高中物理-人教版高中物理選修3教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

PAGE1PAGE高中物理人教版選修3-2第五章交變電流第1節(jié)交變電流教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）、會(huì)觀察電流（或電壓）的波形圖，理解交變電流、直流的概念。（2）、分析線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周中電動(dòng)勢(shì)和電流方向的變化，能對(duì)交變電流的產(chǎn)生有比較清楚的了解，具有運(yùn)用基本原理解決新情況下問題的能力。（3）、知道交變電流的變化規(guī)律及表示方法，知道交變電流的峰值、瞬時(shí)值及中性面的物理意義。2、過程與方法（1）、掌握描述物理量的三種基本方法（文字法、公式法、圖象法）。（2）培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。（3）培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過實(shí)驗(yàn)觀察，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，體會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的重要性二、教學(xué)重點(diǎn)：1、中性面的特點(diǎn)；2、正弦交變電流的產(chǎn)生原理；3、正弦交變電流的變化規(guī)律、圖象和三角函數(shù)表達(dá)式。三、教學(xué)難點(diǎn)：1、正弦交變電流的產(chǎn)生原理；2、正弦交變電流的變化規(guī)律、圖象和三角函數(shù)表達(dá)式。四、教學(xué)方法：演示法、分析法、歸納法。五、教學(xué)工具：手搖發(fā)電機(jī)、小燈泡、發(fā)光二極管、多媒體六、教學(xué)過程：（一）復(fù)習(xí)引入新課思考：按圖1連接電路師：電路中的電流方向從哪里流向哪里？電流方向是否隨時(shí)間改變？圖1圖1師：電路中的電流大小是否隨時(shí)間改變？學(xué)生回憶恒定電流知識(shí)回答。投影此電路的大致I-t圖像：圖2小結(jié)：（板書）大小和方向不隨時(shí)間變化的電流叫做直流電,簡(jiǎn)稱直流（DC）。演示1：課本P31“做一做”圖3實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么？學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，回答出電路中的電流方向和大小在交替變化。引出課題交變電流。（板書課題）5.1交變電流（二）講授新課（板書）1、交變電流（板書）（1）交變電流：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流，簡(jiǎn)稱交流(AC)。圖4先演示，再投影：課本P31“演示”比較學(xué)生電源交流檔供給的電壓（或電流）的隨時(shí)間變化的波形。圖4只要電路中的電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)的大小和方向隨時(shí)間做周期性變化就叫做交變電流。師：為什么矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈里能產(chǎn)生交變電流？實(shí)物展示交流發(fā)電機(jī)構(gòu)造。教師出示演示交流發(fā)電機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生觀察它的主要構(gòu)造。定子：永久磁體（只畫出兩級(jí)）。轉(zhuǎn)子：線圈（只畫出一匝）。線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上；導(dǎo)體做的兩個(gè)電刷E、F分別壓在兩個(gè)滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的鏈接。工作原理：線圈做切割磁感線從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。師：用多媒體課件投影課本圖5.1-3。當(dāng)ABCD線圈在磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)方向的OO′軸做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，哪些邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?生：AB和CD師：為了能更方便地說明問題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來分析。如何由立體圖畫出平面圖？圖5生：AB邊垂直直面向內(nèi)，只看到A端；CD邊垂直直面向內(nèi)，只看到D端。圖5師：在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？生：根據(jù)楞次定律判定，B向A，整個(gè)線圈中的電流流向是DCBA。從E電刷流到外電路。師：在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB邊電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？生：根據(jù)楞次定律判定，A向B，整個(gè)線圈中的電流流向是ABCD。從F電刷流到外電路。師：正因?yàn)檫@兩種情況的交替出現(xiàn)，才在線圈中產(chǎn)生了交變電流。師：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中沒有電流？磁通量和磁通量的變化率有什么特點(diǎn)？生：甲和丙位置。磁通量最大；磁通量的變化率為零。師：轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大？磁通量和磁通量的變化率有什么特點(diǎn)？生：乙和丁位置。磁通量為零；磁通量的變化率最大。師：若以E流向L的電流為正，可否用描點(diǎn)作圖法大致畫出通過電流表的電流隨時(shí)間變化的曲線？生：在橫坐標(biāo)上標(biāo)出線圈達(dá)到甲、乙、丙、丁四個(gè)位置對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，以及對(duì)應(yīng)的值，用平滑曲線把各點(diǎn)連接起來。師：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大?生：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)（乙和丁），AB邊與CD邊的速度方向都跟磁感線方向垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，此時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。師：線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小?生：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)線圈平面跟磁感線垂直時(shí)（甲和丙），AB邊和CD邊的速度方向都跟磁感線平行，即不切割磁感線，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。