人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流教案设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册1 交变电流教案设计，共6页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教学准备，教学过程等内容，欢迎下载使用。
物理观念
1.理解交变电流的产生原理，知道中性面和峰值面。
2.理解交变电流的瞬时值和最大值含义。
科学思维
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。
科学探究
经历与理论推导交变电流瞬时值表达式的过程，理解瞬时值与峰值之间的关系
科学态度与社会责任
1.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．
3.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
二、教学重点
运用电磁感应的基本知识，分析交变电流的产生过程，掌握交变电流的产生及变化规律。
三、教学难点
理解正弦式交流电的图像及表达式，交变电流的产生过程及其规律与特点。
四、教学准备
手摇发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、演示电流表、自制线圈等。
五、教学过程
新课导入
通过上一章的学习，我们知道当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，在闭合回路中会产生感应电流，而磁通量变化的方式不同，产生的感应电流也不同，感应电流可以是恒定的，可以是变化的，也可以是周期性变化的。本节我们将研究一种十分重要的周期性变化的电流——正弦交变电流．
从本节课开始，我们开始学习交变电流。
新课教学
［板书］ §5—１交变电流
（一）直流电流和交变电流
［演示实验］
实验1：用干电池给电流表供电，观察指针的偏转情况。
实验2：用手摇交流发电机给电流表供电，观察指针的偏转情况。
实验3：用示波器显示交流电的波形图和直流电的波形图。
I
０
t
I
０
t
请学生比较两种波形的不同，由学生发言。
［板书（投影）］：
一、交变电流
1.直流电流：方向不随时间变化的电流，间称直流（DC）
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，简称交流（AC）
举例：家庭电路中的电流．（说明交变电流是生活中常见的）
【典例分析】
例1.下列表示交变电流的有（ ）

探究交变电流的产生原理
探究1：交变电流是如可产生的呢？
首先我们来观察一下交流发电机的示意图（见教材P32—图5.1-3）

结构：形成磁场的磁极、矩形线圈、金属滑环、电刷
［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）
［问题4］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5］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6］线圈在什么位置时没有电流？在什么位置时电流最大？
［问题7］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。
［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.注意：两个特殊位置的不同特点：
（1）线圈平面与中性面重合时，，最大，，，电流方向发生改变；
（2）线圈平面与中性面垂直时，，，最大，最大，电流方向不变；
【典例分析】
例2.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中错误的是（ C ）
A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大
B．在中性面时，感应电动势为零
C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零
D．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次
［板书（投影）］三、交变电流变化的规律
探究2：交变电流的变化规律
【推导】
AB长为L1，BC长为L2，转动的角速度为ω，磁感应强度为B。
AB边产生的感应电动势：
AB边的线速度：，
当线圈abcd经过中性面时开始计时，，
是感应电动势的最大值，叫做峰值。
由于电动势按正弦规律变化，当负载为电灯等用电器时，负载两端的电压、通过的电流，
也按正弦规律变化，，
e
O
t
正弦交流电电动势随时间变化规律图象
T
i
O
t
正弦交流电电流随时间变化规律图象
T
u
O
t
正弦交流电流过电阻R时，电阻两端电压随时间变化规律图象
T
这种按正弦函数规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流。
思考：如果从线框平面与磁感线平行的位置开始计时，那么表达式如何？
【典例分析】
例3.(多选)一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴旋转,切割磁感线的两边通过导体圆环外接电阻R,自图示位置开始以角速度ω匀速转动,则通过R的电流( AD )
A.大小和方向都不断变化
B.方向不变,大小不断变化
C.变化的规律i=Imsinωt
D.变化的规律i=Imcsωt
通过以上分析可知：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，可以得到按正弦规律变化的交变电流,这种交变电流叫做正弦式交变电流,简称正弦式电流.正弦式电流是最简单又最基本的交变电流。
在目前的电力系统中应用的大多是正弦式电流.
【科学漫步】交流发电机
请同学们阅读教材中的“科学漫步”：交流发电机．分清：转子与定子；旋转电枢式发电机与旋转磁极式发电机
课堂小结
§5-1 交变电流
［板书设计］
1.交变电流:方向随时间做周期性变化的电流.简称交流（AC）
2.正弦式交变电流
（1）产生条件：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动.
（2）方向变化规律:每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；
线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
中性面：磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零；
（3）大小变化规律（从中性面开始计时）
（其中： ）
】

课后作业：世纪金榜24-26页
教学反思：
在导入环节设计上应该先用示波器显示直流和交流电信号图像，然后引出直流电和交流电的概念，接着针对训练，然后演示发电机发电的情景，思考发电机发的电是交流还是直流，然后用示波器显示交流发电机发出来的电的信号图像，在安排后面的内容，整体逻辑上会更好。
学生在关于线圈转动时的电流方向判断，有较大的问题，所以老师应提前做好引导，做好知识复习的铺垫，有助于学生更好的判断电流的方向，另外教师可以先带着大家判断第一个，再让大家判断后面的，这样学生会容易判断出来一些；在表达式的推到的地方，有学生自己完成存在一定的难度，如果教师适当给学生一些提示，这样学生会更容易推导出来，在时间安排方面，也需要适当调整。