3-1 交变电流 教案
- 格式:doc
- 大小:969.00 KB
- 文档页数:8
《交变电流》教学案例一、教材分析物理教材我们选用的是人教版,人教版物理选修3-2是针对理科班设计的物理必修课,课本重视物理知识板块的完整性和物理规律的内在联系,用多种演示实验和现实应用实例尽量充分揭示物理规律的内涵,应该说这对理科班学生深入理解物理规律,完整掌握物理知识板块都做好了充分铺垫。
教材注重知识的前后联系和推理演化,注重学生的自主学习和探究性学习,非常适合理科班学生提高思维能力,形成学科素养。
这节《交变电流》是教材电磁板块第五章第一节内容,是电磁理论在现实生活应用的典范。
二、教学内容分析:电能是我们生活每时每刻都离不开的最重要的能量来源。
交变电流是电能利用和远距离传输的基础。
这节《交变电流》主要介绍交变电流的特性,产生原理和表达式。
课本以电压,电流波形图引入交变电流的定义;通过手摇发电机的发电可以使正反向二极管同时发光,增强学生对交变电流方向不断变化的理解;通过交流发电机的示意图引导学生探究交变电流的产生过程,同时利用分层设问的形式,锻炼了学生利用第四章电磁感应原理自行解决新情景物理问题的能力。
课本给出了正弦式交流电的表达式,并对峰值,瞬时值等概念做了强调。
最后课本以课外阅读的形式,对交流发电机做了深入介绍。
课本沿着从感性到理性,从定性到定量的思路,试着引导学生通过自学和探究最终对交变电流建立起完整清晰的印象。
二、教学目标设计:知识与技能1.理解交变电流的概念,能区分直流,交变电流,恒定电流。
2.理解中性面的概念,了解正弦式交变电流表达式的推导过程。
3.掌握正弦式交流电表达式,能利用表达式求峰值和瞬时值。
过程与方法通过交流发电机的示意图,学生分组做道具演示,让学生探究交变电流产生的过程;包括正弦交变电流的方向和表达式。
情感、态度、价值观体会人类利用自然规律改造自然,改善生活的巨大成就。
四、学生情况分析:通过一年半的物理学习,理科班的学生基本掌握了学习物理的技巧和能力。
这节《交变电流》是继电磁感应学习之后,第一次利用所学知识理论,解决实际问题的尝试。
1.2. 力。
3. 整理人:赵建伟审核人:娄华东教学目标(一)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。
(二)过程与方法掌握描述物理量的三种基本方法(文字法、公式法、图象法)。
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培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。
(三)情感、态度与价值观通过实验观察,激发学习兴趣,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教学重点、难点重点: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。
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、示教用大的电流表教学过程(-)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abed线圈在磁场中绕00'轴转动时,哪些边切割磁感线?5.1交变电流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。
一。
一c 一d—a方向流动的。
当沥边向左、%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—A—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:(1)中性面一一线框平面与磁感线垂直的位置。
(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈中最大,但翌=0。
第1篇课时:2课时年级:高二教材:《高中物理》教学目标:1. 知识目标:理解交变电流的产生原理,掌握交变电流的周期、频率、最大值、有效值等概念及其计算方法。
2. 能力目标:培养学生分析问题、解决问题的能力,提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。
3. 情感目标:激发学生对物理学科的兴趣,培养学生严谨求实的科学态度。
教学重点:1. 交变电流的产生原理2. 交变电流的周期、频率、最大值、有效值等概念及其计算方法教学难点:1. 交变电流的产生原理2. 交变电流有效值的计算教学过程:第一课时一、导入1. 复习直流电的产生原理,引导学生思考交流电的产生方式。
2. 提出问题:什么是交变电流?它与直流电有何区别?二、新课讲解1. 交变电流的产生原理(1)通过演示实验,让学生观察线圈在匀强磁场中匀速转动时,线圈中产生的交变电流。
(2)分析交变电流的产生过程,引入法拉第电磁感应定律,讲解交变电流的产生原理。
2. 交变电流的周期、频率、最大值、有效值等概念及其计算方法(1)讲解交变电流的周期、频率、最大值、有效值等概念,并结合实际例子进行说明。
(2)讲解交变电流有效值的计算方法,包括直接计算法和间接计算法。
三、课堂练习1. 让学生根据所学知识,计算给定交变电流的周期、频率、最大值、有效值。