師：利用多媒體課件，投影出中性面概念：(1)、概念：平面線圈垂直于磁感線時(shí)，平面線圈所處的位置即為中性面；（2)、特點(diǎn)：通過線圈的磁通量最大，線圈各邊都不切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0；（3）、通過以上分析過程得出：線圈每次經(jīng)過中性面電流表指針偏轉(zhuǎn)方向改變一次，即：線圈每次經(jīng)過中性面電流方向改變一次；因而線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，線圈中的電流改變兩次。（板書）2、交變電流的變化規(guī)律設(shè)線圈平面從中性面開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，經(jīng)過時(shí)間t，則線圈轉(zhuǎn)過的角度θ為ωt，AB邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt，如右圖所示。設(shè)AB邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，BC邊長(zhǎng)L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。圖6師：這時(shí)AB邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大? 圖6生：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，eAB=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt師：由于CD邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟AB邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，且又是串聯(lián)在一起，那么整個(gè)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?生：由電動(dòng)勢(shì)的串聯(lián)規(guī)律，e=eAB+eCD=BL1L2ωsinωt由電動(dòng)勢(shì)的串聯(lián)規(guī)律，做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值；則上式可改為e=sinωt，叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材，講一講感應(yīng)電流的峰值和瞬時(shí)值？師：電路的某一段上電壓的瞬時(shí)值與峰值等于什么?生：根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時(shí)值u=Umsinωt。（板書）電動(dòng)勢(shì)、電流與電壓的最大值和瞬時(shí)值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：最大值：Um=ImR（3）瞬時(shí)值：e=sinωt（4）u=Umsinωt（6）師：從以上的電動(dòng)勢(shì)、電流和電壓的瞬時(shí)值數(shù)學(xué)表達(dá)式中看，電動(dòng)勢(shì)、電流和電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間成正弦規(guī)律變化。圖8（用多媒體投影關(guān)系圖像）圖8這種按正弦規(guī)律變化的交流電叫做正弦式交流電，簡(jiǎn)稱正弦交流電。它是最簡(jiǎn)單、最基本的交流電，電力系統(tǒng)中多數(shù)用他。在電子技術(shù)中也常遇到其它形式的交流電，如圖：圖9圖9交流電的種類：(1)正弦交流電(2)示波器中的鋸齒波掃描電壓(3)電子計(jì)算機(jī)中的矩形脈沖(4)激光通信中的尖脈沖（三）課堂小結(jié)1、什么是交流電？2．從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為什么？感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為什么？3．中性面有什么特點(diǎn)？（四）課堂練習(xí)高中物理人教版選修3-2第五章交變電流第1節(jié)交變電流學(xué)情分析學(xué)生學(xué)習(xí)直流電有一定的基礎(chǔ)，但是對(duì)交流的認(rèn)識(shí)還只是局限于生活中的常見電器，比較膚淺，對(duì)兩種電流的區(qū)別不明確，本節(jié)采用實(shí)驗(yàn)探究，小組討論，重點(diǎn)點(diǎn)撥的方法來解決這個(gè)問題，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)直觀的感受到交變電流和直流電的區(qū)別，以便深刻記憶。對(duì)與交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律，用手搖發(fā)電機(jī)來說明，涉及到了兩條邊切割磁感線，需要討論兩條邊所產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的大小和方向，問題較復(fù)雜，所以在這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)上，把復(fù)雜的問題處理成若干個(gè)小問題，逐步解決，這樣設(shè)計(jì)，降低了教學(xué)的坡度，使學(xué)生能真正的自主探究，成為學(xué)習(xí)的主角。高中物理人教版選修3-2第五章交變電流第1節(jié)交變電流效果分析學(xué)生通過觀察手搖發(fā)電機(jī)構(gòu)造及電流通過正反兩個(gè)方向的發(fā)光二極管的現(xiàn)象，切實(shí)體會(huì)交變電流的方向隨時(shí)間做周期性變化，通過flash課件展示，討論分析交流電產(chǎn)生過程中的兩個(gè)特殊位置的重點(diǎn)，并利用五點(diǎn)法做出正弦圖像，進(jìn)一步通過理論計(jì)算得到交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式，較好掌握了交流電的概念、產(chǎn)生、中性面及平行面的特點(diǎn)、峰值及瞬時(shí)值表達(dá)式、圖像等相關(guān)知識(shí)，達(dá)到較好教學(xué)效果，能完成既定的教學(xué)目標(biāo)。高中物理人教版選修3-2第五章交變電流第1節(jié)交變電流教材分析交變電流是生活和生產(chǎn)中最常見的電流，交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律是本章的重點(diǎn)，是變壓器和遠(yuǎn)距離輸電的基礎(chǔ)，又是上一章電磁感應(yīng)和楞次定律的延續(xù)和發(fā)展，具有承上啟下的作用。高中物理人教版選修3-2第五章交變電流第1節(jié)交變電流評(píng)測(cè)練習(xí)基礎(chǔ)夯實(shí)1．家庭電路的交變電流圖象為如圖所示中的()2．一線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在如圖所示位置時(shí)()A．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最小B．穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率最大C．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最大D．穿過線圈的磁通量最小，磁通量的變化率最小3．一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e＝220eq\r(2)sin100πt，則()A．交流電的頻率是100πB．t＝0時(shí)，線圈位于中性面C．交流電的周期是0.02sD．t＝0.05s時(shí)，e有最大值4．