交變電流教學設計

（完整版）交變電流教學設計（2）物理學科多媒體教學設計課題：§5。1交變電流（選修3-2）課型： 探究課設計： 李傳亮［課題1:§5.1交變電流（選修3-2）［課型1:探究課［教學設計說明］:交變電流是生產(chǎn)和生活中最常用到的電流，而正弦式電流又是其中最簡單和最基本的形式.正弦電流產(chǎn)生的原理是基于電磁感應的基本規(guī)律,本章是前一章的延續(xù)和發(fā)展，是電磁感應的具體應用.本節(jié)知識是全章知識的理論基礎.本節(jié)內(nèi)容有（完整版）交變電流教學設計（2）承上啟下的作用.本節(jié)課的演示實驗：手搖發(fā)電機發(fā)電，觀察小燈珠的發(fā)光情況，用發(fā)光二極管觀察電流方向、以及用燈絲的顫抖說明電流方向的變化.在分析交流電的產(chǎn)生過程，則主要引導學生運用楞次定律、法拉第電磁感應定律這些基本原理解決新情境下的問題，弄清楚幾個主要的問題：如磁通量與磁通量的變化；電流的最大位置與最小位置；中性面的概念.在分析正弦式交變電流的規(guī)律時，則是根據(jù)各個時刻線圈平面所在的位置，配合多媒體演示，引導學生自己導出正弦式電流的瞬時值的表達式.培養(yǎng)學生的用數(shù)學知識解決物理問題的能力與思維.在學習完主要內(nèi)容后，指出交變電不僅僅是正弦式交變電流，除此以外還有其他形式的交變電流.同時請學生自己去學習交流發(fā)電機的種類.在作業(yè)布置中，不但回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，同時還布置了課后的練習，以極一篇小文章.其目的是讓學生關注社會的發(fā)展，培養(yǎng)他們社會責任感，以及努力學習，服務人類的熱情與理想.［教學三維目標［：.知識與技能：⑴知道交變電流是生產(chǎn)和生活中最常用到的電流，而正弦式電流又是最簡單和最基本的交變電流.⑵初步認識交變電流的特點與規(guī)律，能夠運用電磁感應的基本知識分析其產(chǎn)生過程.⑶初步理解正弦電流、中性面、瞬時值與最大值，能夠運用數(shù)學圖象來描述正弦式電流..過程與方法⑴觀察手搖發(fā)電機產(chǎn)生的電流（小燈珠發(fā)光強弱的變化、電流表指針偏轉方向的變化、二極管發(fā)光的變化）.⑵運用電磁感應基本知識、分析一個周期內(nèi)交變電流的變化規(guī)律.⑶通過推導一個周期內(nèi)交變電流的瞬時值表達式，建立正弦交變電流隨時間變化的圖象、知道交流電流在什么時刻達到最大值，在什么位置改變方向..情感、態(tài)度與價值觀感受交變電流在生活、生產(chǎn)中的廣泛運用，激發(fā)學生學習的熱情.體會數(shù)學函數(shù)與圖象在物理知識上廣泛運用，感受運用數(shù)學知識在推導物理規(guī)律過程中所帶來的愉悅感［教學重點1：運用電磁感應的基本知識，配合相應的演示實驗，分析交變電流的產(chǎn)生過程，認識交變電流的特點及其規(guī)律.［教學難點］:運用楞次定律、法拉第電磁感應定律這些基本原理解決新情境下的問題，以及運用數(shù)學圖象對物理量隨時間變化的情況進行描述，深入理解交變電流的產(chǎn)生過程及其規(guī)律與特點.［教具與輔助設備1：手搖發(fā)電機、小燈珠、演示電流表、示波器、發(fā)光二極管（2只）、導線若干、15W的白熾燈泡（含燈頭、電線、插頭）、蹄形磁鐵［教學思路1：演示實驗——現(xiàn)象解釋——概念闡述與辨析——問題思考與討論一一結論匯報與交流—-公式推導與練習［教學課時1：1課時教學過程:［引言1：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，產(chǎn)生感應電流，而磁通量變化的方式不同，產(chǎn)生的感應電流也不同，感應電流可以是恒定的，可以是變化的，可以是周期性變化的，本節(jié)我們將研究一種十分重要的周期性變化的電流——正弦交變電

