第五章第一節(jié)交變電流的產(chǎn)生和描述 教學(xué)設(shè)計

1、.第五章 第一節(jié)交變電流的產(chǎn)生和描繪一、教材分析1.單元高度：本節(jié)內(nèi)容是高中物理選修3-2第五章“交變電流第一節(jié)。本節(jié)內(nèi)容是整章內(nèi)容的理論根底，是后3節(jié)“描繪交變電流的物理量、“電感和電容對交變電流的影響、“變壓器“電能輸送的根底，所以本節(jié)內(nèi)容的安排對整章內(nèi)容有非常重要的意義。2.立體整合：第五章“交變電流內(nèi)容是第四章“法拉第電磁感應(yīng)定律的延續(xù)，本節(jié)內(nèi)容起著連續(xù)這兩章內(nèi)容的重要地位和作用?！胺ɡ陔姶鸥袘?yīng)定律在生活中最實際最廣泛的應(yīng)用就是通過發(fā)電機發(fā)電。本節(jié)內(nèi)容解釋了發(fā)電機原理聯(lián)絡(luò)實際應(yīng)用于實際，讓學(xué)生體會到物理來源于生活效勞于生活的學(xué)科特點。3.本節(jié)內(nèi)容：本節(jié)內(nèi)容分三部分1認(rèn)識交流電：通過圖

2、像類比，演示實驗讓學(xué)生認(rèn)識到交流電和直流電的區(qū)別。2交變電流產(chǎn)生：通過對教學(xué)用發(fā)電機的理論分析得出交流電變化規(guī)律。3交變電流的變化規(guī)律：總結(jié)歸納出交變電流的規(guī)律。過渡：理解學(xué)情是開展教學(xué)工作的第一步，下面進展學(xué)情分析二、學(xué)情分析1.學(xué)生已有的知識根底：學(xué)習(xí)本章內(nèi)容之前學(xué)生已經(jīng)掌握了直流電的特性，直流電滿足的一些計算公式同樣可以應(yīng)用于交流電，比方歐姆定律、焦耳定律、功率計算等。2.才能根底：通過對第四章?法拉第電磁感應(yīng)定律?的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了獨立分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電流方向、電動勢大小等分析判斷才能，學(xué)生對理論應(yīng)用于實際分析的才能也大大進步。3.生活經(jīng)歷：交變電流是生活和消費中最常用的電流，可

3、以說知識來源于生活。雖然如此但學(xué)生對交流電的認(rèn)識卻僅限于“家用電器使用的就是交流電這種外表層次。通過對本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)更利于學(xué)生形成理論到實際應(yīng)用完善科學(xué)觀念的建立。過渡：一切教學(xué)活動都要圍繞教學(xué)目的開展，我對本節(jié)課的教學(xué)目的做如下分析：三、教學(xué)目的1.知識目的：1能區(qū)分交流和直流的不同2理解交流電產(chǎn)生的原理，知道中性面，會分析線圈轉(zhuǎn)動過程中電流方向。3掌握交變電流變化規(guī)律，會寫交變電流的的瞬時表達式會用圖像表示電流變化，理解峰值意義。2.才能目的：1通過觀察實驗進展理論分析培養(yǎng)學(xué)生的理論分析才能。2應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的才能。3.情感態(tài)度：1讓學(xué)生在實驗中感受到學(xué)習(xí)物理的樂趣，培養(yǎng)學(xué)生的探

4、究精神和對科學(xué)的好奇心。2讓學(xué)生在合作學(xué)習(xí)和探究研習(xí)中體會到合作學(xué)習(xí)帶來的成就感和幸福感。過渡：恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)形式會讓教學(xué)工作事半功倍，下面說一下本節(jié)課我采用的教學(xué)形式。四、教學(xué)形式新的課程目的更加注重從三個維度來設(shè)計教學(xué)過程，注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，注重強化情感、態(tài)度、價值觀的教育，針對新課程標(biāo)準(zhǔn)要求，本節(jié)課的教學(xué)形式采用莘州中學(xué)“新課導(dǎo)入明確目的；問題引導(dǎo)，自主學(xué)習(xí)；合作探究表達交流；效果反響要點點撥；課堂小結(jié)回憶反思；堂清檢測，當(dāng)堂達標(biāo)的教學(xué)形式，該教學(xué)形式突出了“以學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)的教學(xué)理念。過渡：適宜的教學(xué)形式再加上恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和學(xué)習(xí)方法會讓課堂效率更高，下面說一下這堂課的教法與學(xué)法

