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《交变电流》教学设计执教人：优质课评选5.1交变电流【教学目标】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。过程与方法1.掌握描述物理量的三种方法：文字、公式、图象法；2.培养学生的观察能力和空间想象能力；情感态度与价值观培养学生理论联系实际的思想。【教学重点】交变电流产生的物理过程的分析。【教学难点】交变电流的变化规律及应用。【教学过程】一、课堂导入：首先来观察两个演示实验。演示一：1、用干电池给发光二极管供电。2、用手摇交流发电机给二极管供电。学生观察二极管的发光情况，说明发电机提供的电流大小是变化的。演示二：1、用干电池给灵敏电流计供电。2、用手摇交流发电机给灵敏电流计供电。学生观察灵敏电流计的指针的变化，说明电机提供的电流方向是变化的。比较演示一、二，总结出交流和直流的区别。学生完成例题1。二、交变电流的产生问题：为什么发电机能产生交变电流呢？基本结构：磁场、线圈产生条件：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动。问题1：判断线圈处在甲乙丙丁四个位置时是否产生感应电流？若有，标出电流方向；若无，说明原因。问题2：判断从甲转到乙电流方向变吗？从乙转到丙呢？从丙转到丁？丁到甲？问题3：分析线圈由甲转到乙，有乙转到丙，由丙转到丁，由丁转到甲的过程中电流大小变化的情况？问题4:从E经负载流向F的电流记为正，在电流—时间图中画出甲、乙、丙、丁四个位置对应的时刻。猜测在一个周期内感应电流随时间变化的关系，大致画出i—t图线。过程分析：以单匝矩形线框为例分析，在转动过程中，电流是怎样产生的呢？现在我们来看，是哪些边在切割磁感线运动呢？现在整个矩形线框有四个边，有一半是红色，另一半是蓝色，有两根竖着的，还有两根横着的，那是哪一根在切割磁感线？横着的，哪种颜色的？横着的两根都切割。所以这里产生的电流就是由于这两根导线在切割磁感线而产生的了。分析在甲图中AB、CD的特点，和学生一起画出线框的侧面图，推导出乙、丙、丁三图中线框的侧面图。分析甲图中AB、CD速度的方向，让学生说出乙、丙、丁三图中AB、CD速度的方向。问：这四幅图中都有感应电流产生吗？感应电流的方向应该用什么方法来判断？右手定则。我们一起伸出右手来判断一下。学生说出甲丙中没有电流，乙图中AB中电流的方向，是垂直纸面向外的，那CD中呢，是垂直纸面向里的，好，在这个矩形线框中，AB中产生向外的电流，这就相当于一个电源，画出来，CD中产生向里的电流，画出电源，AB和CD这两个电源是怎样连在一起的？串联。那既然是串联，电源的电动势是多大？应该是两个棒产生的电动势的代数和。再分析丁图，感应电流方向是怎样的？AB中电流的方向，是垂直纸面向里的，那CD中呢，是垂直纸面向外的，两电源仍然是串联的，比较乙、丁两位置电流方向的关系，发现电流的方向变了，问：其他位置电流的方向是怎样的呢？先分析从甲到乙再到丙中速度的方向，分解速度，发现是速度的竖直方向的分量产生电流，向哪切割？下。所以，电流的方向不变。从丙到丁再到甲呢？学生分析。结论：只要转过甲丙位置，电流的方向就要改变。像甲丙位置，没有电流，并且线框经过这个位置后，电流的方向就变了，你说这个位置特别吗？所以这个位置非常特别，我们也给它一个特别的名称。这个位置我们物理上叫做中性面。总结中性面的特点。学生完成例2。三、交变电流的变化规律现在设矩形线框ABCD从中性面开始转动，角速度是ω，AB、CD宽L1，AD、BC长L2，磁感应强度是B，经过时间t，思考：（1）线框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是多大？（4）AB边中的感应电动势多大？（5）线框中的感应电动势多大？（6）若为N匝线圈，则线圈中的感应电动势多大？电动势的峰值表达式为？找学生回答自己的推导思路。强调以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势若为N匝线圈，强调用小写的e不用大写的E，与电磁感应中的表示方法不一样。这里的NBSω叫做交流电的峰值，e叫做交流电的瞬时值。有没有更加直观的表示方法？用图象。假设线圈转一圈所用的时间是T，我们用横轴表示时间，用纵轴表示电动势，若线圈从中性面开始转动，那么t=0时，电动势的瞬时值是0，当t=T／4时，电动势的瞬时值是Em，我们就得到了电动势随时间变化的图象。若用该线圈对外电阻供电，则可以求出电路中电流的瞬时值表达式为……，外电阻两端电压的表达式为……。试分析例3。继续强调在这三个表达式中，都含有sinωt。这说明了什么问题呢？说明这里的电流，电压，电动势都是按照正弦规律变化的，同样的道理，还可以得到电流，电压随时间变化的图象。四、交流电的种类出示几种交流电的图像，说明交流电不都是正弦交流电。五、课堂小结今天我们学习了一种大小和方向都随时间做周期性变化的电流——交变电流。主要认识了正弦式交变电流的产生过程和规律。那是不是说交变电流都是按照正弦规律变化的呢？布置作业：1、自学科学漫步，认识交流发电机；2、完成本节的题案。