高中物理-5.1 交变电流教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计5.1交变电流教学目标（一）知识与技能1．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。（二）过程与方法1．掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。2．培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。3．培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。（三）情感、态度与价值观通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性教学重点、难点重点:交变电流产生的物理过程的分析。难点:交变电流的变化规律及应用。教学方法演示法、分析法、归纳法。教具手摇发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表教学过程（一）引入交变电流的概念开门见山：利用示波器分别接交流电和直流电，观察波形，让学生认识什么是交流电和直流电，并明确它们的判断依据方向是否变化，跟踪练习让学生进行区分交流电和直流电。出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。设计意图：通过比较取材于生活中常用的两种形式的电流的波形，体现了从日常生活现象走向物理的教学理念，让本节的知识环境不显得过于陌生，有助于学生迅速构建交变电流的概念，而图像有利于提高学生对交变电流的感性认识，同时也为后面的学习做好铺垫。

（二）交变电流的产生演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。当线框快速转动时，观察到什么现象?首先做个演示实验：先让学生了解教学用发电机的基本构造，然后将电流表连接到其的两端，让学生观察指针的左右周期性的摆动。

其次，利用单匝的铁丝框边模拟，引导学生分析线圈转动一周中电动势和电流的变化，利用教科书交流发电机示意图可设置如下问题：1.矩形线圈转动过程中，哪些边切割磁感线，即哪些边会产生电动势？

2.要求学生分别画出甲、乙、丙、丁四中情况的前视图，即将立体图画成平面图;

3.在平面图基础上，分析线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？在线圈由丙转到乙的过程中，AB边中的电流向哪个方向流动？电流在何处变向的?

4.当线圈转到什么位置是线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中的电流最大？这些位置磁通量及磁通量的变化率等有什么特点?

该分析过程只是运用楞次定律、法拉第电磁感应定律这些基本原理解决新情境下的问题，难度不大，但是我觉得仍要给学生充足的时间进行判断、分析；仔细体会线圈各个特殊位置的特点，为后面图像理解做铺垫。为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时，哪些边切割磁感线?ab与cd。当ab边向右、cd边向左运动时，线圈中感应电流的方向？沿着a→b→c→d→a方向流动的。当ab边向左、cd边向右运动时，线圈中感应电流的方向如何?感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的。线圈平面与磁感线平行时，ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直，即两边都垂直切割磁感线，此时产生感应电动势最大。线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小?当线圈平面跟磁感线垂直时，ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行，即不切割磁感线，此时感应电动势为零。利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念：（1）中性面——线框平面与磁感线垂直的位置。（2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但e=0,i=0。（3）线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。(三)交变电流变化规律交变电流电动势瞬时值的推导。采用“问题串”形式提问BBvA(B)D(C)t=0θ1.线圈与中性面的夹角是多少？

2.ab边的速度多大？

3.ab边速度方向与磁场方向夹角多大？

4.ab边产生的感应电动势多大？

5.线圈中感应电动势多大？

推导出电动势的瞬时值表达式，并画出图像；

eab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt此时整个线框中感应电动势多大?e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的瞬时值。根据部分电路欧姆定律，电压的最大值Um=ImR，电压的瞬时值U=Umsinωt。电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如下图所示：这样处理有利于培养学生对复杂问题的研究，也有利于学生对导线切割磁感线时感应电动势求解问题的能力的提高。