5、。五、教法學(xué)法1.方法：本節(jié)課采用的教學(xué)方法主要有：1實驗演示法，通過課前實驗和探究過程中的實驗把抽象的理論用形象的實驗展示出來，更符合學(xué)生認(rèn)知過程。2多媒體演示法，用多媒體展示出關(guān)鍵的概念，效果圖，示意圖等，會讓知識更加系統(tǒng)化直觀化，標(biāo)準(zhǔn)化。3比照法，比照原來學(xué)習(xí)過的直流電特點更容易反映出交流電的特點4追問引導(dǎo)法，老師在課堂講授和學(xué)生展示過程中不斷的設(shè)計問題，引導(dǎo)學(xué)生按照老師預(yù)設(shè)的問題加深對知識的認(rèn)識，最終完成教學(xué)任務(wù)。2.學(xué)習(xí)方法：本節(jié)課采用的學(xué)習(xí)方法主要有1自主探究法，學(xué)生觀看完演示實驗后在老師設(shè)計的引導(dǎo)問題下自主探究學(xué)習(xí)，更能表達以學(xué)生為主體的主動學(xué)習(xí)過程，更能體會到學(xué)習(xí)的成就感和樂趣

6、。2合作學(xué)習(xí)法，學(xué)生理解才能和學(xué)習(xí)才能都不一樣，同樣的知識學(xué)習(xí)的差異比較大，通過合作能更好的彌補這樣的差異。3歸納提升法，通過學(xué)習(xí)過程的總結(jié)和歸納可以不斷的深化對知識的理解。4討論展示法，通過討論和展示把課堂還給學(xué)生，讓學(xué)生做學(xué)習(xí)的主人。在展示中及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題及時糾正和深化。過渡：下面說一下我對這堂課的詳細的教學(xué)設(shè)計六、教學(xué)過程：1觀察實驗，導(dǎo)入新課明確目的導(dǎo)入實驗：1、首先讓電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動起來，再將電流計、小燈泡與排風(fēng)扇插頭連在一起構(gòu)成回路，請一位同學(xué)上臺協(xié)助轉(zhuǎn)動風(fēng)葉，學(xué)生觀察現(xiàn)象并考慮。問1、看到了什么現(xiàn)象？電風(fēng)扇通電會轉(zhuǎn)，不通電手動讓其轉(zhuǎn)動時，會讓電流計指針偏轉(zhuǎn)，說明什么

7、，為什么會這樣？電風(fēng)扇居然可以用來發(fā)電師：讓學(xué)生觀察排風(fēng)扇的內(nèi)部構(gòu)造，促其考慮產(chǎn)生電流的原因。線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，線圈的磁通量發(fā)生變化，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。這種電流有什么特點？電風(fēng)扇產(chǎn)生的電流大小和方向在發(fā)生改變。問3、線圈轉(zhuǎn)動一圈，指針來回擺動幾圈？學(xué)生通過考慮和老師的點撥，總結(jié)出交變電流的特點，即交變電流的大小和方向隨時間作周期性變化，而且發(fā)現(xiàn)線圈每轉(zhuǎn)過一圈，交流電周期性變化一次。演示實驗：2、用一節(jié)干電池、學(xué)生電流直流2v輸出分別和電壓傳感器連接生：干電池和學(xué)生電流直流2v的電流是直流電，且方向保持不變。1、直流電：方向不隨時間變化的電流叫做直流電，簡稱直流DC。 2、交變電流：大小和方向都