2. 让学生分析实际生活中的交变电流问题,如家用电器、电源电压等。
第二课时一、复习导入1. 复习上节课所学内容,提问学生关于交变电流的产生原理、周期、频率、最大值、有效值等概念。
2. 提出问题:如何将交变电流的有效值与实际生活中的电器功率、电压等联系起来?二、新课讲解1. 交变电流的有效值在生活中的应用(1)讲解交变电流有效值在生活中的应用,如家用电器、电源电压等。
(2)分析交变电流有效值与实际生活中的电器功率、电压等的关系。
2. 交变电流有效值的计算应用(1)讲解交变电流有效值的计算应用,如计算电器功率、电压等。
(2)让学生根据所学知识,计算实际生活中的交变电流问题。
物理选修3 1教案_物理选修交变电流教案在高中物理中,交变电流知识比较抽象,下面是小编给大家带来的物理选修交变电流教案,希望对你有帮助。
高中物理交变电流教案一、教材分析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伸,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,教材采取从感性到理性、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强磁场中匀速转动时产生交流电,以展示交流电是怎样产生的.并强调让学生观察教材图5.1-3所示线圈通过甲、乙、丙、丁四个特殊位置时,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.关于交变电流的变化规律,教材利用上章学过的法拉第电磁感应定律引导学生进行推导,得出感应电动势的瞬时值和最大值的表达式,进而根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式.1、知识目标(1)知道什么是交变流电。
并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.(4)知道几种常见的交变电流。
如正弦式交变电流、锯齿形交变电流、矩形脉冲电流。
2、能力目标(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处理物理问题的能力.3、情感、态度和价值观目标结合实际情况培养学生理论联系实际的思想.三、教学重点难点重点:1、交变电流产生的物理过程的分析.2、交变电流的变化规律的图象描述。
《交变电流》教案《交变电流》教案「篇一」教学目标知识目标(1)知道电流表的符号和用途.(2)知道电流表的正确读数方法.(3)知道电流表的使用规则.能力目标通过观察和实验,形成电学实验的初步技能.情感目标养成科学的态度,体验科学精神.教学建议教材分析教材介绍了一些物理课上常见的电流表,有电流计、教学演示用电流表、学生用电流表.说明电流表能够测量电流.详细介绍了电流表的读数,注意零刻度线、量程有两个、每个量程对应有最小刻度、接线柱有三个且分正负.要求学生能够根据实际情况读出电流表的示数.教材又详细介绍了电流表的使用规则,对于连接方式画出了参考图,并分析了在电路中电流表测是测量哪部分的电流.对于接线柱的连接,教材画出了参考图分析了如何连接才是正确的.选择量程问题,教材讲解了选择量程的具体方法,要注意先选用较大量程,并用试触的方法.对于不能直接连接在电源两极上,教材用图示分析了其做法的错误.教材最后提出了思考的问题,学生应的联系实际,注意想像选择不同接线柱的物理图景,分析出正确的方法.教法建议本节教学要注意观察和实验,有条件的可以边授课边学生实验探究的方式进行.学生联系实际学习,教师要提供不同的电流表让学生观察,接触实际的材料.教师还可以提供大量的电流表的资料,增长学生的见识.电流表读数的教学,要注意讲清三个接线柱对应着两个量程,要通过练习掌握电流表的读数.电流表的使用,要联系实际学习,学生可以动手连接并分析电流表这些用法的原因.分析一些电路图中电流表的使用是否正确,并如何改正.教学设计方案【重难点分析】学生使用电学测量仪器,所以电流表是本节的重点和难点,学生要会读数和使用.【教学过程设计】一.电流表教师可以提供实际资料,如各种电流计、教师演示用电流表、学生电流表,对于学生电流表可以提供多种,例如零刻度线在左边的、左面是负刻度的、一个负两个正接线柱的、一个正和两个负接线柱的电流表.本处学生要接触实际材料,切实联系科学实际.在此基础上,教师介绍电流表的符合和用途.二.电流表的示数方法1、讲清电流表的接线柱、对应的量程、每个量程所对应的最小刻度.并出示制作的表盘和指针让学生根据所连接的接线柱判断所选用的量程,根据指针的位置读出电流表的读数.可以使学生思考没给出接线柱的连接是电流的读数可能是多少,可以让学生思考某个电流值要选用什么量程,为什么.方法2、对于基础较好的班级可以用实验探究的方法,教师提供电流表,学生自行设计方法,电流表的一些问题如:电流表的三个接线柱的用途和用法;电流表的两个量程、最小刻度;电流的读数.教师可以指导学生的探究过程,注意学生在学习过程中遇到的问题,帮助学生形成正确的学习方法.三.电流表的使用方法1、教师要注意结合电路图来帮助学生学习电流表的四个使用规则,要注意引导学生想像物理过程,分析这些使用电流表方法的原因.对于电流表的连接方式,可以由电流是测电路的某点处的电流入手,把电流表接到电路的某点处应当是串联.