高二物理（人教版教科版通用）+交變電流教案

1、授課年級(jí)高二課題3.1交變電流課程類型新授課設(shè)計(jì)宗旨物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和 關(guān) 鍵 能 力，是 學(xué) 生 通 過(guò) 物 理 學(xué) 習(xí) 內(nèi) 化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，主要由“物理觀念”、“科學(xué)思維”、“實(shí)驗(yàn)探究”、“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等個(gè)方面的要素構(gòu)成?；谖锢砗诵乃仞B(yǎng)導(dǎo)向的“交變電流”教學(xué)案例凸顯實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)思維、創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境形成物理觀念、滲透科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，充分體現(xiàn)物理學(xué)科對(duì)提高學(xué)生核心素養(yǎng)的獨(dú)特作用。教材分析“交變電流”是普通高中人教版物理選修 3-2 第五章第一節(jié)的內(nèi)容，其產(chǎn)生的原理是基于電磁感應(yīng)的基本規(guī)律，所以本章是前一

2、章的延 續(xù)和發(fā)展，是電磁感應(yīng)理論的具體應(yīng)用。另一方面，本節(jié)知識(shí)也是全章 的理論基礎(chǔ)，所以本節(jié)內(nèi)容有承上啟下的作用。 為了適應(yīng)學(xué)生的接受能力，教材采取從感性到理性、從定性到定量逐漸深入的方法講述這個(gè)問(wèn)題.教材先用教具演示矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生交流電，以展示交流電是怎樣產(chǎn)生的.并強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生觀察教材圖5.1-3所示線圈通過(guò)甲、乙、丙、丁四個(gè)特殊位置時(shí)，電流表指針變化的情況，分析電動(dòng)勢(shì)和電流方向的變化，這樣學(xué)生就會(huì)對(duì)電動(dòng)勢(shì)和電流的變化情況有個(gè)大致的了解.然后讓學(xué)生用右手定則獨(dú)立分析線圈中電動(dòng)勢(shì)和電流的方向.這樣能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,培養(yǎng)學(xué)生的觀察和分析能力.關(guān)于交變電流的變化規(guī)律,教材利

3、用上章學(xué)過(guò)的法拉第電磁感應(yīng)定律引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推導(dǎo),得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值和最大值的表達(dá)式,進(jìn)而根據(jù)閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律推出電流與電壓瞬時(shí)值與最大值的表達(dá)式.學(xué)情分析學(xué)生掌握了法拉第電磁感應(yīng)定律，也掌握了導(dǎo)體棒切割磁感應(yīng)線 產(chǎn)生感應(yīng)電流方向的判斷和大小的計(jì)算，具有較強(qiáng)的綜合分析能力。這為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打下了理論基礎(chǔ)，學(xué)生對(duì)交流電早有耳聞，這也為學(xué)習(xí)本節(jié)課做好了心理準(zhǔn)備。但交變電流的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)多，產(chǎn)生過(guò)程較為復(fù)雜，學(xué)生很難構(gòu)建模型，因此，讓學(xué)生通過(guò)定性分析，定量探究正弦式交變電流的變化規(guī)律是最為直接和有效的教學(xué)方式，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究的品質(zhì)。教學(xué)目標(biāo)物理觀念1、知道交變電流的特點(diǎn)

4、2、知道中性面及其特點(diǎn)3、知道正弦式交變電流方向及大小在特殊位置的變化情況4、知道正弦式交變電流電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式科學(xué)思維1、會(huì)判斷正弦式交變電流方向在什么位置發(fā)生改變2、會(huì)判斷正弦式交變電流在什么位置最小，什么位置最大3、能夠建立模型，用法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)交變電流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式科學(xué)探究1、通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)，明確交變電流大小和方向的變化特點(diǎn)2、通過(guò)構(gòu)建模型理論推導(dǎo)，掌握交變電流電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)，定量驗(yàn)證交變電流電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1、培養(yǎng)學(xué)生觀察定性分析定量推導(dǎo)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究方法和習(xí)慣2、在研究問(wèn)題中，培養(yǎng)學(xué)生突出主要矛盾、忽略次要因素的思維方法重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探