8、隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流,簡稱交流AC。例1、以下表示交變電流的有iittit(A)(B)(C)(D)0000t(E)0teu1I-t 圖中，處于t 軸上、下方的圖線有何不同意義？2如何體會周期性變化的含義？2.交變電流的變化規(guī)律1定性分析交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律交流電在生活、消費中很重要，應(yīng)用也很廣泛。問1：那么交變流電是怎樣產(chǎn)生呢？你能設(shè)計一個最簡單的發(fā)電機工作原理圖？需要哪些元件？問2：怎樣顯示或輸出電流？介紹滑環(huán)+電刷組合的作用是防止導(dǎo)線纏繞下發(fā)6人一組一個發(fā)電機模型演示實驗：手搖發(fā)電機與小電珠連接，用手搖動發(fā)電機，可以觀察到小電珠閃閃發(fā)光情況。介紹教學(xué)用手搖發(fā)電機的構(gòu)造，

9、多媒體展示三維立體圖。問3、手搖發(fā)電機產(chǎn)生的電流如何變化的？先從幾個特殊的位置開場研究采用由感性到理性，逐步深化討論合作，用問題鏈的方式由淺入深逐步深化，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，打破難點，在學(xué)習(xí)過程中讓學(xué)生及時討論合作學(xué)習(xí)，在合作和老師的引導(dǎo)下完成難點打破，詳細問題設(shè)計如下：師：展示四個特殊位置的立體圖。共同討論如下問題：1、請同學(xué)們觀察線圈旋轉(zhuǎn)一周，即從圖甲到乙到丙再到丁，最終又回到甲，這些位置特殊在哪里？ 2、線圈旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的電動勢是哪種原因引起的？3、既然是切割磁感線引起的，那么是哪幾條邊在切割？4、線圈在旋轉(zhuǎn)的過程中，這幾條邊旋轉(zhuǎn)的速率有沒有發(fā)生改變？5、既然旋轉(zhuǎn)的速率沒有發(fā)生改變那么是

10、不是意味著這些位置都有感應(yīng)電動勢？7、感應(yīng)電動勢大小與切割速度方向有什么關(guān)系？有效切割速度怎么變化？8、請判斷四個特殊位置的感應(yīng)電動勢或電流？問學(xué)生用什么方法判斷？9、線圈從甲狀態(tài)轉(zhuǎn)動到乙狀態(tài)過程中感應(yīng)電動勢大小和電流方向如何變化？轉(zhuǎn)動一周過程中感應(yīng)電動勢大小和電流方向如何變化？ 以BADCB為正方向，生：分組討論，邊看模型，邊考慮電流方向的判斷生：學(xué)生小組合作一起完成填表，小組匯報總結(jié)。表1 交變電流的變化規(guī)律甲乙丙丁甲磁通量感應(yīng)電動勢e大小方向感應(yīng)電流i大小方向10、在哪些位置電流方向即將發(fā)生變化？11、這個位置有何特征？一周幾次經(jīng)過這個位置？師：和學(xué)生充分討論后，老師提出中性面的概念，并

11、總結(jié)交變電流方向變化的規(guī)律。師：規(guī)律總結(jié)與磁感線垂直的平面叫中性面線圈經(jīng)過中性面時，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零。線圈每經(jīng)過中性面一次，交流電方向改變一次，線圈每轉(zhuǎn)動一周交流電的一個周期，兩次經(jīng)過中性面，交流電的方向改變兩次。繞圈轉(zhuǎn)動一周過程中，從中性面開場感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流先變大后變小，經(jīng)過中性面反向先變大后變小。2定量分析感應(yīng)電動勢大小變化規(guī)律問2：設(shè)線圈平面從中性面開場轉(zhuǎn)動，角速度是經(jīng)過時間t，AB、CD寬L1，AD、BC長L2 ，磁感應(yīng)強度是B.求時刻線圈中的感應(yīng)電動勢線圈與中性面的夾角是多少？ab 邊的速度多大？ab邊速度方向與磁場方向夾角多大？ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大？線圈中感