结合电路图分析各种电流表的测量,并会判断一些电路图中电流表的作用.对于电流表接线柱的连接,讲清电流由电流表的正接线柱流进和从负接线柱流出的过程,要结合电路图分析,发现电路图中的问题.可以由学生实际连接,从电源的正极开始连线,连接电流表时连接正接线柱,又从负接线柱连线,经过电路连回电源的负极.学生感受电流表是如何在电路中连接的.对于电流表的量程,在第二个问题"电流表的读数"中已经介绍过了,这里学生比较好理解选择量程的意义,只是介绍清楚具体的实现方法,选择较大量程用导线试触的方法就可以了,可以让学生亲自实践,体会这种方法的意义,从而深入理解电流表量程的选择问题.对于电流表不能连在短路的电路中,由于没有电阻的知识,所以本处宜形成学生的观念,在电阻学习中再深入讲解,教师可以结合电路图提高学生的观察能力,分析电路中哪些有短路的现象并如何改正.方法2、对于基础较好的班级,可以用学生实验探究的方法,教师提供实验仪器,并提供一些可能用到的电路图,学生自行设计实验方案,完成教师提供的课题,教师可以参考的课题有:电流表的应当如何连到电路中;分析电路中电流表的作用;怎样才能安全使用电流表.教师要注重学生的学习过程,及时纠正学生在分析问题、设计方案、实施方案、得出结论的过程中错误,并建立学生正确的学习方法.【板书设计】一.电流表1.电流表的符号:2.电流表的作用:测量电路中的电流.二.电流表的示数1.量程:0-0.6A;0-3A2.对应的最小刻度:0.02A;0.1A三.电流表的使用1.电流表要串联在电路中2.正负接线柱的`接法要正确:电流从正接线柱流入,从负接线柱流出.3.被测电流不要超过电流表的量程:先选用较大量程,用导线试触.4.绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源的两极上.探究活动【课题】电流表的种类、原理、构造。
2020-2021学年人教版(2019)选择性必修第二册3.1交变电流教案一、知识与技能1、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。
二、过程与方法1、通过分析交变电流的产生过程,让学生经历从生活实例到物理模型建立的过程,学会建立物理模型的方法并激发学生学习的积极性和主动性。
2、经历对交变电流的变化规律的探究过程,加深领悟用图像描述电流变化的方法。
三、情感态度与价值观1、通过分析交变电流的产生过程,培养学生的观察能力、空间想象能力以及将立体图转化为平面图的能力。
2、根据法拉第电磁感应定律探究交变电流的变化规律,培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。
1、交变电流的产生过程的物理分析。
(重点)2、交变电流的变化规律的探究。
(重点)3、交变电流的产生原理的理解。
(难点)4、交变电流的变化规律的理解及应用。
(难点)多媒体课件一、导入新课:【演示】用示波器或电压传感器先观察用干电池供电时电压的波形,再观察用学生电源交流挡供电时电压的波形。
这两种波形各有什么特点呢?【教师讲解】在显示屏上显示的电压(或电流)随时间变化的图像,在电工技术和电子技术中常常叫作波形图,从波形图上可以很清楚地看到电流的大小和方向的变化,我们把电压、电流的大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流。
本节课我们主要学习正弦式交变电流。
二、讲授新课:1、交变电流【教师提问】干电池供电的波形图和学生电源交流挡供电的波形图有何不同?【学生回答】干电池供电的波形图中,电流(电压)不随时间而变化;交流电源供电的波形图中,电流(电压)随时间做周期性变化。
【教师总结】(1)交变电流:电压、电流的大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流,简称交流。
(2)恒定电流:电压、电流的大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。
(3)直流:方向不随时间变化的电流称为直流。
新课标人教版32选修三《交变电流》WORD教案2一.确定目标:1.知识与技能交流电的定义,产生的原理、图象和三角函数表述。
2.过程与方法电磁感应规律的应用及深化,数学能力的提升。
3.情感、态度与价值观进一步走向应用,走向实践。
二.基础自学:阅读课本,摸索下列问题。
1、交变电流:方向随时刻做周期性变化的电流为交变电流.正弦电流、锯齿波电流、方波电流都一定属于交变电流吗?回忆恒定电流,脉动直流。
2、交变电流的产生:矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生正弦交变电流.若线圈绕平行于磁感线的轴转动,则不产生感应电动势.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,将通过两个专门位置,其特点分别是:(1)中性面与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面.线圈平面处于跟中性面重合的位置时;(a)线圈各边都不切割磁感线,即感应电流等于零;(b)磁感线垂直于该时刻的线圈平面,因此磁通量最大,磁通量的变化率为零.(c)交变电流的方向在中性面的两侧是相反的.(2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,线圈平面平行于磁感线,磁通量为零,磁通量的变化率最大,感应电动势、感应电流均最大,电流方向不变.3、交变电流的变化规律:如图5-1-1所示为矩形线圈在匀强磁场中以ω匀速转动的四个过程:当以线圈通过中性面为计时起点时,交变电流的函数表达式:e=E m sinωt,其中E m=2NBLv=NBωS;i=I m sinωt,其中I m=E m/R。