（完整版）交變電流教學設計（2）流.從本節(jié)課開始，我們開始學習交變電流。學生、教師活動設計思想與目標學生活動評價［引入新課］:從感性認識的層面接觸交變電流，激發(fā)學生的學習興趣，引起學生的思考。其中可能會有同學提出燈絲的顫動是因為交流電的原因，要加以肯定。將白熾燈泡點亮.請兩位同學上來觀察燈絲在蹄形磁鐵內(nèi)外的運動情況，并告訴班級所有的同學.用實物投影將燈絲的運動情況投影到幕上.全體同學試圖對以上現(xiàn)象進行解釋.［進行新課］:［板書（投影）］:§5—1交變電流由現(xiàn)象直觀感受直流電與交變電流的區(qū)別。初步認識交變電流有大小和方向的變化，激發(fā)學生的學習熱情，為后續(xù)的學習建立感性認識。［演示實驗（或視頻）］:由現(xiàn)象直觀感受直流電與交變電流的區(qū)別。初步認識交變電流有大小和方向的變化，激發(fā)學生的學習熱情，為后續(xù)的學習建立感性認識。用兩節(jié)干電池給小燈珠供電，同時用手搖發(fā)電機連接小燈珠，搖動發(fā)電機,觀察兩種情況下小燈珠的發(fā)光情況.（全景圖和局部圖）［問題］:小燈珠不閃爍與小燈珠的閃爍，說明了什么問題？［演示實驗（或視頻、動畫）］:用電壓表測干電池兩極電壓，時將手搖發(fā)電機連接電壓計，動發(fā)電機，觀察兩種情況下電指針的擺動情況.［問題］:電表指針不擺動與電表指針左右擺動，說明了什么問題？［演示實驗（或視頻）］：手搖發(fā)電機連接兩個發(fā)光二極管（說明：單向導電），搖動發(fā)電機，觀擦二極管發(fā)光情況.［問題］:二極管輪流發(fā)光說明什么問題？ '以上三個問題均由學生觀察、比較、思考與討論后回答.教師可適當提示與點撥。［實驗（投影照片）］:直流電的波形與正弦式電流的波形請學生比較兩種波形的不同，由學生發(fā)言。說明生活與學習上的聯(lián)系，初步形成實踐對理論的支持。強調(diào)交變電流的方向隨時間做周期性的變化。［實驗（投影照片）］:直流電的波形與正弦式電流的波形請學生比較兩種波形的不同，由學生發(fā)言。說明生活與學習上的聯(lián)系，初步形成實踐對理論的支持。強調(diào)交變電流的方向隨時間做周期性的變化。對于陳述過程中能否抓住電流的方向在做周期性變化來評價學生對概念的理解與應用能力。此部分的問題是本節(jié)課的重點內(nèi)容：認識正弦式交變電流的產(chǎn)生、最大值、瞬時值表達式、中性面、發(fā)電機的結構等。此部分內(nèi)容討論要細致、認識要到位、理解要清楚.對后面正弦式交變電流瞬時值表達式的得出與理解非常重要意義.充分理解磁通量的值與磁通量變化的快慢并且運用法拉第電磁感應定律來判斷感應電動勢的最大值與最小（完整版）交變電流教學設計（2）從理性認識的層面接觸交變電流，激發(fā)學生的學習興趣，引起學生對直流電與交變電流描述方式的的思考。肯定學生的觀察與總結。［板書（投影）］:一、交變電流1.方向不隨時間變化的電流稱為直流舉例：電池供給小燈泡的電流2.交變電流：大小和方向都隨時間做周期性變化的電流舉例：家庭電路中的電流.（說明交變電流是生活中常見的）［比較］:由同學們根據(jù)交變電流的定義來予以辨別與區(qū)分。對每個發(fā)言同學的認識，要讓其充分陳述其觀點形成的理由。［問題］:交變電流是如可產(chǎn)生的呢？是哪兩種形式的能量之間的相互轉化？首先我們來觀察一下交流發(fā)電機的示意圖（見教材P32—圖5.31）結構：形成磁場的磁極、矩形線圈、金屬滑環(huán)、電刷將手搖發(fā)電機通過實物投影到幕上（或每一小組一個手搖發(fā)電機）觀察認識各部分結構。將手搖發(fā)電機與示波器連接，勻速搖動、觀察其波形。［問題1］：線圈在什么位置時,通過線圈的磁通量最大？在什么位置時，通過線圈的磁通量最?。浚蹎栴}2］:在線圈轉動過程中，線圈中的磁通量是否會發(fā)生變化？如何變化？［問題3］:線圈在什么位置時，磁通量變化最快？在什么位置時，磁通量變化最慢？