5、究交變電流，讓學(xué)生理解和掌握交變電流的產(chǎn)生過(guò)程及其變化規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)在定量探究交變電流規(guī)律的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。教學(xué)思路重點(diǎn)突出，難點(diǎn)突破： 通過(guò)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的演示，立體圖結(jié)合側(cè)視圖分析，使學(xué)生理解交變電流產(chǎn)生的原理和方向變化特點(diǎn)。 推導(dǎo)瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)大小時(shí)，通過(guò)側(cè)視圖分析線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系，利用導(dǎo)體切割磁感線方法來(lái)處理，使問(wèn)題容易理解。教 學(xué) 過(guò) 程創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課實(shí)驗(yàn)：學(xué)生電源交流檔與電流傳感器組成回路，使學(xué)生認(rèn)識(shí)交變電流交變電流的產(chǎn)生下面我們來(lái)詳細(xì)了解一下實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的手搖發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造（多媒體投影結(jié)構(gòu)圖如圖所示）師：磁極N與S間提供

6、近似的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線框的ab邊穿過(guò)圓環(huán)k但不接觸，與圓環(huán)l相連接，cd邊跟圓環(huán)k相連接，AB是金屬制成的電刷，分別壓在兩個(gè)圓環(huán)kl上，可以保證線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)圓環(huán)和電刷始終與外電路的連接，搖動(dòng)手柄通過(guò)轉(zhuǎn)輪，皮帶帶動(dòng)線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)師：工業(yè)上在產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來(lái)之后，對(duì)產(chǎn)品的性能特點(diǎn)必須全面了解。為了更好地利用這臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)出來(lái)的電，我們需要進(jìn)一步研究這種電流的產(chǎn)生過(guò)程，弄清電流大小、方向分別是如何變化的師：要研究電流的大小是如何變化的，我們需要什么理論工具？生：法拉第電磁感應(yīng)定律師：要研究電流的方向是如何變化的，我們需要什么理論工具？生：楞次定律，右手定則師：為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們

7、將線圈簡(jiǎn)化為單匝線圈，且為了更好地幫助大家建構(gòu)線圈在磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)情景，我這里呈現(xiàn)了一個(gè)模型教具，可以直觀地展示線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)情況為了便于解決問(wèn)題，我們常常通過(guò)視角轉(zhuǎn)換的方式將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖。交流發(fā)電機(jī)一個(gè)周期內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程的示意圖如圖所示請(qǐng)同學(xué)們把這幾幅立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖，并結(jié)合平面圖分析這幾個(gè)特殊位置有什么特點(diǎn)，填入表格生：繪制平面圖并填寫教師課前設(shè)計(jì)好的表格，結(jié)束后相互討論交流，達(dá)成共識(shí)結(jié)果如圖及表所示特殊位置甲乙丙丁甲磁通量最大0最大0最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)0最大0最大0感應(yīng)電流0最大0最大0ab邊感應(yīng)電流方向無(wú)b-a無(wú)a-b無(wú)師：假設(shè)ab邊電流從b流向a的方向?yàn)檎?，反之為?fù)，在橫坐標(biāo)軸上標(biāo)出線圈到

8、達(dá)甲、乙、丙、丁、甲幾個(gè)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻,大致畫(huà)出磁通量隨時(shí)間變化的曲線，以及感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的曲線。生：線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電流方向發(fā)生改變。師：我們將線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直的位置命名為中性面，中性面的磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流為零，關(guān)鍵是線圈每經(jīng)過(guò)一次中性面，電流方向改變一次。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)立體圖與平面圖的結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力，空間想象能力表格的設(shè)計(jì)使學(xué)生更清晰地看到在甲乙丙丁幾個(gè)特殊位置磁通量、磁通量的變化率、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流的方向的特點(diǎn)，從而總結(jié)規(guī)律，形成并理解中 性面的概念。通過(guò)這樣的教學(xué)情境設(shè)計(jì)，能幫助學(xué)生正確理解中性面等概念，突破不易觀察的教學(xué)難點(diǎn)。避