当以线圈通过中性面对为计时起点时,交变电流的函数表达式:e=E m sinωt,其中E m=2NBLv=NBωS;i=I m sinωt,其中I m=E m/R。
图5-1-2所示为以线圈通过中性面时为计时起点的交变电流的e-t和i-t图象:4、能够写以线圈通过中性面为计时起点时线圈磁通量随时刻变化的函数式,摸索φ的变化率随时刻如何变化?5、正弦交变电流:随时刻按正弦规律变化的交变电流叫做正弦交变电流.正弦交变电流的图象是正弦函数曲线.只有线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时才能产生正(余)弦交变电流.四.合作探究、巩固检测:1、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,在线圈平面通过中性面瞬时:()A.线圈平面与磁感线平行B.通过线圈的磁通量最大;C.线圈中的感应电动势最大;D.线圈中感应电动势的方向突变。
《交变电流》教学设计执教人:5.1交变电流【教学目标】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。
过程与方法1.掌握描述物理量的三种方法:文字、公式、图象法;2.培养学生的观察能力和空间想象能力;情感态度与价值观培养学生理论联系实际的思想。
【教学重点】交变电流产生的物理过程的分析。
【教学难点】交变电流的变化规律及应用。
【教学过程】一、课堂导入:首先来观察两个演示实验。
演示一:1、用干电池给发光二极管供电。
2、用手摇交流发电机给二极管供电。
学生观察二极管的发光情况,说明发电机提供的电流大小是变化的。
演示二:1、用干电池给灵敏电流计供电。
2、用手摇交流发电机给灵敏电流计供电。
学生观察灵敏电流计的指针的变化,说明电机提供的电流方向是变化的。
比较演示一、二,总结出交流和直流的区别。
学生完成例题1。
二、交变电流的产生问题:为什么发电机能产生交变电流呢?基本结构:磁场、线圈产生条件:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动。
问题1:判断线圈处在甲乙丙丁四个位置时是否产生感应电流?若有,标出电流方向;若无,说明原因。
问题2:判断从甲转到乙电流方向变吗?从乙转到丙呢?从丙转到丁?丁到甲?问题3:分析线圈由甲转到乙,有乙转到丙,由丙转到丁,由丁转到甲的过程中电流大小变化的情况?问题4:从E经负载流向F的电流记为正,在电流—时间图中画出甲、乙、丙、丁四个位置对应的时刻。
猜测在一个周期内感应电流随时间变化的关系,大致画出i—t图线。
过程分析:以单匝矩形线框为例分析,在转动过程中,电流是怎样产生的呢?现在我们来看,是哪些边在切割磁感线运动呢?现在整个矩形线框有四个边,有一半是红色,另一半是蓝色,有两根竖着的,还有两根横着的,那是哪一根在切割磁感线?横着的,哪种颜色的?横着的两根都切割。
所以这里产生的电流就是由于这两根导线在切割磁感线而产生的了。
教学设计:课题:交变电流课型:新授课探究式学习§5.1交变电流【课程标准分析】1.会观察电流、电压的波形图,理解交变电流直流的概念,会区别交变电流和直流.2.理解交变电流的产生原理,知道什么是中性面.3.掌握交变电流的变化规律,会写交变电流的瞬时值表达式,知道交变电流的峰值、瞬时值的物理含义.本节讲述的交变电流的知识,是第四章“电磁感应”知识的具体应用。
在生活中,我们使用的交变电流主要是应用电磁感应现象产生的。
本节也是《物理选修3-1》第二章“恒定电流”内容的进一步扩展。
通过本节的学习,可以是学生了解到,不仅有大小和方向不变的电流,还有大小和方向都随时间发生变化的交变电流,交变电流与恒定电流有相似的地方,也有自己特殊的规律。
【教材分析】交变电流是生产和生活中最常见到和用到的电流,而正弦式电流又是最简单和最基本的。
正弦式交变电流产生的原理是基于电磁感应的基本规律,所以本章是前一章的延续和发展,是电磁感应理论的具体应用。
在教材设计方面,采取从简单到复杂、从感性到理性、从定性到定量逐渐深入的方法讲述这个问题。
教材在电磁感应部分学习的都是方向和大小基本不变的感应电流,但在此章感应电流的大小和方向都随时间作周期性变化。
教材是这样展开的:先用教具演示交流电是怎样产生的:让矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,并强调让学生观察教材当线圈通过甲、乙、丙、丁四个特殊位置时,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。
接下来让学生用右手定则独立分析线圈中电动势和电流的方向,这样能让学生讲练结合,培养观察能力和分析能力。
至于感应电动势的瞬时值和最大值的表达式,正好利用上一章所学内容,借助闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式。
