《交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律》教案

程志攀

教學(xué)目標(biāo)：

1.知識(shí)與技能

運(yùn)用電磁感應(yīng)知識(shí)分析交流發(fā)電機(jī)的實(shí)際模型，理解交流電的產(chǎn)生原理和過程。

綜合運(yùn)用電磁感應(yīng)知識(shí)，并借助數(shù)學(xué)工具，推導(dǎo)并總結(jié)交流電的變化規(guī)律。

結(jié)合交流電產(chǎn)生過程的分析，正確理解中性面、交流電的瞬時(shí)值、最大值的含義。

2.過程與方法

通過對(duì)交流發(fā)電機(jī)的實(shí)際模型觀察，提高觀察能力、空間想象能力，并領(lǐng)會(huì)立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖處理問題的方法。

通過對(duì)交流電變化規(guī)律的推導(dǎo)，逐步形成利用數(shù)學(xué)工具及物理規(guī)律解決實(shí)際問題的能力。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過觀看三峽工程的相關(guān)視頻，了解它的作用和意義，激發(fā)學(xué)生愛國(guó)主義熱情，體會(huì)物理理論應(yīng)用于實(shí)踐所產(chǎn)生的價(jià)值。

通過對(duì)交流電變化規(guī)律的推導(dǎo)，逐步樹立應(yīng)用物理規(guī)律分析實(shí)際問題的信念。

教學(xué)重難點(diǎn)：

1.重點(diǎn)：交流電的產(chǎn)生原理和過程及交流電的變化規(guī)律。

2.難點(diǎn)：交流電的變化規(guī)律的推導(dǎo)。

教學(xué)資源：

演示實(shí)驗(yàn)：交流發(fā)電機(jī)、燈泡、電流表；交流發(fā)電機(jī)模型；示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。

課時(shí)安排：45分鐘。

教學(xué)過程：

活動(dòng)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(jiǎn)單介紹，引入實(shí)驗(yàn)。

演示實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)1：發(fā)電機(jī)與小燈泡連接。

實(shí)驗(yàn)2：發(fā)電機(jī)與電流表連接。

進(jìn)入新課引入概念：引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的是大小和方向都隨時(shí)間變化的交變電流，并進(jìn)入新課。

活動(dòng)之二：分析交變電流的產(chǎn)生過程。

設(shè)置疑問：對(duì)比恒定電流和直流電流，引出問題：為什么會(huì)產(chǎn)生交變電流？

介紹結(jié)構(gòu)：介紹教學(xué)手搖發(fā)電機(jī)的主要構(gòu)造。

理論分析：結(jié)合發(fā)電機(jī)模型，引導(dǎo)學(xué)生從理論上分析交變電流產(chǎn)生的過程，引出中性面的概念，讓學(xué)生定性的得出交變電流的大小和方向的變化特點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證交變電流的方向變化特點(diǎn)。

動(dòng)畫模擬：模擬形成電流的微觀自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

活動(dòng)之三：推導(dǎo)交變電流的具體變化規(guī)律。

創(chuàng)設(shè)情景：情景1：?jiǎn)卧丫€圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。提供已知條件，推導(dǎo)線圈在中性面和垂直中性面兩個(gè)特殊位置的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

引導(dǎo)分析。

得出結(jié)果：引導(dǎo)學(xué)生先將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖，再進(jìn)行分析，得出結(jié)果。

拓展情景。

學(xué)生推導(dǎo)。

集體評(píng)價(jià)。

確定結(jié)果：情景2：?jiǎn)卧丫€圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。提供已知條件，推導(dǎo)線圈在t時(shí)刻的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

學(xué)生請(qǐng)一個(gè)學(xué)生上臺(tái)推導(dǎo)，得出結(jié)果。然后集體評(píng)價(jià)，得出正確結(jié)論。

拓展情景：情景3：n匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

集體完成：情景4：n匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。求感應(yīng)電流，路端電壓。

總結(jié)規(guī)律：規(guī)律：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生正弦式。

交變電流。簡(jiǎn)稱正弦式電流。

實(shí)驗(yàn)演示：告訴學(xué)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(shí)延伸同時(shí)將其它某幾種通過示波器顯示出來(lái)。

活動(dòng)之四：描述交變電流的變化規(guī)律。

公式描述：借鑒前面的推導(dǎo)結(jié)果，直接寫出正弦式交變電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

圖象描述：引導(dǎo)學(xué)生畫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化圖像，強(qiáng)調(diào)畫圖的規(guī)范性和條理性。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：運(yùn)用示波器顯示人工勻速搖動(dòng)發(fā)電機(jī)的電壓隨時(shí)間變化的圖象，并引導(dǎo)學(xué)生分析不是正弦式圖象的原因。

實(shí)驗(yàn)演示：引入家庭用電，輸入到示波器。顯示出正弦式波形。

知識(shí)延伸：告訴學(xué)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(shí)將其它某幾種通過示波器顯示出來(lái)。

活動(dòng)之五：大型交流發(fā)電機(jī)的介紹。

播放視頻：播放大型發(fā)電機(jī)的視頻。

知識(shí)介紹：介紹交流發(fā)電機(jī)的基本組成和種類。

課堂小結(jié)：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課堂小結(jié)。

播放視頻：通過視頻展示三峽工程的全面效益。

課后任務(wù)：布置課后作業(yè)。

板書設(shè)計(jì)。

第一節(jié) 交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律。

一、交變電流的產(chǎn)生

1.什么是交變電流？

大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流。

2.交變電流的產(chǎn)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(shí)，Φ最大，

線圈垂直中性面時(shí)，Φ=0，最大

線圈越過中性面時(shí)，線圈中I感方向要改變，轉(zhuǎn)一周，改變兩次。

二、交變電流的變化規(guī)律

線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱正弦式電流。

1.正弦式電流的表達(dá)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(fā)電機(jī)