（完整版）交變電流教學設計（2）（磁通量值最大時變化最慢、磁通量最小時變化最快可通過作等時間間隔的磁通量變化與所用時間的比值來比較；也可以用導體棒在各個位置切割磁感線的有效速度（垂直于磁感應強度方向的速度分量）來比較磁通量的變化的快慢）值及其相應的位置，對理解交變電流的值周期性變化非常重要。以線圈平面從中性面開始每轉過30°為例，比較在相同時間內(nèi)磁通量變化的值來歸納線圈平面在什么位置上磁通量變化最快？什么位置變化最慢？由學生觀察與討論后得出。值及其相應的位置，對理解交變電流的值周期性變化非常重要。（上圖做好圖片后投影到幕上由全班同學全體分析與討論：提示學生：穿過線圈平面磁通量是由線圈平面有效面積的變化而引起的.）［問題4］:線圈在什么位置感應電動勢最大？在什么位置時感應電動勢最?。浚蹎栴}5］:該圖中在線圈由甲到乙的過程中，AB邊中的電流向什么方向？CD邊中的電流向什么方向？［問題6］:該圖中在線圈由丙到丁的過程中，AB邊中的電流向什么方向？CD邊中的電流向什么方向？［問題7］:線圈在什么位置時沒有電流？在什么位置時電流最大？［問題8］:大致畫出通過電流表的電流隨時間變化的曲線（規(guī)定電流方向的正、負）.在橫坐標上標出線圈到達甲、乙、丙、丁幾個位置時對應的時刻.將同學們畫出的典型圖象通過實物投影展示出來（包括畫得理想的與有偏差的圖象），由全班同學來發(fā)表自己的看法.最后形成一個共識。在此過程中，老師要給予恰當?shù)囊龑А４瞬糠謫栴}意在解決學生對交變電流方向的周期性變化，為進一步理解交變電流方向的周期性與下一步描繪電流——時間的圖象作鋪墊.粗略描繪一個轉動周期內(nèi)電流-一時間的圖象是理解正弦式交變電流以及其瞬時值的表達式的重要前提。討論電刷與銅環(huán)的作用，了解正弦交變發(fā)電機的結構.說明產(chǎn)生交變電流的可行性.對于此部分問題的分析、討論、總結與匯報、積極參與者予以表揚、鼓勵他們相互之間的討論與辨析、在相互交流中逐漸形成清析的認識。同時，引導同學們體此部分問題意在解決學生對交變電流方向的周期性變化，為進一步理解交變電流方向的周期性與下一步描繪電流——時間的圖象作鋪墊.粗略描繪一個轉動周期內(nèi)電流-一時間的圖象是理解正弦式交變電流以及其瞬時值的表達式的重要前提。討論電刷與銅環(huán)的作用，了解正弦交變發(fā)電機的結構.說明產(chǎn)生交變電流的可行性.對于此部分問題的分析、討論、總結與匯報、積極參與者予以表揚、鼓勵他們相互之間的討論與辨析、在相互交流中逐漸形成清析的認識。同時，引導同學們體（完整版）交變電流教學設計（2）會合作與交流的重要意義.［問題9］:為什么需要電刷與銅環(huán)？以上9個問題要請同學們充分思考與討論后總結回答。［板書（投影）］:二、交變電流的產(chǎn)生.線圈在勻速轉動過程中，通過線圈的磁通量會發(fā)生周期性的變化.當線圈平面處于與勻強磁場垂直的位置時，通過線圈的磁通量最大——該位置稱為中性面，此時磁通量變化最慢，此時電路中的電流為0,電流在此時刻前與此時刻后的方向不同..當線圈平面處于與勻強磁場平行的位置時，通過線圈的磁通量值最小，為0.此時磁通量變化最快，此時電路中的電流最大.［板書（投影）］:三、交變電流變化的規(guī)律出示交流發(fā)電機示意模型、模擬轉子轉動一周.其轉動的角度度為①，線圈的轉動半