本节知识是全章的理论基础,由于交变电流与直流不同,因此,它对各种元件的作用也不同。
正因为交变电流的特殊性,才有了变压器及其广泛的应用。
物理教案-三相交变电流一、教学目标1.理解三相交变电流的基本概念和特点。
2.掌握三相交变电流的产生原理和应用。
3.能够分析三相交变电流的矢量图和相量表示。
二、教学重点与难点1.重点:三相交变电流的概念、特点、产生原理和应用。
2.难点:三相交变电流的矢量图和相量表示。
三、教学准备1.教学课件2.演示道具:三相交流发电机模型3.小组讨论材料四、教学过程一、导入1.提问:同学们,我们之前学习了单相交变电流,那么什么是三相交变电流呢?2.学生回答:三相交变电流是指三个频率相同、幅值相等、相位相差120°的交变电流。
二、教学内容1.三相交变电流的概念1.1介绍三相交变电流的定义和特点。
1.2演示三相交变电流的波形图。
2.三相交变电流的产生原理2.1分析单相交变电流的产生原理。
2.2讲解三相交变电流的产生原理。
2.3演示三相交流发电机模型。
3.三相交变电流的应用3.1介绍三相交变电流在电力系统中的应用。
3.2分析三相交变电流的优点。
4.三相交变电流的矢量图和相量表示4.1讲解矢量图和相量的概念。
4.2演示三相交变电流的矢量图。
4.3分析三相交变电流的相量表示。
三、案例分析1.案例一:三相交流发电机1.1分析发电机的结构和工作原理。
1.2讨论发电机产生的三相交变电流的特点。
2.案例二:三相异步电动机2.1分析电动机的结构和工作原理。
2.2讨论电动机消耗的三相交变电流的特点。
四、小组讨论1.1三相交变电流的优点和缺点。
1.2三相交变电流在实际应用中的意义。
2.小组汇报:每个小组选派一名代表汇报讨论成果。
五、课堂小结2.学生提问:同学们对三相交变电流还有哪些疑问?3.教师解答:针对学生的疑问进行解答。
六、课后作业1.请同学们课后查阅资料,了解三相交变电流在实际应用中的具体案例。
七、教学反思1.教师反思:本节课的教学效果如何?有哪些优点和不足?2.学生反馈:学生对本节课的教学内容是否满意?有哪些建议和意见?八、教学拓展1.介绍三相交变电流在我国电力系统中的应用和发展趋势。
高中物理-交变电流教案【教材分析】这一章是《高中物理选修3-2》第五章,讲述的是交变电流知识,它是第四章“电磁感应”知识的具体应用。
本章也是《高中物理选修3-1》第二章“恒定电流”内容的进一步扩展。
通过这一章的学习使学生了解到,不仅有恒定电流,还有大小和方向都发生变化的交变电流。
交变电流与恒定电流有相似的地方,也有自己特殊的规律。
【学情分析】根据学生认知规律,高中学生的认知特点:对相似知识点的理解不很清楚,容易混淆。
对于多变量,多过程,动态变化的问题,学生一时很难统筹全局,在处理此类问题的时候,往往出现顾此失彼的现象。
为了帮助学生克服以上困难,本节复习课从学生角度出发,设计很多帮助学生理解知识的解题技巧,提高学生学习效率。
【教学目标】1、通过引导学生,逐步唤醒学生对交变电流的基本知识的回忆;2、通过复习,进一步解决学生在新授课时出现的问题:(1)图像题求解的技巧和方法;(2)区别交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的使用方法;(3)变压器的动态变化分析和电能输送中的能量守恒。
【重点难点】1、区别交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的使用方法;2、变压器的动态变化分析和电能输送中的能量守恒【教学进程】一、交变电流的描述1、交变电流的特点学生总结:交流电的图像分布在t 轴两侧,直流电的图像分布在t 轴的同侧。
【课堂预设】此知识点的形象性很强,学生掌握起来比较容易。
通过填写导学案,学生自主回顾这部分知识点即可。
2、交变电流的产生学生总结:从中性面位置开始,t E e m sin ,其中:E m =nBS =m n 。
在中性面位置:磁通量最大,感应电动势0 ,磁通量的变化率0 ;在垂直中性面位置:磁通量0 ,感应电动势最大,磁通量的变化率最大。
周期T= 0.25s ,频率f= 4Hz ,角速度ω= 8π rad/s ,磁通量的最大值Фm = 5/2π wb 。
(单匝)【课堂预设】两个重要位置:中性面位置和与中性面垂直的位置。
《交变电流》教案高中物理选修一2021对电学实验,删除了用描述法画出电场中平面上的等势线,把电流表改装为电压表,用半偏法测电流表的内阻。
下面是小偏整理的《交变电流》教案高中物理选修一2021,感谢您的每一次阅读。
