物理选修31 交变电流教学设计

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5.1 交变电流课 题 第 5 章 1 节 课时安排： 2 个课时知识目标：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.能力目标：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.培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力情感目标：培养学生理论联系实际的思想重点内容：交变电流产生的物理过程的分析落实方案：讲练结合难点内容：交变电流的变化规律及应用落实方案：讲练结合教 师 活 动 教 学 内 容 第 1 课时学 生 活 动［演示］老师手摇发电机模型.第一次发电机接小灯泡.当线框缓慢转动时，小灯泡不亮；当线框快速转动时，小灯泡一闪一闪的.第二次发电机接上示教电流计，当线框缓慢转动（或快速摆动），电流计指针左右摆动.一．交流电：大小和方向都随时间做周期性变化的电流二．交流电的产生：1.中性面：2.瞬时表达式：e =BSωsinωt=Emsinωt,三．交流发电机：1.定子和转子2.旋转电枢式发电机3.旋转磁极式发电机一、引入新课出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造.［师问］线圈中产生的是什么样的交变电流？请同学们看书后回答.［生答］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流.［师］现代生产、生活中，大都使用交流电.它有许多优点，今天学习交流电产生原理和变化规律.二、新课教学为什么矩形线框在匀强磁场中匀速转动，线框里能产生交变电流？多媒体课件打出下图.［师问］abcd线框在磁场中绕OO′轴转动时，哪些边切割磁感线？［生答］ab与cd边.［师问］线框转到什么位置，产生感应电动势最大？［生答］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.［师问］线框转动到什么位置时，感应电动势最小？［生答］当线框平面跟磁感线垂直时，ab与cd边的速度方向跟磁力线平行，即两边不切割磁力线，此时感应电动势为0.利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念：1.中性面——线框平面与磁力线垂直位置.2.线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但=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I感方向改变两次.如果从中性面开始计时，逆时针方向匀速转动，角速度ω，经时间t，线圈转到图示位置，ab边与cd边的速度方向与磁场方向夹角为ωt，如图所示.［师问］设ab=cd=l1 磁感应强度B，bc=ad=l2这时ab边E感多大？［生答］eab=Bl1l2ωsinωt［师］cd边中E感跟ab边中感应电动势大小相同，又是串联在一起，此时整个线框中感应电动势多大？［生答］e=eab+ecd=Bl1l2ωsinωt1.在匀强磁场中，匀速转动线圈产生感应电动势及感应电流是按正弦规律变化的.瞬时表达式：e=Bl1l2ωsinωt=BSωsinωtN匝线圈时，相当于N个完全相同的电源来个串联，e=NBSωsinωt.其中最大值Em=NBSω线框和用电器构成回路i= = sinωt最大值Im=2.屏幕上使线圈转动，如转ωt=60°,150°,210°,300°时，请学生分别计算感应电动势的大小和方向？最后将学生计算结论总结：e=Emsinωt,既能表示电动势大小，又能表示电动势方向.三．交流发电机：四、小结1.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动（绕与磁场垂直的轴）时，线圈中产生正弦交变电流，从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为：e=NBSωsinωte—ωt图线是一条正弦曲线.2.中性面特点：Φ最大，而e=0.