交变电流教学设计

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1、交变电流【教学设计说明】交变电流的产生和变化规律是交变电流整章的重要内容，又是难点。首先它涉及到许多新的概念，如交变电流、正弦电流、中性面、瞬时值和最大值等。学生要在一节课内接受这么多的新概念有困难。何况，感应电动势、感应电流及磁通量都随时间作周期性变化，变化的物理量给学生徒增难度。虽然通过手摇交流发电机的演示实验，学生可感受到它们在变化，但对确切在何位置发生变化，还很模糊，往往会形成错误认识：如当线圈平面与磁场垂直时，磁通量最大，感应电动势最大；当线圈平面与磁场平行时，磁通量最小，感应电动势最小。其次，虽然通过一系列的公式加推导可以得出感应电

2、动势是按正弦规律变化的，但对于学生来说，纯理论的知识仍显得很抽象，不易掌握。为了突出重点，突破难点，又能培养学生的分析、推理等能力，教学可进行如下设计：通过手摇交流发电机的演示实验直接切入课题，使学生获得电流随时间作周期性变化的感性认识；并通过例题加以巩固对交变电流的认识。在具体分析交变电流的产生时，首先讨论探索研究交变电流的方法；接着通过学生设计表格，观察线圈在磁场中转动的模拟动画，分析出交变电流的变化规律；并通过线圈平面与磁场方向有一定的角度时，进行理论探究得出感应电动势的瞬时值的表达式，进而得出正弦式交变电流的定义。最后理论联系实际，通过

3、示波器显示家庭电路中电流的波形等实验进行验证。l教学目标（1）能观察电流（或电压）的波形图，理解交变电流、直流的概念。（2）通过引导学生运用已学过的知识分析线圈转动一周中电动势和电流方向的变化，使学生对交变电流的产生有比较清楚的了解，并培养学生运用基本原理解决新情境下问题的能力。（3）理解交变电流的变化规律及表示方法，理解描述交流电的峰值、瞬时值的物理含义。（4）培养学生观察能力、空间想象能力、立体图转化为平面图进行处理问题的能力和运用数学知识解决处理物理问题的能力。l教学重点交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点l教学难点交变电流产生的物

4、理过程的分析，交变电流的变化规律。当线圈处于中性面时磁通量最大，而感应电动势为零。当线圈处于平行磁感线时，通过线圈的磁通量为零，而感应电动势最大。即Φmin＝0，εm有最大值；Φmax＝BS，εmin=0的理解。l教学用具：多媒体课件、手摇交流发电机、示波器、示教电流表、【教学过程】㈠引入新课1831年法拉第发现了电磁感应现象，为人类进入电气化时代打开了大门，今天我们使用的电灯，微波炉等家用电器的交流电是怎样产生并且怎样送到我们的家庭中来的呢？这就是我们这章的内容，先看第一节交流电的产生。演示实验１：手摇交流发电机的转柄，学生观察与发电机串联的

5、电流表指针的变化。思考问题：⒈观察到什么现象？⒉线圈转动一圈，指针来回摆动几圈？学生通过思考和教师的点拨，总结出交变电流的特点，即交变电流的大小和方向随时间作周期性变化，而且发现线圈每转过一圈，交流电周期性变化一次。例．下图画出了6种电流随时间变化的图象，这6个图中的电流i5都随时间做周期性变化，其中属于交变电流的是_____。图1个别提问基础上总结(1)i-t图中处于t轴上方的图线表示什么意思？处于t轴上下方的图线有何不同意义？(2)如何体会周期性变化的含义？㈡、探索方法１、提出问题：用什么样的方法来研究交变电流的变化规律？２、教师引导：研究

6、方法往往是根据研究对象的特点而确定的。例如研究合力、加速度与质量三者的关系时，通常采用“控制变量法”。而交变电流的特点在线圈的转动过程中穿过线圈的磁通量，产生的感应电流，还有产生感应电流的原因感应电动势等都随时间作周期性变化，可以采用列表法研究。甲乙丙丁戊磁通量φ感应电动势e大小方向感应电流i大小方向３、得出结论：采用列表法研究交变电流的变化规律。而且明确表中的横向表头是线圈转动过程中的几个特殊位置，表中的纵向表头是线圈转动过程中作周期性变化的一系列物理量。表1４、学生列表：设计出研究交变电流变化规律的表格，并通过实物投影参与全班交流（见表1）

7、。㈢、分析规律多媒体显示线圈在磁场中转动的动画，学生观察线圈在各个特殊位置一系列物理量的变化规律。１、磁通量φ学生发现当线圈平面与磁场垂直时，磁通量为最大值（即在甲、丙、戊位置时，φ为最大值）；当线圈平面与磁场平行时，磁通量为0（即在乙、丁位置时，φ为0）。２、感应电动势e⑴大小：当线圈平面与磁场垂直时，虽然磁通量最大，但磁通量的变化率为0，即5感应电动势为0。为了纠正学生易犯的磁通量最大时，感应电动势最大的错误认识，可引导学生观察线圈在磁场中转动的前视图动画（如图2），发现当线圈平面与磁场垂直时，速度的方向与磁感线的方向平行，由e=BLVSi

8、nθ可得感应电动势为零。当线圈平面与磁场平行时，虽然磁通量最小，但速度的方向与磁感线的方向垂直，即磁通量的变化率为最大，感应电动势为最大。BBBBBv