《交变电流》教案高中物理选修一2021一、预习目标1、知道交变电流产生的原理2、知道交变电流的变化规律及物理量间的关系二、预习内容1、交变电流________和________随时间做_________变化的电流叫做交变电流,简称交流()________不随时间变化的电流称为直流()大小和方向都不随时间变化的电流叫做_________电流2、交变电流的产生(1)过程分析特殊位置甲乙丙丁戊B与S的关系磁通量Φ的大小4个过程中Φ的变化电流方向磁通量Φ的变化率(2)中性面:_______________________________磁通量___________磁通量的变化率____________感应电动势e=________,_______感应电流感应电流方向________,线圈转动一周,感应电流方向改变______次课内探究学案一、学习目标1、理解交变电流的产生原理及变化规律;2、理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系;学习重难点:交变电流的产生原理、变化规律及物理量间的关系二、学习过程1、为什么矩形线框在匀强磁场中匀速转动,线框里能产生交变电流?2、交变电流的产生过程中的两个特殊位置及特点是什么?(1)中性面:与匀强磁场磁感线垂直的平面叫中性面.线圈平面处于跟中性面重合的位置时;(a)线圈各边都不切割磁感线,即感应电流等于零;(b)磁感线垂直于该时刻的线圈平面,所以磁通量最大,磁通量的变化率为零.(c)交变电流的方向在中性面的两侧是相反的.(2)线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,线圈平面平行于磁感线,磁通量为零,磁通量的变化率最大,感应电动势、感应电流均最大,电流方向不变.3、交变电流的变化规律:如图5-1-1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程:当以线圈通过中性面对为计时起点时,交变电流的函数表达式:e=Emsinωt,其中Em=2NBLv=NBωS;i=Imsinωt,其中Im=Em/R。
选修1-1 第三章第3节《交变电流》本节内容在教材中的地位:在学习本节内容之前,我们主要是学习和理解直流电,因此本节在高中物理教材中起到承前启后的作用,不仅是法拉第电磁感应定律应用的体现,更是为后续变压器和高压输电等内容的学习做好知识准备。
教材在本节内容安排上给学生灌输了“从生活走向物理,从物理走向生活”理念。
从家用电器的认知到物理知识,从物理知识到生活中的应用,结合生活实例探究物理规律,实现探究过程生活化。
学情分析:(因材施教)本节内容作为文科班学生学习,难度不宜过大,主要是是感性认识和兴趣培养,从生活走向物理,从物理走向生活。
同学们已经学习过法拉第电磁感应定律,为本节的学习打下了理论基础,同时在前面学习了电流的热效应和电容器等知识,也为本节内容的学习做好了知识储备。
设计思路:(本节课教学主流要素)【课前微视频】引入(激发学生学习兴趣,培养学生学习国外科学家特斯拉追求真理的精神,催人奋进。
)【微课】导入新课(通过国内苏州某大叔的“自发电电瓶车改装”发明专利,把“中国制造”、“中国发明”等引入课堂不仅是了解发电机,更是号召每位中学生热爱祖国,为祖国的强大努力奉献自己的力量)【实验】推进新课(简单介绍交流发电机基本构造,再让学生本人通过手摇发电机感知交流电的产生。
再通过示波器演示直流电和交变电流的波形,让学生将以前学习的直流电和现在即将要学习的交流电进行对比,交、直流图像很直观更能容易让学生得出和认同交流电的定义。
培养学生观察分析、对比总结的能力素养)【小魔术】请同学上台表演“白炽灯丝跳舞”,并请学生猜猜这个用纸包起来的东西是什么(答案:磁铁。
通过小魔术既复习了安培力知识,又再次明确了交流电的方向变化是交流电最重要的物理特征。
)【学生合作与展示】交流电的变化规律(请学生上台结合交流电输出电压波形图尽可能写出数学表达式,培养与提升学生数理分析能力素养)【实验探究】通过“家用电器知多少1”抛出问题,然后解决问题。
三点一线交变电流教学设计汪明〔常州市田家炳实验中学江苏常州 213000〕1、教材分析1.1 教学目标:知识与技能〔1〕理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系,知道我国生产与生活用电的周期与频率的大小。
〔2〕理解什么是交变电流的有效值,知道正弦交变电流的有效值与峰值的关系。
〔3〕知道有效值是根据电流热效应规定的,会求有关交变电流的有效值。
〔4〕知道交流电器设备所标的电压、电流值以及交流电压表、电流表所测值均为有效值。
过程与方法〔1〕通过对交变电流相关概念建立与探究过程,来发展学生的观察能力、分析能力、归纳论证的能力和表达信息的能力。
〔2〕让学生体验进行实验研究和理论探究的基本流程,培养学生的思辨能力与迁移应用能力。
情感态度与价值观〔1〕让学生理解概念建立的科学程序,体验科学研究方法,使学生学会从纷繁的现象中探求事物本质的科学态度和研究方法。
〔2〕通过实验研究与理论探究,培养学生分工协作,合作交流的意识及其带来的成就感。
〔3〕培养学生发现问题、勇于探究的良好习惯,并能将所学知识应用于生活实践中去,感受学习物理的乐趣。
1.2 设计理念:2017年12月,笔者曾应常州市新北区教研室之邀,示范执教了普通高中物理选修3-2《描述交变电流的物理量》,下文即以此节教学研究课为例,来阐述其“三点一线教学法”核心观念在教学中具体应用。
教研室选择此教学课题是基于以下三点原因:其一,这是一节典型概念授学课,涉及交变电流的周期、频率、瞬时值、峰值、有效值等诸多核心概念,其逻辑顺序不易把握,教师不易于组织有效课堂教学;其二,从现行教材来看,本节内容没有安排实验教学,而且正弦式交变电流的有效值的表达式是直接给出的,又无任何理论上的有效阐释,给人非常突兀之感,课堂教学无法唤醒学生思维的兴奋点,教学效果往往趋于平淡;其三,学生对交变电流的感性认知本身不强,教学中如何让学生能从感性认识上升到理性认识,且从纷繁的概念认知、分析比较中,最终能简化和抽象出交变电流的本质特征,即能到达对交变电流的概括综合的理性思维通道,是本节课核心问题所在。