9、免了知識(shí)以枯燥、呆板的形式傳授給學(xué)生，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知需求，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，逐步提升學(xué)生化抽象為直觀，歸納演繹的科學(xué)思維能力。交變電流的變化規(guī)律師：通過(guò)電流隨時(shí)間變化的圖像，我們看到手搖發(fā)電機(jī)中的交變電流似乎在按照正弦函數(shù)的規(guī)律變化，實(shí)際情況是這樣嗎？我們可以選取線 圈 在 非特 殊 位 置，進(jìn)行深入的研究-理論推導(dǎo)設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為，單匝線圈從中性面開(kāi)始，繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，角速度為，線圈ab、dc邊長(zhǎng)為ad、bc邊長(zhǎng)為，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，問(wèn)題1：線圈與中性面的夾角為多大？問(wèn)題2：ab邊的線速度為多大？問(wèn)題3：ab邊的有效切割速度多大？問(wèn)題4：ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

10、多大？問(wèn)題5：ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向如何？問(wèn)題6：ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與dc邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小關(guān)系如何？方向如何？問(wèn)題7：整個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？問(wèn)題8：若實(shí)際的線圈匝數(shù)為N，整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？問(wèn)題9：若整個(gè)線圈（總電阻為）和外電阻（阻值為）組成閉合電路，則電路中的感應(yīng)電流為多大？路端電壓為多大？生：在問(wèn)題串的引領(lǐng)下，憑借已有的三角函數(shù)和電磁感應(yīng)的知識(shí)推導(dǎo)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為感應(yīng)電流的表達(dá)式為，路端電壓的表達(dá)式為 師：e ,i ,u隨著時(shí)間按正弦規(guī)律變化，不同時(shí)刻有不同的數(shù)值，叫做瞬時(shí)值，、 叫做峰值設(shè)計(jì)意圖：了解學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平，圍繞教學(xué)目標(biāo)，按一定的次序精心設(shè)

11、計(jì)一組貼近學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”的問(wèn)題串，為學(xué)生提供主動(dòng)參與探索發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)，激發(fā)學(xué)生的獨(dú)立思考 和積極建構(gòu)。在“問(wèn)題串”的引領(lǐng)下，學(xué)生的思維能夠由表里，由淺入深，循序漸進(jìn)，可以有效地分解教學(xué)難點(diǎn)，同時(shí)提升學(xué)生理論分析的能力。實(shí)施核心素養(yǎng)導(dǎo)向的物理教學(xué)，需要教師轉(zhuǎn)變教學(xué)的價(jià)值觀念，運(yùn)用自己的教育智慧，將冰冷的學(xué)術(shù)結(jié)論動(dòng)態(tài)地、生動(dòng)地展示在學(xué)生面前，易于學(xué)生接受，從而提高學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在問(wèn)題的探索過(guò)程中真切感受物理的思想方法，逐步形成科學(xué)思維，有效培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。交變電流的圖像師：由前面的表達(dá)式可得到正弦交變電流的電動(dòng)勢(shì)e、電流i和路端電壓u隨時(shí)間變化的圖像，如圖所示這種按正弦規(guī)

12、律變化的交變電流叫作正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱正弦式電流,正弦式電流是最簡(jiǎn)單、最基本的交變電流。電力系統(tǒng)中應(yīng)用的多是正弦式電流。拓展思考師：由磁通量隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像，能不能得出瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像？ 生：能，E=n ()/t當(dāng)t很短趨于零時(shí)，這樣求出來(lái)的就變?yōu)樗矔r(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)了，在-t圖像中()/t相當(dāng)于圖像的斜率，描點(diǎn)、連線2、師：若線框以ab邊為轉(zhuǎn)軸仍從與磁場(chǎng)垂直的位置開(kāi)始逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，保持線圈的匝數(shù)和面積不變，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律是否仍然為？ 生：線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，那么只有cd邊切割磁感線了進(jìn)而簡(jiǎn)化為3、師：從垂直中性面開(kāi)始以中軸線oo為軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t線圈的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)還按正弦規(guī)律變化嗎？ 生：垂直于磁感線的分量因此ab邊、cd邊的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)因?yàn)樗麄冊(cè)诰€圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)繞