新人教版高中物理選修3-2第五章《交變電流》教案

1、新人教版高中物理選修32 第五章交變電流精品教案課題5.1 交變電流課型新授課課時(shí)1 教學(xué)目的（一）知識(shí)與技能1使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。2掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。3理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。（二）過(guò)程與方法1掌握描述物理量的三種基本方法（文字法、公式法、圖象法）。2培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。3培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)問(wèn)題。重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程的分析。 教學(xué)難點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。教學(xué)方法通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生

2、觀察現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】1. 恒定電流的定義是什么？直流電的定義是什么？2. 我們根據(jù)什么來(lái)定義直流電和恒定電流的？【新課教學(xué)】一、交變電流1.定義：2.試討論交變電流與恒定電流和直流電的區(qū)別是什么？二、交變電流的產(chǎn)生右圖為交流電發(fā)電機(jī)的示意圖， 線圈所在磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 設(shè)矩形線圈 abcd 以角速度 繞 oo 軸、 從線圈平面跟磁感線垂直的位置開(kāi)始做逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)1開(kāi)始時(shí)，線圈是否切割磁感線？線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？此時(shí)磁通量多大？方向怎樣？2.經(jīng)過(guò)時(shí)間 t 線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為多大？，此時(shí)ab 邊的線速度 v 方向跟磁感線方向夾角為多大，設(shè) ab邊的長(zhǎng)度為 l，

3、bd邊的長(zhǎng)度為 l，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)怎么計(jì)算？電流方向怎樣判斷？此時(shí)磁通量多大？方向怎樣？學(xué)生思考預(yù)習(xí)引導(dǎo)的兩個(gè)問(wèn)題？（ 3 分鐘）教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本完成 1、 2 兩題（4 分鐘）學(xué)生思考并討論右側(cè)的四個(gè)問(wèn)題（ 10分鐘）教學(xué)過(guò)程3.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò) t/4 時(shí)間，線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線平行的位置， t=/2，sint =1，ab 邊和 cd 邊都垂直切割磁感線，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，用em來(lái)表示， em=nbs（怎樣得到的？）則線圈經(jīng)過(guò)任意位置時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值 ：e =emsint，可見(jiàn)，線圈里產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是按正弦規(guī)律變化的。此時(shí)磁通量多大？方向怎樣？4.結(jié)合上述問(wèn)題分析，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中

4、磁通量的變化規(guī)律是怎樣的？和電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律有什么聯(lián)系？例題精析：一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e 隨時(shí)間 t 的變化如圖所示。下面說(shuō)法中正確的是（）at1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零bt2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大ct3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大d每當(dāng)e 轉(zhuǎn)換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大三、交變電流的規(guī)律由上述分析可知，上述發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的基本規(guī)律：e =emsint 其中時(shí)間 t 從線圈和磁場(chǎng)垂直開(kāi)始計(jì)時(shí)的，此時(shí)線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為，線圈中的磁通量為，線圈所在位置稱(chēng)之為 中性面 。em是個(gè)常數(shù)，表示電動(dòng)勢(shì)可能達(dá)

5、到的最大值，稱(chēng)為電動(dòng)勢(shì)的峰值，是。由于發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)按正弦規(guī)律變化，那么回路中的電流的電壓的變化規(guī)律怎樣？（提示根據(jù)閉合電路的歐姆定律分析）電流規(guī)律：電壓規(guī)律：所以發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)、電路中的電流與電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間的關(guān)系可以用正弦曲線來(lái)表示，如下圖所示：學(xué)生分析解決練習(xí)一并總結(jié)思路（ 4 ）教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本完成填空（ 7 分鐘）提示：結(jié)合課本的思考題教學(xué)過(guò)程正弦交流電 ：。思考：在線圈旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)，磁通量是怎樣變化的？感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如何變化？如何用法拉第電磁感應(yīng)定律理解這個(gè)問(wèn)題？能否畫(huà)出二者隨時(shí)間變化的圖像？例題精析： 如圖所示， 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b=2 t，匝數(shù) n=6 的矩形線圈ab

6、cd繞中心軸oo勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度=200 rad/s。已知 ab=0.1 m，bc=0.2 m，線圈的總電阻r=40，試求：（ 1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，感應(yīng)電流的最大值；（ 2）設(shè)時(shí)間t=0 時(shí)線圈平面與磁感線垂直，寫(xiě)出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；（ 3）畫(huà)出感應(yīng)電流的瞬時(shí)值i 隨t 變化的圖象；（ 4）當(dāng) t=30時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量和線圈中的電流的瞬時(shí)值各是多大？（ 5）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)2的過(guò)程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值是多大？四、幾種常見(jiàn)的交變電波形（結(jié)合交變電流的定義看下圖中的交變電流）小結(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題：學(xué)生小組間討論思考左側(cè)的問(wèn)題及例題并闡述思路（ 5 分鐘）學(xué)生

7、通過(guò)幾種波形圖理解交變電流的含義（4分鐘）教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)本節(jié)進(jìn)行小結(jié)。（ 3 分鐘）1矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。2中性面的特點(diǎn)：線圈和磁場(chǎng)垂直，線圈不切割磁感線磁通量最大為m，但 e=0。3從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=nbs sint，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為em=nbs。4. 矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通量和電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律。備注課外訓(xùn)練 1交流發(fā)電機(jī)的線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與中性面重合時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（）a電流將改變方向b磁場(chǎng)方向和線圈平面平行c線圈的磁通量最大d線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大2

8、關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流，以下說(shuō)法中正確的是（）a線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變b線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向就改變一次c線圈平面經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都要改變一次d線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流方向都要改變一次3如圖所示，一個(gè)位于xoy 平面內(nèi)的矩形線圈abcd，處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈的四個(gè)邊分別與x、y 軸平行，當(dāng)線圈繞 ox 軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到與xoy 平面重合時(shí)， 線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcda，并且電流最大.那么關(guān)于磁場(chǎng)方向及線圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向（沿x 軸負(fù)方向觀察），下述說(shuō)法中正確的是a.磁場(chǎng)方向沿x 軸正方向，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)b.磁場(chǎng)方向沿y 軸正方向，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)c.磁場(chǎng)方向沿z 軸正方向，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)d.磁場(chǎng)方向沿y 軸正方向，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)4如圖所示， 正方形線圈abcd 繞對(duì)稱(chēng)軸oo在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)