3.1交变电流〖教材分析〗本节内容承接前面学习过的法拉第定律的内容。
交变电流在生产生活中扮演着十分重要的角色。
而正弦式电流又是最简单和最基本的,它的产生原理是在电磁感应的基础上进一步提升的。
本节知识是全章的理论基础,由于与直流电不同,会出现许多新的名词来描述它。
本节通过实验来分析交变电流的产生过程。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道交流电产生过程、以及交流电的瞬时值的表达式并能够解决相关问题。
科学思维∶通过交变电流瞬时值的推导,体会物理模型建立在物理规律形成中的作用。
科学探究:通过对交变电流产生过程及变化规律的探究,尝试用科学探究及数学分析的方法研究物理问题,认识数学工具在物理学中的应用。
科学态度与责任∶有将物理知识应用于生活和生产实践的意识,勇于探索日常生活有关的物理问题。
〖教学重难点〗教学重点:对产生交变电流的物理过程的分析。
教学难点:交变电流的变化规律及应用。
〖教学准备〗多媒体课件、示教发电机模型。
〖教学过程〗公路旁、旷野上,坚实的钢架托着、吊着粗大的金属线,仿佛由天际而来,向天际而去……这些由发电厂、变电站而来的输电线,将电能输送到乡村、工厂,输送到千家万户。
电,每时每刻都在为人类作着巨大的贡献。
(动图展示发电厂发电过程)来自发电厂的电有什么特性?我们怎样才能更好地利用它?这一章我们就来学习与此相关的内容。
一、新课引入实验演示:用示波器或电压传感器先观察电池供给的电压的波形,再观察学生电源交流挡供给的电压的波形。
这两种波形各有什么特点?二、新课教学(一)交变电流如图所示,在显示屏上显示的电压(或电流)随时间变化的图像,在电工技术和电子技术中常常叫作波形图。
通过刚才的演示实验我们可以看到,电池的电压并不随时间变化,它是一条平行于t轴的直线。
而学生电源交流档的电压呈现出波浪线型,大小和方向是不断变化的,有一定的周期性。
①交流电:方向随时间周期性变化的电流。
简称交流电或交流用AC表示,其中最常见的是咱们家里用的交流电。
它的电流随时间变化的图像是这样波浪线,图中t轴上方表示电流方向为正向,而t 轴下方表示电流方向为负向,所以电流的方向每隔一段时间就会发生变化。
跟交流电相对,方向不随时间变化的电流叫做直流电。
②直流电:方向不随时间变化。
直流电中按照电路大小是否变化又可以分为两类,一类是大小不随时间变化的电流,图像是平行于t轴的一条直线,这就是之前学过的恒定电流。
另一类是大小会随时间变化的电流。
③交流电和直流电的转化电池供给的电流方向不随时间变化,所以属于直流。
交变电流经过电子电路的处理,也能变成直流,学校实验室的学生电源就有这种功能。
日常使用的各种充电器能把交变电流变成低压直流。
可以再通过一个更直观的演示实验来证明交流电的方向在不断变化。
演示:观察交变电流的方向把两个发光颜色不同的发光二极管"并联,注意使两者正、负极的方向不同,然后连接到教学用发电机的两端。
转动手柄,两个磁极之间的线圈随着转动。
观察发光二极管的发光情况。
实验现象说明了什么?现象:两个二极管会交替发光。
分析:手摇式发电机可以产生交流电,发光二极管具有单向导电性,当电流从上往下流时,右侧侧二极管发光。
当电流从下往上流时,左侧二极管发光。
实验开始后,不停转动发电机把手,两个二极管会交替发光,这就说明发电机产生的交流电电流方向确实在不断变化。
(二)交变电流的产生教学用的交流发电机,放大来看其实就是一个线圈在磁场中旋转。
那么他为什么能产生交流电呢?1.发电机的结构得从发电机的结构说起,为了便于观察,图中只画出了其中的一匝线圈。
线圈AB、CD在磁场中逆时针旋转,磁场方向水平向右。
线圈旋转到现在的位置时,从正前方去观察这个线圈儿,那么只能看到这个线圈的AD边。
画出它们的速度方向,可以看到在线圈儿旋转过程中只有AB和CD边在做切割磁感线的运动,而BC和AD边总是沿磁场方向运动。
E、F是两个电刷与K、L 两个导电环接触,AB边连在金属滑环K上,CD边连在滑环L上。
线圈中产生电流通过电刷和导电环流到外面路上,发电机的结构就是这样。
总结:线圈旋转过程中只有AB和CD边在做切割磁感线的运动产生感应电动势,而BC和AD边总是沿磁场方向运动。
2.交流电的产生原理①我们看几个特殊位置,线圈旋转到现在的位置时,从正前方去观察这个线圈儿,那么只能看到这个线圈的AD 边。
AB 、CD 边都没有切割磁感线,因此线圈中没有电动势,也没有电流。
②当线圈旋转90度后AB 边向下切割磁感线运动,产生的感应电流的方向根据右手定则可知是由B 指向A ,即在平面上看那就是打点出来。
CD 边向上切割磁感线运动,产生的感应电流的方向根据右手定则可知是由D 指向C ,即在平面上看那就是打叉进去。
所以在线圈中产生的感应电流的方向方向为BADC ,电流会从E 流出从F 流回,进入到DC 。
③当线圈再旋转90度时,线圈儿跟开始时一样也不切割磁感线,使得电动势为零电流消失。
④线圈儿继续旋转90度,此时CD 边向下切割磁感线运动,产生的感应电流的方向根据右手定则可知是由C 指向D ,即在平面上看那就是打点出来。
AB 边向上切割磁感线运动,产生的感应电流的方向根据右手定则可知是由A 指向B ,即在平面上看那就是打叉进去。
