物理学科多媒体教学设计

1、物理学科多媒体教学设计课题：§5.1交变电流（选修3 2 ）课型：探究课设计：宋建军 （巢湖市二中）课题1 :.1交变电流（选修32）探究课课型:教学设计说明:交变电流是生产和生活中最常用到的电流，而正弦式电流又是其中最简单和最基本的形式.正弦电流产生的原理是基于电磁感应的基本规律，本章是前一章的延续和发展，是 电磁感应的具体应用.本节知识是全章知识的理论基础.本节内容有承上启下的作用.本节课的演示实验：手摇发电机发电，观察小灯珠的发光情况，观察电流表的摆动， 用发光二极管观察电流方向、以及用示波器观察其波形.第一个实验易做，第二个实验由 于电表指针不能随着发电机而快速摆动，所以采取

2、了用手直接转动转子的方式.第三个实 验也易做，与第二个实验合在一起可判断电流方向变化的周期性。另外，由于发电机的磁 场不是匀强磁场以及线圈也不是矩形线圈，再加上手摇时很难控制匀速转动，所以波形不 稳定.以上实验均可用视频投影，以增强可视性.在分析交流电的产生过程，则主要引导学生运用电磁感应的相关知识进行分析，弄清 楚几个主要的问题：如磁通量与磁通量的变化；电流的最大位置与最小位置；中性面的概 念.在分析正弦式交变电流的规律时，则是根据各个时刻线圈平面所在的位置，配合多媒 体演示，引导学生自己导出正弦式电流的瞬时值的表达式.培养学生的数理能力与思维.在学习完主要内容后，指出交变电的不仅仅是正弦式

3、交变电流，除此以外还有其他形 式的交变电流.同时请同学生自己去学习交流发电机的种类.在作业布置中，不但回顾本节课的主要内容，同时还布置了课后的练习，以极一篇小 文章.其目的是让学生关注社会的发展，培养他们社会责任感，以及努力学习，服务人类 的热情与理想.教学三维目标:1 .知识与技能：知道交变电流是生产和生活中最常用到的电流，而正弦式电流又是最简单和最基本的交变电流.初步认识交变电流的特点与规律，能够运用电磁感应的基本知识分析其产生过程.初步理解正弦电流、中性面、瞬时值与最大值，能够运用数学图象来描述正弦式电流.2 .过程与方法观察手摇发电机产生的电流（小灯珠发光强弱的变化、电流表指针偏转方向

4、的变化、二 极管发光的变化）.运用电磁感应基本知识、分析一个周期内交变电流的变化规律.通过推导一个周期内交变电流的瞬时值表达式，建立正弦交变电流随时间变化的图象、 知道交流电流在什么时刻达到最大值，在什么位置改变方向.3 .情感、态度与价值观感受交变电流在生活、生产中的广泛运用，激发学生学习的热情.体会数学函数与图 象在物理知识上广泛运用，感受运用数学知识在推导物理规律过程中所带来的愉悦感教学重点:运用电磁感应的基本知识，配合相应的演示实验，分析交变电流的产生过 程，认识交变电流的特点及其规律教学难点:运用楞次定律、法拉第电磁感应定律这些基本原理解决新情境下的问题， 以及运用数学图象对物理量随

5、时间变化的情况进行描述，深入理解交变电流的产生过程及 其规律与特点.教具与辅助设备1 7-手摇发电机、小灯珠、演示电流表、示波器、发光二极管（2只）导线若干、15W的白炽灯泡（含灯头、电线、插头）、蹄形磁铁教学思路:演示实验一一现象解释一一概念阐述与辨析一一问题思考与讨论一一结论 汇报与交流一一公式推导与练习教学课时:1课时教学过程:设计思想与目标学生、教师活动学生活动评价引入新课:从感性认识的层 面接触交变电流，激 发学生的学习兴趣， 引起学生的思考。其中可能会有 同学提出灯丝的颤 动是因为交流电的 原因，要加以肯定。将白炽灯泡点亮。请两位同学上来观察灯丝在蹄形磁铁内外的运动情况，并告诉班

6、级所有的同学。用实物投影将灯丝的运动情况投影到幕上。全体同学试图对以上现象进行解释。引言1 :同学们，电能的发现与应用极大地改变了人类的生活方式与生产方式，使生产 力水平有了极大的提高.从此人类进入了电器化时代.在这个过程中，一大批物理学家做 出了巨大的贡献.而法拉第更是功不可没.请同学们阅读教材中第五章的引言（恩格斯的 话）从本节课开始，我们开始学习交变电流。进行新课:板书（投影）:§51交变电流演示实验（或视频）:用两节干电池给小灯珠供电，同时用手摇发电机连接小灯珠，摇动发电机，观擦两种情况下小灯珠的发光情况.（全景图和局部图）问题:小灯珠不闪烁与小灯珠的闪烁，说明了什么问题?演