推导I,u等的表达式。介绍其他形式的交变电流。几种常见的交变电波形回扣：手摇发电机灯泡的闪亮。这个环节可以使学生理论联系实际，对交流电有更深刻的认识和理解。

让学生概括总结本节的内容，构建知识框架，作业布置要有针对性，梯度。

设计意图：通过学生自己的体验，自己的总结，真正达到了检验学生课堂效果的目的。

（四）课堂小结和当堂检测本节课主要学习了以下几个问题：1．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。2．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωsinωt，感应电动势的最大值为Em=NBSω。中性面的特点：磁通量最大为Φm，但e=0。3.交变电流的变化规律小结以学生的板书将本节内容展示出来。当堂检测：一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为Em=400V，线圈匀速转动的角速度为ω=314rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式当堂检测是最基本的交流电表达式表示，通过这个学生进一步理解应用交变电流的表达式。第2课时：交变电流规律的具体应用及图像应用。学情分析在学习交变电流之前，学生凭借自己的生活经验，知道用电器使用的是交流电，如日光灯、电视机、电饭锅等。而在此之前学生认识了直流电的特点，并会应用欧姆定律、焦耳定律等直流电的公式，会计算功率。学生初步具备了一些电磁感应方面的能力，如能用楞次定律判断感应电流方向，会用法拉第电磁感应定律计算电动势的大小等。学生学习直流电有一定的基础，但是对交流的认识还只是局限于生活中的常见电器，比较肤浅，对两种电流的区别不明确，本节采用实验探究，小组讨论，重点点拨的方法来解决这个问题，让学生通过实验直观的感受到交变电流和直流电的区别，以便深刻记忆。对于交变电流的产生及变化规律，用手摇发电机来说明，涉及到了两条边切割磁感线，需要讨论两条边所产生电动势的大小和方向，问题较复杂，所以在这一环节的设计上，把复杂的问题处理成若干个小问题，逐步解决，这样设计，可降低教学的坡度，使学生能真正的自主探究，成为学习的主角。效果分析通过对交变电流的产生和变化规律教材的认识和教学过程的设计，教学中以交变电流的产生和变化规律概念的理解为基础，结合学生的思维特点，充分发挥教师的主导作用，以实验为主线，运用多媒体教学，把传授知识、培养能力和渗透方法有机地结合在一起，目的在于全方位地培养学生。可达到以下效果：1.能够使学生成为教学活动的主体，从而实现本节课的知识目标。2.能够充分培养学生的实验能力，发展学生学习物理的兴趣。3.变规律的传授过程为规律的探究过程能够培养学生思维能力。4.从学生的角度讲，本节课设计的起点较低，在概念本身难度很高的情形下，学生通过“问题串”铺设台阶，运用前面所学的知识推导出相应的一些公式，弥补了课本上的表述。不足之处：1.下午的时间，学生很困，思维不是很活跃，有部分学生没有在探究过程中让头脑处于“激发态”。2.在课堂语言表述上，担心学生的基础，提示过多，语言有重复。教材分析交变电流是生产和生活中最常用到的电流，而正弦式交变电流又是最简单和最基本的。正弦式交变电流产生的原理是基于电磁感应的基本基础，所以本章是前一章的延续和发展，是电磁感应理论的具体应用。另一方面，本节知识是全章的理论基础，由于交变电流与直流不同，因此，它对各种元件的作用也不同。正因为交变电流的特殊性，才有了变压器及其广泛的应用。所以，本节内容有承上启下的作用，教学重点是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规律。根据教学大纲的要求，结合教材，本着把传授知识、培养能力和渗透方法有机结合的原则，确定本节课的教学目标如下:1．知识目标(1)使学生理解交变电流产生的原理。(2)掌握交变电流的变化规律及表示方法。(3)理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。(4)知道交流发电机的简单构造及种类。2．能力目标(1)掌握描述物理量的三种基本方法(文字法、公式法、图象法)。(2)培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图的能力。3．德育目标培养学生理论联系实际的思想。三、教学重点和难点根据教学大纲，结合教材，确定本节课的教学重点和难点：重点：

交变电流产生的物理过程分析。难点：交变电流的变化规律及应用。教法分析为充分体现学生的学习主体地位，采用前苏联教育家马赫穆托夫、列尔涅尔、斯卡特金等人所倡导的问题教学法。其基本程序是：提出问题——引导学生观察实验——启发学生分析和解决问题。本节课共2课时，这是第1课时交变电流的产生原理及变化规律，第2课时是交变电流规律的具体应用及图像应用。评测练习1.线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图示可知（）A、在A和C时刻线圈处于磁通量变化率最大位置

B、在A和C时刻穿过线圈的磁通量为最大

C、在B时刻到D时刻线圈转过的角度为π弧度

D、若从B时刻到D时刻经过0.01s，则在1s内交变电流的方向改变100次2.线圈从中性面开始转动，角速度是ω，线圈中的感应电动势的峰值是Em，那么在任一时刻t感应电动势的瞬时值e为（）．若线圈电阻为Ｒ，则感应电流的瞬时值Ｉ为（）．3.如右上图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2T，匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，角速度ω=200rad/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m.（1）感应电动势的最大值.（2）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；4.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。设线圈ab边长为20cm，ad边长为10cm，磁感应强度B=0.01T，线圈的转速n=50r/s，求：电动势的最大值及对应的线圈位置。5.如图所示：匝数为N、面积为S的矩形线圈在匀强磁场B中匀速转动，角速度为ω，求线圈从图示位置转过180度时间内的平均感应电动势。课后反思学生高中阶段物理的学习内容应当是现实的，有意义的，富有挑战性的。交变电流的知识，既是前面学过的电磁感应知识的拓展和延伸，又与生产和生活有着密切的联系，具有广泛的应用，对于学生来说，学好这部分知识，既是对电磁感应知识的深化和巩固，又是理论联系实际，学习现实生活中的物理知识。但是，本节课的难点是学生对于交变电流没有形象的认识，只有一个模糊的概念，因此本人在这节课中充分采用了实验演示、理论分析、数学推导相结合的方法，把抽象的概念形象化，把复杂的问题简单化，充分使本节课的内容有利于学生自主学习，发挥他们的主观能动性。本节课成功之处：1．引课部分：利用示波器分别接交流电和直流电，观察波形，让学生认识什么是交流电和直流电，并明确它们的判断依据。并让学生进行练习区分交直流电。对于这个演示实验现象，使学生对交变电流有了直观认识。2．交流电的产生部分：首先做演示实验：先让学生了解教学用发电机的基本构造，然后将电流表连接到教学发电机的两端，让学生观察指针的左右周期性摆动。其次，我利用单匝的铁丝框边模拟，引导学生分析线圈转动一周中电动势和电流的变化，并利用教科书交流发电机示意图对应于线圈在磁场中转动的四个特殊位置。采用“问题串”的形式，由学生分析要研究线圈在这些位置的磁通量、电动势和电流。学生分组讨论后能够逐渐的得出答案，充分体现出学生自主学习的过程。3.演示实验不足的地方，通过flash动画让学生加深印象。4.回顾交流发电机灯泡闪亮环节，通过灯泡闪亮让学生思考原因，进而加深对交流电的认识，并达到了前呼后应的效果。本节课有待改进的地方：1．在实验设施允许的情况下，手摇发电机演示交流电的实验可以变成学生分组实验，效果更好，学生兴趣也更浓。2．给学生留的思考的时间不够，当学生回答不出的时候，引导的有点快、急，讲得还是显得多，沉不住气去等学生更多的思考。以上是我对本节课的思考与反思，不当之处请各位老师指正！课标分析《5.1交变电流》是新课标人教版