12、應(yīng)電動勢多大？引導(dǎo)學(xué)生一步步推出交變電流的大小變化規(guī)律在這個教學(xué)環(huán)節(jié)中，首先要把知識的核心點轉(zhuǎn)化成一些根本原理，如交變電流的大小推導(dǎo)涉及到了兩條邊切割磁感線，需要討論兩條邊所產(chǎn)生的電動勢的大小和方向，問題較復(fù)雜；其次要將根本原理以問題的形式呈現(xiàn)。向?qū)W生提這樣就可逐步幫助學(xué)生構(gòu)建思維活動的途徑圖，通過這樣的教學(xué)設(shè)計，就可以較好地降低教學(xué)的坡度，使學(xué)生能真正地去自主探究，成為學(xué)習(xí)的主角師：巡視點撥，指導(dǎo)學(xué)生考慮公式中的含義生：小組討論，推導(dǎo)略規(guī)律總結(jié)：以線圈經(jīng)過中性面開場計時，在時刻t線圈中的感應(yīng)電動勢大小AB和CD邊切割磁感線 按正弦式規(guī)律變化。假設(shè)為N匝線圈e為電動勢在時刻t的瞬時值，Em為電

13、動勢的最大值峰值1、矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動時，所產(chǎn)生的交變電流按照正弦函數(shù)的規(guī)律變化正弦式交流電2、成立的條件：此表達形式僅在從中性面開場計時3、假設(shè)該線圈給外電阻R供電，設(shè)線圈本身電阻為r，由閉合電路歐姆定律Um、Im分別為電壓和電流的峰值，而e、u、i那么是這幾個量的瞬時值。這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫做正弦式交變電流，簡稱正弦式電流。正弦式電流是最簡單又最根本的交變電流。電力系統(tǒng)中應(yīng)用的大多是正弦式電流。在電子技術(shù)中也常遇到其他形式的交流。3圖象要求：畫出通過電流表的電流隨時間變化的曲線，從E 經(jīng)過負(fù)載流向F的電流記為正，反之為負(fù)。在橫坐標(biāo)上標(biāo)出線圈到達甲、乙、

14、丙、丁幾個位置時對應(yīng)的時刻。3、實驗驗證根據(jù)提出的問題，學(xué)生提出猜測后，老師要引導(dǎo)學(xué)生逐個運用科學(xué)的方法或?qū)嶒瀬磉M展驗證以上從理論上分析得到線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸作勻速旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的交變電流是按正弦規(guī)律變化的，實際是否真的如此呢？演示實驗3：將手搖交流發(fā)電機產(chǎn)生的信號輸入電壓傳感器，當(dāng)勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)柄時，屏幕上可以觀察到交變電流的波形圖。討論：為什么波形不是嚴(yán)格的正弦圖線手搖轉(zhuǎn)柄的不均勻。演示實驗4：把學(xué)生電源的交流信號直接接入電壓傳感器，屏幕上顯示一個完美的正弦曲線學(xué)生一片驚嘆，對交變電流的變化規(guī)律印象深化。4、拓展與練習(xí)1做一做讓一個蹄形磁鐵靠近白熾燈，觀察燈絲，可以看到什么現(xiàn)象？這是什么原因造成的？2想一想如何使交流發(fā)電器產(chǎn)生比較大的電壓？設(shè)計一個可以產(chǎn)生大電壓的發(fā)電機生：觀看視頻、閱讀教材、考慮問題、交流觀點3練一練例題、如圖4所示，矩形線圈abcd 匝數(shù)為100匝，線圈ab邊長為20cm，bc邊長為10cm，繞垂直于磁場方向的軸OO勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為50r/s，設(shè)磁感應(yīng)強度B為0.01T，求：線圈中的感應(yīng)電動勢的最大值Em；從圖示位置開場計時，線圈中的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式；當(dāng)tT/12時線圈中感應(yīng)電動勢的值為多大；當(dāng)tT/12時線圈中感應(yīng)電流方向如何5.課堂小結(jié)通過對本節(jié)課黑板上板書內(nèi)容的共同回憶進一步加深印象讓本節(jié)課學(xué)習(xí)再次生化七、板書設(shè)計