7、示实验（或视频、动画）: 用电压表测干电池两极电压，同 时将手摇发电机连接电压计，摇 动发电机，观擦两种情况下电表 指针的摆动情况.问题:电表指针不摆动与电表 指针左右摆动，说明了什么问题？Zhi由现象直观感 受直流电与交变电 流的区别。初步认识 交变电流有大小和 方向的变化，激发学 生的学习热情，为后 续的学习建立感性 认识。演示实验（或视频）:手摇发电机连接两个发光二极管（说明：单向导电），摇动发电机,观擦二极管发光情况.问题1 :二极管轮流发光说明什么问题？以上三个问题均由学生观察、比较、思考与讨论后回答。教师可 适当提示与点拨。实验（投影照片）上 直流电的波形与正弦式电流的波形板书（投

8、影）:一、交变电流1.方向不随时间变化的电流称为直流举例：电池供给小灯泡的电流2 .交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流 举例：家庭电路中的电流.（说明交变电流是生活中常见的）比较:由同学们根据交变电流的定义来予以辨别与区分。对每个发言同 学的认识，要让其充分陈述其观点形成的理由。问题:交变电流是如可产生的呢？是哪两种形式的能量之间的相互 转化？首先我们来观察一下交流发电机的示意图（见教材P32一图5.31）结构：形成磁场的磁极、矩形线圈、金属滑环、电刷从理性认识的 层面接触交变电流， 激发学生的学习兴 趣，引起学生对直流 电与交变电流描述 方式的的思考。肯定学生的观 察与总结。说明

9、生活与学习 上的联系，初步形成 实践对理论的支持。强调交变电流的 方向随时间做周期 性的变化。对于陈述过程 中能否抓住电流的 方向在做周期性变 化来评价学生对概念的理解与应用能 力。此部分的问题 是本节课的重点内 容：认识正弦式交变 电流的产生、最大值、瞬时值表达式、 中性面、发电机的结将手摇发电机与示波器连接，匀速摇动、观察其波形。构等。此部分内容讨 论要细致、认识要到 位、理解要清楚。对 后面正弦式交变电 流瞬时值表达式的 得出与理解非常重 要意义。将手摇发电机通过实物投影到幕上（或每一小组一个手摇发电机）观察认识各部分结构。充分理解磁通 量的值与磁通量变 化的快慢并且运用 法拉第电磁感应

10、定 律来判断感应电动 势的最大值与最小 值及其相应的位置， 对理解交变电流的 值周期性变化非常 重要。问题1:线圈在什么位置时，通过线圈的磁通量最大？在什么位置 时，通过线圈的磁通量最小？问题2:在线圈转动过程中， 线圈中的磁通量是否会发生变化？如 何变化？问题3:线圈在什么位置时，磁通量变化最快？在什么位置时，磁 通量变化最慢？（磁通量值最大时变化最慢、磁通量最小时变化最快可通过作等时 间间隔的磁通量变化与所用时间的比值来比较；也可以用导体棒在各 个位置切割磁感线的有效速度（垂直于磁感应强度方向的速度分量） 来比较磁通量的变化的快慢）以线圈平面从中性面开始每转过 30°为例，比较在

11、相同时间内磁 通量变化的值来归纳线圈平面在什么位置上磁通量变化最快？什么位 置变化最慢？由学生观察与讨论后得出。此部分问题意 在解决学生对交变 电流方向的周期性 变化，为进一步理解 交变电流方向的周 期性与下一步描绘（上图做好图片后投影到幕上由全班同学全体分析与讨论：提示学生：穿过线圈平面磁通量是由线圈平面有效面积的变化而引起的。）问题4:线圈在什么位置感应电动势最大？在什么位置时感应电动 势最小？问题5:该图中在线圈由甲到乙的过程中，AB边中的电流向什么方向？ CD边中的电流向什么方向？问题6 :该图中在线圈由丙到丁的过程中，AB边中的电流向什么方向？ CD边中的电流向什么方向？问题7:线圈

12、在什么位置时没有电流？在什么位置时电流最大？问题8:大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线（规定电流方向的正、负）.在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时 对应的时刻.将同学们画出的典型图象通过实物投影展示出来（包括画得理想 的与有偏差的图象），由全班同学来发表自己的看法。最后形成一个共 识。在此过程中，老师要给予恰当的引导。电流 时间的图 象作铺垫。粗略描绘一个 转动周期内电流一 一时间的图象是理 解正弦式交变电流 以及其瞬时值的表 达式的重要前提。讨论电刷与铜 环的作用，了解正弦 交变发电机的结构。 说明产生交变电流 的可行性。对于此部分问 题的分析、讨论、总 结与汇报、积极参与

