高中物理1 交变电流精品教学设计

这是一份高中物理1 交变电流精品教学设计，共9页。教案主要包含了交流发电机，交变电流的产生，交变电流的变化规律等内容，欢迎下载使用。

备课人
学科
物理
课题
3.1 交变电流
教学内容分析
在生产生活中普遍使用交变电流，而正弦式交变电流又是最简单和最基本的交变电流。正弦式交变电流的产生是基于电磁感应的相关知识，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。由于交变电流与直流不同，各种元件在交变电流和直流电路中的作用也不同。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，本节内容起到了承上启下的作用。
本节的教学重点是运用电磁感应的相关知识分析交流发电机产生交变电流的过程。通过“问题”、相应的演示实验、“思考与讨论”等栏目，使学生建立正弦式交变电流的模型，用右手定则和法拉第电磁感应定律分析推理得出正弦式交变电流方向和大小变化的特点，体会建立模型与推理分析的思维方法。这个推理过程也是一个教学难点。要引导学生在具体情境中运用法拉第电磁感应定律分析和推导矩形线圈在匀强磁场中旋转时所产生的感应电流(即交变电流)的表达式和图像，理解描述交变电流的几个特征量的意义。
学情分析
在最近一次关于“交变电流”的授课中，我发现学生在学习过程中存在一些困难。经过深入了解与分析，我认为主要有以下几个方面的原因：
知识储备不足：学生在之前的学习中对于直流电的知识掌握不够牢固，导致在理解交变电流的概念时存在障碍。
概念理解困难：由于交变电流涉及的概念抽象且复杂，如有效值、峰值、相位差等，学生难以理解和掌握。
缺乏实践操作：尽管理论知识很重要，但缺乏实践操作的经验使得学生难以真正理解和应用交变电流的知识。
教学目标
1.通过实验认识交变电流，知道生产生活中使用的大多是正弦式交变电流，会用图像和公式描述正弦式交变电流。
2.经历建立正弦式交变电流模型、用右手定则和法拉第电磁感应定律推理得出正弦式交变电流方向和大小的规律的过程，体会建立模型与推理分析的思维方法。
3.了解发电机是将机械能转化为电能的装置，各种发电机的区别在于机械能产生的形式不同。
教学重难点
1.教学重点：理解交变电流产生的物理过程，熟悉正弦式交电流各参数的物理意义。
2.教学难点：交变电流的变化规律及正弦式交变电流瞬时值、峰值的推导过程。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
你知道下图中仿佛由天际而来，向天际而去的输电线始于哪里，最终又输送到哪里吗？
始于：发电厂、变电站
输送到：乡村、工厂... ...
你知道发电厂发电机利用什么原理发出来的电？它具有哪些特点？
学生根据自己的了解回答问题
激发学生学习兴趣
新课教学
一、交流发电机
交流发电机
组成发电机的两部分中一部分不动（叫定子），另一部分绕着轴线做匀速转动（叫转子）便可以发出电来。
你能用已学知识解释以下交流发电机的工作原理吗？它产生的电流有什么特点？
认识交流发电机，并尝试简单的解释发电机的原理。
为后面解释发电机产的电流打下基础
二、交变电流的产生
交流发电机示意图
K
A
F
E
L
D
C
B
交流电的产生原理
请判断出下列四个位置时电流方向？并总结这样的发电机在匀速转动过程中产生电流方向有什么特点？
电流方向具有周期性变化的特点。
设磁感应强度是B，AB、CD长为l，AD、BC宽为d，线圈匀速转动的角速度是ω，设t＝0时线圈所在平面与磁场反向刚好垂直，则t=t时刻线圈产生的电动势为多少？
①线圈与中性面的夹角是多少？
②AB边的速度多大？
③AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？
ωt
④AB边中的感应电动势多大？
⑤此时线圈中的感应电动势多大？
⑥若线圈由N匝组成，此时感应电动势多大？
这样的发电机产生的电流大小和方向有什么特点？
认识交变电流示意图。
尝试判断出四个时刻的电流方向。
按照六步提示分步推导出交变电流的大小表达式。
知道结构为后面的内容做好准备。
回顾旧知，得出新知识
从所学知识上逐步分析得出交变电流的产生。
三、交变电流的变化规律
（一）交变电流
若设回路中的总电阻为R，则根据闭合回路欧盟定律得：
电流方向和大小随时间做周期性变化，其符合正弦函数变化规律，这样的交变电流叫做正弦式交变电流。
交变电流，简称交流（AC)
方向不随时间变化的电流叫做直流电，简称直流(DC)。
正弦式交变电流的变化规律
正弦式交变电流是怎样产生的？
当线圈绕着与匀强磁场方向垂直的轴线匀速转动，就会产生正弦式交变电流。
电动势的最大值为多少？当电动势最大时线圈处于什么位置时？电动势为0时，线圈又处于什么位置。
电动势最大时：
电动势为0时：
中性面
若电路中的负载为纯电阻电路时，负载两端的电压和流过的电流变化规律如何？
负载两端的电压和流过的电流也按正弦规律变化
其中Um 、 Im分别叫电压和电流的最大值，也叫峰值。
而u、i 则是相应的物理量的瞬时值。
以上表达形式是不是什么情况下都成立？
若线圈从中性面的垂面（峰值面）开始计时，在t 时刻线圈中的感应电动势是多少？
另一种推导方式：
负载两端电压变化规律：
流过负载的电流变化规律：
说明：物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流(本质规律都相同)统称为正弦式交流电
学生推导出电流的表达式，然后得出电流的变化规律
建立交变电流的概念
得出直流电规律。
总结得出交变电流的定义。
总结得出电动势的值
回答电流和电压的变化规律。
学生回答自己的看法并交流。
独立完整推导电动势的表达式。
根据电流表达式得出电流变化规律
这样引出比较好，避免知识过度跨越。
对比建立得出规律。
建立物理概念
记住两个特殊位置，好分析规律。
完善知识体系。
提升学生的推导能力。
课堂总结
板书设计
第1节 交变电流
作业设计
作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中动量的概念和实验思路进行检测，一是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。
教学反思与评价
（一）不足之处：
回顾本次教学过程，我深刻意识到自己的不足之处：
教学方法单一：过于依赖传统的讲授法，未能充分激发学生的学习兴趣和主动性。
缺乏个性化教学：未能针对不同学生的特点和需求进行差异化教学，导致部分学生无法适应教学进度。
缺乏实践环节：未能充分利用实验和实践环节来帮助学生巩固理论知识，提高学生的应用能力。
（二）改进方案
针对以上不足之处，我提出以下改进方案：
采用多元化教学方法：结合课堂讲授、案例分析、小组讨论等多种教学方法，激发学生的学习兴趣和主动性。
加强实验教学：增加实验环节，让学生通过亲手操作来感受交变电流的变化规律，提高实验教学的效果。
实施个性化教学：针对不同学生的特点和需求，制定个性化的教学方案，帮助每个学生都能够顺利掌握交变电流的相关知识。