交变电流的教学设计方案

1、交变电流的产生和变化规律教学设计方案选用的教材：高中物理人教版第二册（必修加选修），适用于高二年级第十七章 交变电流第一节“交变电流的产生和变化规律”的新课教学；教学目 标：1、知道交变电流和正弦式交变电流的定义；2、知道什么是中性面，中性面的特点；3、掌握正弦交变电流的产生原理；4、掌握正弦交变电流的变化规律和三角函数表达式；5、了解几种常见交变电流的波形；6、了解交流发电机的构造。教学重点：1、中性面的特点；2、正弦交变电流的产生原理；3、正弦交变电流的变化规律、图象和三角函数表达式。教学难点：1、正弦交变电流的产生原理；2、正弦交变电流的变化规律、图象和三角函数表达式。教学思路：1、本章

2、所讲的是交变电流的知识，是前面学过的电和磁的知识的发展 和应用，并且与生产和生活有着密切的关系，有广泛的应用，在高中阶段只 对交流电的产生、描述方法、基本规律作等最必要的基本知识进行讲解， 这些知识是已学过的电磁感应的引伸，所以在教学过程中对开阔学生思 路、提高能力是很有好处的；2、本章要讲解的基本内容有：交变电流的产生原理和变化规律、交变电流的特点、电能的输送、变压器的构造和工作原理等；教学内容：1、正弦交变电流的产生；2、正弦交变电流的变化规律；3、交流发电机的结构及工作原理。教学工具：手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电 流表等。教学手段：本节授课时采用了实验演示

3、与数学推导相结合的方法，特别是学生对 交变电流在这之前没有认真认识，对它只有一个模糊的概念，通过演示实 验可让学生对交流电的产生有一感性认识，并对交流电的变化规律有更好 的理解。教学方法可采用老师指点，学生自学、讨论、推导总结，另方面也采 用演示、观察、分析、对比等，培养学生知识迁移、活学活用的能力。 教学步骤：1、做演示实验一：通过演示实验一 “模型发电机”得出交流电 的定义，并用多媒体课件展示该实验，使学生对交变电流有一感性认 识，从而理解交变电流的定义；2、正弦交流电的产生原理：给出正弦交流电的定义：在交变电流中，电流随时间按正弦规律变化的交变电流称为正弦交变电流;将发电机模型通过图片、

4、多媒体课件等展示给学生，让学生对 发电 机有简单的认识；做课本演示实验二：闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时电流计指针 的偏转，让学生对正弦交流电有更深的理解，并得出电流方向的改变位 置；给出中性面的概念及其特点:a>概念：平面线圈垂直于磁感线时，平面线圈所处的位置即为中性面;b、特点：通过线圈的磁通量最大，线圈各边都不切割磁感线，感应 电动势为0;C、从分析演示实验二可得：线圈每次经过中性面电流计指针偏 转方向改变一交，即：线圈每次经过中性面电流方向改变一次；因而 线圈转动一 周，线圈中的电流改变两次;3、做演示实验三（并用多媒体课件展示）：用示波器测量低压交 流电给小灯泡供电时小灯泡两端

5、电压的图象，并从观察示波器上的图象得到：小灯泡两端电压随时间变化规律（波形图）按正弦曲线变化；4、交变电流变化规律的推导：交变电动势的瞬时值表达式的推导：（借助多媒体课件展示每一瞬时位置线圈的速度与磁场的关系)从中性面开始计时(图中虚线位置)，如图单匝线圈abed,设ab=cd=L,ad=be=d,线圈以角速度3绕垂直于磁场的对称轴以角速度3匀速转动，经过一段时间t转至图中实线所示位置。(1)图示时刻ab边和ed边电流的方向如何?ab边电流垂直平面向里，ed边电流垂直平面向外;(2)ab边和ed边产生的电动势是如何连接的?串联的，因而回路总电动势为两边产生的电动势相加；(3)线圈转过的角度与时

6、间的关系：0 =3 t(4)推导出右图位置时的感应电动势e的表达式为： 用线速度 V 表示：e= 2BLvsin 0 = 2BLvsin 3 t = 2BSsin 3 t (V)； 用角速度 3 表示：e= BLdw sin 0= BLd3 sin 3 t = BS3 sin 31(V)； 若线圈匝数为N则感应电动势为e= NBS3 sin 31 = Esin 3t(V)。5、正弦交变电流的变化规律：表达式：i = e/R = I nsin 3 t (A)式中电流i是不同时刻的不同数值，叫电流的瞬时值;u= Uksin式是Ln为电流所能达到的最大值，叫电流的最大值; 电阻R流过正弦交变电流时其

7、两端电压的表达式为:3 t(V)；6、正弦交变电流的电动势e、电流i、电阻两端电压u随时间变化的图象:正弦交流电电动势随 时间变化规律图象正弦交流也电流随时 间变化规律图象阻两端电压随时间变化规律图电7、介绍几种交变电流及其波形图:A、家庭电路中的正弦交变电流B、电子计算机中的矩形 脉冲电压&发电机的构造C、激光通信中的 尖脉冲电压D、示波器中的 锯齿波扫描电及工作原理:构造：由转子、定子、端盖和轴承等部件构成；定子由定子铁转子由芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等 部件组 成；旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极

8、不动的发电机；旋转磁极式发电机：磁极转动，电枢不动的发电机；工作原理：由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转 子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端 子引出，接在回路中，便产生了电流，因而交流发电机的工作原理是：线圈 做切割磁感线从而产生感应电动势。9、课堂小结：本节课主要学习了以下几个问题：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流。从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e= NBSo sin 31,感应电动势的最大值为NBSo0中性面的特点：磁通量最大为m但e=0。10、课堂练习及课后作业：(1)课堂练习：线圈

9、在如图甲所示的匀强磁场中匀速转动，请标出乙图中a和d乙如图所示，若线圈ab边长为20cm be边长为10cm磁感应强度为10T,线圈转动的角速度为4n弧度/秒，线ill才圈匝数为10匝，求:(1)感应电动势的最大值Em(2)从中性面开始计时，写出感应电动势的瞬时值方程；当经过仅1/24秒时感电动势为多大？若线圈电阻r=l Q，外电阻R=9Q,则此时线圈中感应电流多大?答案：(1) En=NBSh = 8n(V) , (2) e= 8n sin4 n t (V), (3) e =4 n( V), i = e/(R+r) = 0. 4 n( A) o(2)课后作业：教材练习一：第(1)、(2)题。教学设计理念：学生在高中对物理的学习内容应当是现实的，有意义的，富有挑战性的，本节内容的教学将有利于学生主动的进