13、 者予以表扬、鼓励他 们相互之间的讨论 与辨析、在相互交流 中逐渐形成清析的 认识。同时，引导同 学们体会合作与交 流的重要意义。观察动画:问题9:为什么需要电刷与铜环？以上9个问题要请同学们充分思考与讨论后总结回答。板书（投影）:二、交变电流的产生1 .线圈在匀速转动过程中，通过线圈的磁通量会发生周期性的变化2 .当线圈平面处于与匀强磁场垂直的位置时，通过线圈的磁通量最 大一一该位置称为中性面，此时磁通量变化最慢，此时电路中的电流为0,电流在此时刻前与此时刻后的方向不同.3 .当线圈平面处于与匀强磁场平行的位置时，通过线圈的磁通量值 最小，为0.此时磁通量变化最快，此时电路中的电流最大.板书

14、（投影）:三、交变电流变化的规律出示交流发电机示意模型、模拟转子转动一周.其转动的角度度, 1L0.计算瞬间的电为，线圈的转动半径为 1L ,切割磁感线边长为2动势大小图4图1图3v图2CD "AB - t教师板演图1 图1 ：转过的角度t 90e 2BLvi2BLv sin2BLL0sin t 2说明：为什么有系数2 ?教师引导学生 从数学的角度来阐 述正弦式交变电流 的瞬时值的表达 式.进一步说明前面 讨论结果的正确性 的同时，也引导学生 进一步理解正弦式 交变电流的周期 性.同时也使学生感 悟数学知识在学习 物理知识过程中的 重要性.学生的推导过 程，是引导他们学习 运用数学知

15、识的能 力，并且从推导中感 学习的乐趣。每一组做不同 的情况下的推导，一 是为了节约时间，一令 Em BLLo故：e Em sin t学生分组合作推导出图2 4中感应电动势的瞬时值、教师巡视 指导，并且将学生中推导过程有代表性的收集，等结束后予以投影。在线圈转动一圈之后，以后的过程便是上述过程的重复.从结 果来看矩形线圈在匀强磁场中，线圈平面从中性面开始做匀速转动，其产生的感应电动势表达式为e Em sin t从表达式上看它的电动势e随时间成正弦式规律变化.1 .峰值Em BLL0是一个常数，表示电动势可达到的最大值请考虑在线圈在什么位置电动势有最大值？在什么位置有最小 值？对应的磁通量与磁通

16、量变化快慢如何？2 .正弦式电流的瞬时值表达式e Em sin t电路中的电压瞬时值表达式u Um sin t电路中的电压瞬时值表达式i Im sin t是为了让全体同学 都能参与进去。在相 互交流过程中体现 规律的一致性。要肯 定他们的成果。此部们内容由 学生阅读自行解决。 培养学生自主学习 的能力。正弦式电流是最简单又最基本的交变电流，电力系统大多是正弦 式交变电流.板书（投影）：四、几种常见的交变电流1 .正弦式电流进一步理解交 变电流的物理意义， 以及拓宽学生的思 维空间。4 .脉冲电压3 .矩形脉冲电压请同学们阅读教材中的“科学漫步”：交流发电机.分清：转子与子；旋转电枢式发电机与旋

17、转磁极式发电机增强学生的阅 读，拓宽知识面。培 养理论联系实际的 思想。问题：交、直电流生活中都很常见，他们能互相转换吗？交流电流经过电路处理后可以转变为直流.如学校里学生电源、 各种用电器所配有的电源适配器等均是将交变电流转变成直流电流的 元件.直流电也可以转换成交变电流。 在特定的场合有运用， 生活中不 是很常见。知道交、直流都 是常见的电流存在 形式，在不同的场合 下各有千秋，并且能 够相互转化。课堂小结：（学生课后完成）本节课：1 .什么是交变电流2 .交变电流在什么时候得到最大值？什么时候得到最小值？中性面 的位置在哪里？3 .正弦式电流的瞬时值的表达式？图象？培养学生总结 归纳知识

18、的能力，进 一步理解本节课所 学习的内容。问题与练习：现在能够解释课前同学们观察到的通电的灯丝在磁场中为什么会抖动了吗？课堂练习：回答 1、2课后作业：3、4、5 （查找资料）写300字左右小文章：交变电流 的发展与社会文明的进步呼应开头。加深 对交变电流的方向 是周期性变化的理 解，学以致用。巩固知识理论联系实际， 体会所学知识的社 会价值。板书设计主板书：§ 51交交电流（利用 powerpoint投影）一、交艾电流1 .交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流。2 .方向/、随时间变化的电流称为直流。二、交变电流的产生1 .线圈在匀速转动过程中，通过线圈的磁通量会发生周期性的变化。2 .当线圈平面处于与匀强磁场垂直的位置时，通过线圈的磁通量最大一一该位置称为中 性面，此时磁通量变化最慢，此时电路中的电流为0,电流在此时刻前与此时刻后的方向 不同.3 .当线圈平面处于与匀强磁场平行的位置时，通过线圈的磁通量值最小，为0.此时磁 通量变化最快，此时电路中的电流最大.二、交艾电流变化的规律1 .峰值Em BLLo是一个常数，表示电动势可达