《交變電流的產生和變化規律》教案

程志攀

教學目標：

1.知識與技能

運用電磁感應知識分析交流發電機的實際模型，理解交流電的產生原理和過程。

綜合運用電磁感應知識，并借助數學工具，推導并總結交流電的變化規律。

結合交流電產生過程的分析，正確理解中性面、交流電的瞬時值、最大值的含義。

2.過程與方法

通過對交流發電機的實際模型觀察，提高觀察能力、空間想象能力，并領會立體圖轉化為平面圖處理問題的方法。

通過對交流電變化規律的推導，逐步形成利用數學工具及物理規律解決實際問題的能力。

3.情感態度與價值觀

通過觀看三峽工程的相關視頻，了解它的作用和意義，激發學生愛國主義熱情，體會物理理論應用于實踐所產生的價值。

通過對交流電變化規律的推導，逐步樹立應用物理規律分析實際問題的信念。

教學重難點：

1.重點：交流電的產生原理和過程及交流電的變化規律。

2.難點：交流電的變化規律的推導。

教學資源：

演示實驗：交流發電機、燈泡、電流表；交流發電機模型；示波器、函數信號發生器。

課時安排：45分鐘。

教學過程：

活動之一：引入交變電流的概念。

圖片引入：展示“三峽大壩”圖片并簡單介紹，引入實驗。

演示實驗：實驗1：發電機與小燈泡連接。

實驗2：發電機與電流表連接。

進入新課引入概念：引導學生觀察實驗現象，得出發電機產生的是大小和方向都隨時間變化的交變電流，并進入新課。

活動之二：分析交變電流的產生過程。

設置疑問：對比恒定電流和直流電流，引出問題：為什么會產生交變電流？

介紹結構：介紹教學手搖發電機的主要構造。

理論分析：結合發電機模型，引導學生從理論上分析交變電流產生的過程，引出中性面的概念，讓學生定性的得出交變電流的大小和方向的變化特點。

實驗驗證：通過實驗驗證交變電流的方向變化特點。

動畫模擬：模擬形成電流的微觀自由電荷定向運動的特點

活動之三：推導交變電流的具體變化規律。

創設情景：情景1：單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸轉動。提供已知條件，推導線圈在中性面和垂直中性面兩個特殊位置的感應電動勢。

引導分析。

得出結果：引導學生先將立體圖轉化為平面圖，再進行分析，得出結果。

拓展情景。

學生推導。

集體評價。

確定結果：情景2：單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動。提供已知條件，推導線圈在t時刻的感應電動勢。

學生請一個學生上臺推導，得出結果。然后集體評價，得出正確結論。

拓展情景：情景3：n匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動，求感應電動勢。

集體完成：情景4：n匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動。求感應電流，路端電壓。

總結規律：規律：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸轉動時，產生正弦式。

交變電流。簡稱正弦式電流。

實驗演示：告訴學生正弦式電流只是常見的交變電流的一種，還有其它的形式。

知識延伸同時將其它某幾種通過示波器顯示出來。

活動之四：描述交變電流的變化規律。

公式描述：借鑒前面的推導結果，直接寫出正弦式交變電流的數學表達式。

圖象描述：引導學生畫出感應電動勢的變化圖像，強調畫圖的規范性和條理性。

實驗驗證：運用示波器顯示人工勻速搖動發電機的電壓隨時間變化的圖象，并引導學生分析不是正弦式圖象的原因。

實驗演示：引入家庭用電，輸入到示波器。顯示出正弦式波形。

知識延伸：告訴學生正弦式電流只是常見的交變電流的一種，還有其它的形式，同時將其它某幾種通過示波器顯示出來。

活動之五：大型交流發電機的介紹。

播放視頻：播放大型發電機的視頻。

知識介紹：介紹交流發電機的基本組成和種類。

課堂小結：引導學生進行課堂小結。

播放視頻：通過視頻展示三峽工程的全面效益。

課后任務：布置課后作業。

板書設計。

第一節 交變電流的產生和變化規律。

一、交變電流的產生

1.什么是交變電流？

大小和方向都隨時間做周期性變化的電流。

2.交變電流的產生過程：

中性面：線框平面與磁感線垂直的位置。

線圈位于中性面時，Φ最大，

線圈垂直中性面時，Φ=0，最大

線圈越過中性面時，線圈中I感方向要改變，轉一周，改變兩次。

二、交變電流的變化規律

線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動時，產生正弦式交變電流，簡稱正弦式電流。

1.正弦式電流的表達式： 2.正弦式電流的圖象：

三、幾種常見的交變電流波形

四、交流發電機