所以在线圈中产生的感应电流的方向方向为CDAB ,电流会从F 流出从E 流回,进入到AB 。
可以看到在线圈儿旋转的过程中,电流一会儿从E 流出F 流入,一会儿从F 流出E 流入,方向在不断改变,就产生了交流电。
3.交流电的方向如图所示:由于只有只有AB 和CD 边在做切割磁感线的运动,所以产生感应电动势那就是E=BLvsinθ感应电流: R E I当θ=90时,即速度方向垂直磁感线方向时,这个时候线框转到了乙或丁的位置,这时E 最大→I 也最大。
垂直于磁感线方向的速度不断变化,也就是这个夹角不断的变化,所以感应电动势也在变化,感应电流同时发生变化。
最终实验表明画出来的图像是这样,和前面的波形图类似。
线圈每经过中性面一次,交流电方向改变一次,线圈每转动一周(交流电的一个周期) ,两次经过中性面,交流电的方向改变两次。
4.中性面现在咱们来研究转动过程中线圈的两个特殊位置,中性面和与中性面垂直的平面。
中性面是与磁场垂直的平面。
与中性面垂直的平面就是当线圈转到这个右图的位置时的平面。
线圈在转动一周的过程中会两次经过中性面。
①中性面和与中性面垂直的平面,磁通量,磁通量的变化率,感应电动势的比较。
②线圈转动过程中磁通量的变化曲线。
另外还要学会在图像上分辨两个特殊位置出现在那些时刻,以及记住经过中性面时,电动势和电流方向会改变。
(三)交变电流的变化规律为了分析方便,假设这是一个矩形线圈,AB 和 CD 的边长Ll , AD和CD 的边长为d ,角速度为W 。
从中性面开始计时。
中性面 与中性面垂直的平面 Φ 最大0 t ∆∆Φ 0最大BSW E0 最大BSW①线圈与中性面的夹角是多少?经过时间t ,它与中性面的夹角是θ=wt 。
②AB 边的速度多大?AB 边绕中心轴做匀速圆周匀的,转动半径为d 21,这样AB 和CD 边的速度dw 21v =,DC 和AD 边依然不切割磁感线。
③AB 边切割磁感线的有效速度多大?wt dw 21v v sin sin ==⊥θ。
④AB 边中的感应电动势多大? wt dw 21Bl Blv e AB sin ==。
CD 边也产生同样大小的电动势。
⑤线圈中的感应电动势多大?由于此时AB 和CD 都是垂直切割磁感线,因此线圈中的感应电动势最大,并且它的大小就等于两者相加e=e AB +e DC带入化简一下也就是wt Bldw wt dw 21Bl 2Blv 2e sin sin ===, 又S=ld 则,电动势的最大值就等于e=wBSsinwt设电动势的最大值,也就是峰值E m =wBS ,则有e=E m sinwt所以从式子看一看出电动势随时间t ,按正弦规律变化。
进而可以求得路端电压u=U m sinwt电路中的电流:i=I m sinwt式子中的U m 和I m 分别是电压和电流的最大值,也叫峰值。
小写的e 、u 、i 都是瞬时值。
他都是正弦式变化。
所以我们的电流叫做正弦式交流电。
如果从中性面开始计时,正弦式交流电的图像就是这样的。
特别是如果线圈不是单匝的是N匝的,那就要变成这样E m=NwBS,这是一个非常重要的结果。
值得注意的是,只要性圈儿在匀强磁场中匀速转动,并且转轴垂直于磁场,产生了交流电就是正弦或余弦的。
即便线圈是圆形、三角形等其他形状或者转轴在线圈的一边这个结论同样成立。
因为无论线圈形状转轴位置如何磁通量的这个表达式仍然成立。
不同形式的交流电.在电子技术中也常遇到其他形式的交流。
如长成这样的锯齿波,交流电和长成这样的方波交流电,他们的名字都来源于图像的形状。
锯齿波交流电的电流大小和方向都在周期性变化,方波交流电的电流大小不变,但方向周期性变化。
(四)交流发电机交流发电机基本两部分组成:一是产生感应电动势的线圈(通常叫作电枢),二是产生磁场的磁体。
基本种类有两种:一是旋转电枢式,电枢转动,磁极不动的发电机。
二是旋转磁极式,磁极转动,电枢不动。
不论哪种发电机,转动的部分都叫转子,不动的部分都叫定子。
课堂练习例1:一台发电机在产生正弦式电流。
如果发电机电动势的峰值为E m=400V,线圈匀速转动的角速度为ω=100πrad/s:,试写出电动势瞬时值的表达式。
如果这个发电机的外电路只有电阻元件,总电阻为2000Ω,电路中电流的峰值是多少?写出电流瞬时值的表达式。
解题提示:假定发电机从线圏中性面开始计时,线圏中电动势的瞬时表达式为:e=E m sinwt。
数据代入:e=400sin100πt不计发电机线圈内阻,电流中电流峰值A 202000400R E I m m .===所以瞬时值:i=I m sinwt=0.2sin100πt. 例2:KLMN 是一个竖直的矩形导线框,全部处于磁感应强度为B 的水平方向的强磁场中,线框面积为S ,MN 边水平,线框绕某竖直固定轴以角速度w 匀速转动。
在MN 边与磁场方向的夹角到达30°的时刻,导线框中产生的瞬时电动势e 的大小是多少?标出线框此时电流的方向。
已知线框按俯视的逆时针方向。
解题提示:Kl 边与磁场方向成30°时,线圈平面与中性面夹角为60°。
此时感应电动势为:e=E m sinwt=BSwsin 60°代入数据得:BSw 23e = 〖板书设计〗3.1交变电流一、交变电流①交流电∶ 大小和方向都随时间做周期性变化②直流电∶方向不随时间变化二、交变电流的产生①线圈旋转过程中只有AB 和CD 边在做切割磁感线的运动,产生E 感 ②线圈每转动一周,两次经过中性面,交流电的方向改变两次。