将手摇发电机连接电压计，摇

动发电机，［问题］：电表指针不摆动与电表

指针左右摆动，说明了什么问题？

［演示实验（或视频）］：

手摇发电机连接两个发光二极管（说明：单向导电），摇动发电机，观擦二极管发光情况．

［问题］：二极管轮流发光说明什么问题？

以上三个问题均由学生观察、比较、思考与讨论后回答。教师可适当提示与点拨。

三个问题均由学生观察、比较、思考与讨论后回答。

［实验（投影照片）］：直流电的波形与正弦式电流的波形

［板书（投影）］：一、交变电流

1．方向不随时间变化的电流称为直流

举例：电池供给小灯泡的电流

２．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流

请学生比较两种波形的不同，由学生发言。

举例：家庭电路中的电流．（说明交变电流是生活中常见的）

从理性认识的层面接触交变电流，激发学生的学习兴趣，引起学生对直流电与交变电流描述方式的的思考。

肯定学生的观察与总结。

说明生活与学习上的联系，初步形成实践对理论的支持。

［比较］：

由同学们根据交变电流的定义来予以辨别与区分。 强调交变电流的方向随时间做周期性的变化。

对于陈述过程中能否抓住电流的方向在做周期I

０ t I

０ t

Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ

对每个发言同学的认识，要让其充分陈述其观点形成的理由。

性变化来评价学生对概念的理解与应用能力。

［问题］：交变电流是如可产生的呢？是哪两种形式的能量之间的相互转化？

结构：形成磁场的磁极、矩形线圈、金属滑环、电刷

将手摇发电机通过实物投影到幕上（或每一小组一个手摇发电机）观察认识各部分结构。

将手摇发电机与示波器连接，匀速摇动、观察其波形。

［问题１］：线圈在什么位置时，通过线圈的磁通量最大？在什么位置时，通过线圈的磁通量最小？

［问题２］：在线圈转动过程中，线圈中的磁通量是否会发生变化？如何变化？

［问题３］：线圈在什么位置时，磁通量变化最快？在什么位置时，磁通量变化最慢？

以线圈平面从中性面开始每转过30°为例，比较在相同时间内磁通量变化的值来归纳线圈平面在什么位置上磁通量变化最快？什么位置变化最慢？由学生观察与讨论后得出。

［问题４］：线圈在什么位置感应电动势最大？在什么位置时感应电动势最小？

［问题５］：该图中在线圈由甲到乙的过程中，ＡＢ边中的电流向什么方向？ＣＤ边中

观察一下交流发电机的示意图（见教材P32—图5.31）

观察认识各部分结构。

观察其波形。

回答问题

（磁通量值最大时变化最慢、磁通量最小时变化最快可通过作等时间间隔的磁通量变化与所用时间的比值来比较；也可以用导体棒在各个位置切割磁感线的有效速度（垂直于磁感应强度方向的速度分量）来比较磁通量的变化的快慢）

（左图做好图片后投影到幕上由全班同学全体分析与讨论：提示学生：穿过线圈平面磁通量是由线圈平面有效面积的变化而引起的。）

全班同学来发表自己的看法。最后形成一个共识。在此此部分的问题是本节课的重点内容：认识正弦式交变电流的产生、最大值、瞬时值表达式、中性面、发电机的结构等。此部分内容讨论要细致、认识要到位、理解要清楚。对后面正弦式交变电流瞬时值表达式的得出与理解非常重要意义。

充分理解磁通量的值与磁通量变化的快慢并且运用法拉第电磁感应定律来判断感应电动势的最大值与最小值及其相应的位置，对理解交变电流的值周期性变化非常重要。

此部分问题意在解决学生对交变电流方向的周期性变化，为进一步理解交变电流方向的周期性与下一步描绘电流——时间的图象作铺垫。

粗略描绘一个转动周的电流向什么方向？

［问题６］：该图中在线圈由丙到丁的过程中，ＡＢ边中的电流向什么方向？ＣＤ边中的电流向什么方向？

［问题７］：线圈在什么位置时没有电流？在什么位置时电流最大？

［问题８］：大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线（规定电流方向的正、负）．在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻．

将同学们画出的典型图象通过实物投影展示出来（包括画得理想的与有偏差的图象），

给出图象，形成共识：

［问题９］：为什么需要电刷与铜环？

［板书（投影）］：二、交变电流的产生

过程中，老师要给予恰当的引导。

［观察动画］：

以上９个问题要请同学们充分思考与讨论后总结回答。

期内电流——时间的图象是理解正弦式交变电流以及其瞬时值的表达式的重要前提。

讨论电刷与铜环的作用，了解正弦交变发电机的结构。说明产生交变电流的可行性。

对于此部分问题的分析、讨论、总结与汇报、积极参与者予以表扬、鼓励他们相互之间的讨论与辨析、在相互交流中逐渐形成清析的认识。同时，引导同学们体会合作与交流的重要意义。

三、交变电流变化的规律

［教师板演］图１

图１：转过的角度90t

tLBLBLvBLvesin22sin2201

说明：为什么有系数２？

令0BLLEm

故：tEemsin

在线圈转动一圈之后，以后的过程便是上述过程的重复．从结果来看矩形线圈在匀强磁场中，线圈平面从中性面开始做匀速转动，其产生的感应电动势表达式为tEemsin从表达式上看它的电动势e随时间成正弦式规律变化． 学生分组合作推导出图２－４中感应电动势的瞬时值、教师巡视指导，并且将学生中推导过程有代表性的收集，等结束后予以投影。

教师引导学生从数学的角度来阐述正弦式交变电流的瞬时值的表达式．进一步说明前面讨论结果的正确性的同时，也引导学生进一步理解正弦式交变电流的周期性．同时也使学生感悟数学知识在学习物理知识过程中的重要性．

学生的推导过程，是引导他们学习运用数学知