高中物理交變電流5.1交變電流教案新人教版選修

1、51 交變電流教學目標（一）知識與技能1使學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值和最大值及中性面的準確含義。（二）過程與方法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)學生運用數(shù)學知識解決物理問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過實驗觀察，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)良好的學習習慣，體會運用數(shù)學知識解決物理問題的重要性教學重點交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。教學難點交變電流的變化規(guī)律及應用。教學方法演示法、分析法、歸納法。教學手段手搖單相發(fā)電機、小燈泡、

2、示波器、多媒體教學課件、示教用大的電流表教學過程（一）引入新課出示單相交流發(fā)電機，引導學生首先觀察它的主要構(gòu)造。演示：將手搖發(fā)電機模型與小燈泡組成閉合電路。當線框快速轉(zhuǎn)動時，觀察到什么現(xiàn)象?這種大小和方向都隨時間做周期性變化電流，叫做交變電流。 （二）進行新課1、交變電流的產(chǎn)生為什么矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時線圈里能產(chǎn)生交變電流？多媒體課件打出（圖5.1-3）。當abcd線圈在磁場中繞OO軸轉(zhuǎn)動時，哪些邊切割磁感線? （ab與cd）。當ab邊向右、cd邊向左運動時，線圈中感應電流的方向？（沿著abcda方向流動的。）當ab邊向左、cd邊向右運動時，線圈中感應電流的方向如何? （感應電流是沿

3、著dcbad方向流動的。）線圈平面與磁感線平行時，ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，此時產(chǎn)生感應電動勢最大。線圈轉(zhuǎn)到什么位置時，產(chǎn)生的感應電動勢最小? 當線圈平面跟磁感線垂直時，ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行，即不切割磁感線，此時感應電動勢為零。利用多媒體課件，屏幕上打出中性面概念：（1）中性面線框平面與磁感線垂直的位置。（2）線圈處于中性面位置時，穿過線圈最大，但=0。（3）線圈越過中性面，線圈中I感方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周，感應電流方向改變兩次。2交變電流的變化規(guī)律設線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是。經(jīng)過時間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度是t，ab邊的線速度v

4、的方向跟磁感線方向間的夾角也等于t，如右圖所示。設ab邊長為L1，bc邊長L2，磁感應強度為B，這時ab邊產(chǎn)生的感應電動勢多大?eab=BL1vsint = BL1·sint =BL1L2sint此時整個線框中感應電動勢多大?e=eab+ecd=BL1L2sint若線圈有N匝時，相當于N個完全相同的電源串聯(lián)，e=NBL1L2sint，令Em=NBL1L2，叫做感應電動勢的峰值，e叫做感應電動勢的瞬時值。 根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時值U=Umsint。電動勢、電流與電壓的瞬時值與時間的關系可以用正弦曲線來表示，如下圖所示：3幾種常見的交變電波形（三）課堂

5、總結(jié)、點評本節(jié)課主要學習了以下幾個問題：1矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。2從中性面開始計時，感應電動勢瞬時值的表達式為e=NBSsint，感應電動勢的最大值為Em=NBS。3中性面的特點：磁通量最大為m，但e=0。（四）實例探究交變電流的圖象、交變電流的產(chǎn)生過程【例1】一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應電動勢e隨時間t的變化如圖所示。下面說法中正確的是 （ ）At1時刻通過線圈的磁通量為零Bt2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大Ct3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D每當e轉(zhuǎn)換方向時，通過線圈的磁通量的絕對

6、值都為最大 交變電流的變化規(guī)律【例2】在勻強磁場中有一矩形線圈，從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的交變電動勢可以表示為e=Emsint。現(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來的2倍，試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動勢的峰值、交變電動勢的瞬時值表達式，畫出與其相對應的交變電動勢隨時間變化的圖象。 分析物理圖象的要點：一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點”、看“截距”、看“面積”、看“拐點”，并理解其物理意義。二變：掌握“圖與圖”“圖與式”和“圖與物”之間的變通關系。三判：在此基礎上進行正確的分析和判斷。綜合應用【例3】 如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=2 T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動，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）感應電動勢的最大值，感應電流的最大值；（2）設時間t=0時線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式；（3）畫出