高中物理 5_1 交变电流教学案例 新人教版选修3-1.doc

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。当然通过这节知识的学习，他们会学到一些新的物理概念，并深化和扩展旧有知识的内涵。这是一次锻炼过程也是一次提高过程，相信他们中的一些同学已经通过自学触摸到了交变电流的实质。这对我们教师而言，如何引导学生通过自己的努力，自然完成其知识的更新和能力的提高就显得非常重要。五、教学计划设计：1. 课时：2课时；2. 教学重点：交变电流的特征和掌握正弦式交变电流表达式；3. 教学难点：通过交流发电机示意图，引导学生自行推导交变电流的产生过程；4. 教学方法：以三环六步教学思想为指导，突出展示，合作探究，强化训练。六、教学准备：演示实验影像资料(可在网上下载)；演示线圈转动的实验道具（每个小组一个细金属丝矩形线圈）。教学流程PPT；学案。七、教学过程：【课题引入】：当今社会我们分分钟离不开电能，但你们谁又知道这电能从哪里来的？电能在传输过程中的电流与我们过去接触到的恒定电流一样吗？ 下面我们预习课本，看看上面的答案与你想的是否一样？（很多同学大声说出自己的答案）PPT放映预习内容。学生自学预习课本30页至31页内容，回答下面的问题：交变电流是指怎样的电流？它与直流，恒定电流有什么区别？(5分钟)【教师提问】：哪个组的同学代表可以回答一下这两个问题？学生：交变电流是指随时间周期性变化的电流；直流是指电流方向不变的电流；而恒定电流是指电流的大小方向都不随时间改变的电流。【教师点评】：某某同学回答的很好，我们的电能其实是通过交变电流输送的，这也是我们日常生活中常说的交流电；它与我们过去所接触到的恒定电流不同，我们把用电器和墙上的插座连接上，当用电器工作时，在墙内线路中的电流，其大小和方向都在做周期性变化，这样的电流也是我们今天要学习的对象，我们称这样的电流为交变电流，简称交流；其实只要电流的方向发生了周期性变化，我们就称其为交变电流；那些方向一直保持不变的电流我们称为直流，而过去我们所学的，大小和方向都不随时间改变的电流我们称为恒定电流。【观看视频】：下面我们看一段关于手摇发电机发电的视频，各小组思考讨论一下手摇发电机产生的电流是不是交变电流？这样的电流是怎样产生的？（5分钟） 教师选两个小组的代表回答这个问题。（学生一般都能正确回答产生的是交变电流，但手摇发电机具体的发电过程学生还是比较模糊，所以一般不能回答出发电机为什么能产生交变电流。）【教师引导】:几个同学各自谈了对手摇发电机发电过程的理解，可以肯定的是我们的手摇发电机发出的是交变电流，这是一种电磁感应现象。但对手摇发电机的具体发电过程有些同学还是不清楚。这主要是我们对发电机的工作原理认识还不细致；我们课本32页画出了交流发电机的示意图，我们分小组，每组都准备了一个细金属丝矩形线圈，用它代替发电机上转动的线圈，用两摞书本代替两边的磁极，大家边演示，边观察，边讨论；共同把课本的问题做一下解答。【分组探讨】：分小组做演示实验，共同讨论课本32页上的问题。把四个问题的解答写在纸上，限15分钟内交到讲台上。【教师点评引申】我看了一下大家的解答过程，有的小组解答的非常好，而且写的很细致，而有的小组就做的比较粗糙，最后一题的图形画的不规范。正确参考答案在PPT上，大家参考核实一下。（PPT 展示参考答案）不知大家有没有注意到课本上给出了一个新概念“中性面”；中性面是指当线圈转到与磁感线方向垂直时刻，线圈所在的平面。课本上的5.1-3图甲，丙线圈就处于中性面。大家通过解题已经知道，当线圈在中性面时，其磁通量最大，而感应电流大小为零，其方向刚好要变，大家也已经画了感应电流随时间变化的图像，这个图像，就是我们课本刚开始给出的波形图，那么我们能不能推导出波形图的函数表达式？【ppt深入讲解】我们首先简化一下我们的研究对象-线圈，设线圈是正方形，边长为L，匝数为N，当线圈转动时只有两个边切割磁感线，另外两条边不切割，而磁场方向是辐射状的，但线圈切割部分磁感应强度大小相等，而且与之垂直，所以我们可以把磁场简化成匀强磁场。设磁感应强度为B，整个回路的电阻为R。简化示意图如下B中性面设线圈在中性面时为初始时刻，当线圈转过角度为时，所用时间为t;由角速度公式知：=t;此时切割磁感线的线框边转动线速度v=r=L/2;线速度垂直磁感线方向上的分量为v=vsin;这个线圈边框切割磁感线产生的感应电动势为E=NBL v；另外一个边框，线速度与之反向，产生的感应电动势也与之反向；由对称性知它们的大小相等，所以整个线圈产生的感应电动势为：E=2 NBL v;所以线圈转动过程中产生的感应电流为：I=E/R带入以上各式结果得；i=NBL2sint/R=Imsint;期中Im=NBL2/R 为感应电流的峰值。【总结】这种按正弦函数规律变化的电流称为正弦电流，这是一种典型的，简单的交变电流。通过这个表达式我们可以得出任意时刻的电流值，也就是电流的瞬时值，同时我们也可以根据线圈电路参数得出电流的峰值，即感应电流的最大值。【课后作业】处理课本33-34页课后习题（15分钟）。【课外阅读作业】自行阅读课本课外知识拓展内容交流发电机。交变电流电流方向周期性变化特征正弦式交变电流特例八、教学知识体系设计：线圈在中性面位置开始计时九、学生学习效果评价设计： 学生学习效果评价通过学案完成。学案的设计原则是巩固复习基础知识，拓展深化知识的运用，达到训练提高的目的。选题精简，要控制在10分钟内完成，难题是课本课后习题的延伸，但不超考试要求。本节课学案设计如下：第一节 交变电流班级 姓名 分数 （限时15 分钟）1. 交变电流，直流，恒定电流概念：1 交变电流： 。2 直流： 。3 恒定电流 。2. 如图2甲、乙、丙、丁、戊所示，把5个面积相同的线圈放入同一匀强磁场中，绕 不同的轴转动，在转动过程中感应电动势的最大值是否相同？为什么？3. 如图3所示为交流发电机示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体制作的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接关于其工作原理，下列分析正确的是()图3A当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最B当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大C当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最小D当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最小4. 如图4所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时()图4A线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是abcdaD线圈绕P1转动时dc边受到的安培力