矩形線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為50V，那么該線圈由圖所示位置轉(zhuǎn)過30°，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為()A．50V B．25eq\r(3)VC．25V D．10V5．(2010·嘉興高二檢測(cè))一閉合矩形線圈abcd繞垂直于磁感線的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈平面位于如圖2甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．通過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是()A．t1、t3時(shí)刻通過線圈的磁通量變化率最大B．t1、t3時(shí)刻線圈中感應(yīng)電流方向改變C．t2、t4時(shí)刻線圈中磁通量最大D．t2、t4時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小6．如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可以分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)()A．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流B．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)C．線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流的方向相同，都是a→b→c→dD．線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力7．一臺(tái)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生正弦式電流，如果e＝400sin314t(V)，那么電動(dòng)勢(shì)的峰值是多少，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是多少，如果這個(gè)發(fā)電機(jī)的外電路只有電阻元件，總電阻為2kΩ，寫出電流瞬時(shí)值的表達(dá)式．能力提升1．(2010·天津一中高二期中)如圖甲所示，虛線上方空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于紙面的軸O以角速度ω勻速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．設(shè)線框中感應(yīng)電流的方向以逆時(shí)針為正，線框處于圖示位置時(shí)為時(shí)間零點(diǎn)．那么，在圖乙中能正確表明線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周感應(yīng)電流變化情況的是()圖甲圖乙2．一束帶電粒子沿著通有交流電的螺線管的軸線射入管內(nèi)，則粒子在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()A．往復(fù)運(yùn)動(dòng) B．勻速直線運(yùn)動(dòng)C．勻加速直線運(yùn)動(dòng) D．勻速圓周運(yùn)動(dòng)3．一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖甲所示，則下列說法中正確的是()A．t＝0時(shí)刻線圈平面與中性面垂直B．t＝0.01s時(shí)刻Φ的變化率最大C．0.02s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大D．該線圈相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖象如圖乙所示4．在兩塊金屬板上加交變電壓U＝Umsineq\f(2π,T)t，當(dāng)t＝0時(shí)，板間有一個(gè)電子正好處于靜止?fàn)顟B(tài)，下面關(guān)于電子以后運(yùn)動(dòng)情況的判斷哪些是正確的()A．t＝T時(shí)，電子回到原出發(fā)點(diǎn)B．電子始終向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)C．t＝eq\f(T,2)時(shí)，電子將有最大速度D．t＝eq\f(T,2)時(shí)，電子的位移最大5．一個(gè)面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以一條邊為軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期可由圖中讀出，則磁感強(qiáng)度B＝______，在t＝eq\f(T,12)時(shí)刻，線圈平面與磁感線的夾角等于________．6．發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是匝數(shù)為100匝，邊長(zhǎng)為20cm的正方形線圈，將它置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.05T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞著垂直于磁場(chǎng)方向的軸以ω＝100πrad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈平面跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)開始計(jì)時(shí)．線圈和外電路的總電阻R＝10Ω.(1)寫出交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)線圈從計(jì)時(shí)開始，轉(zhuǎn)過eq\f(π,3)過程中通過線圈某一截面的電荷量為多少？高中物理人教版選修3-2第五章交變電流第1節(jié)交變電流課后反思1、交流與直流有許多相似之處，也有許多不同之處．學(xué)習(xí)中我們特別要注意的是交流與直流的不同之處，即交流電的特殊之處．這既是學(xué)習(xí)、了解交流電的關(guān)鍵，也是學(xué)習(xí)、研究新知識(shí)的重要方法．在與已知的知識(shí)做對(duì)比中學(xué)習(xí)和掌握新知識(shí)特點(diǎn)的方法，是物理課學(xué)習(xí)中很有效和很常用的方法．在學(xué)習(xí)交變電流之前，應(yīng)幫助學(xué)生理解直流電和交流電的區(qū)別．其區(qū)別的關(guān)鍵是電流方向是否隨時(shí)間周期性變化．同時(shí)給出了恒定電流的定義——大小和方向均不隨時(shí)間變化．2、對(duì)于交變電流的產(chǎn)生，課本采取由感性到理性，由定性到定量，逐步深入的講述方法．為了有利于學(xué)生理解和掌握，教學(xué)中要盡可能用示波器或模型配合講解．教學(xué)中應(yīng)注意讓學(xué)生觀察教材中的線圈通過4個(gè)特殊位置時(shí)電表指針的變化情況，分析電動(dòng)勢(shì)和電流方向的變化，使學(xué)生對(duì)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周中電動(dòng)勢(shì)和電流的變化有比較清楚的了解．有條件的，還可以要求學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)，自己進(jìn)行分析和判斷．3、用圖像表示交變電流的變化規(guī)律，是一種重要方法，它形象、直觀、學(xué)生易于接受．要注意在學(xué)生已有的圖像知識(shí)的基礎(chǔ)上，較好地掌握這種表述方法．更要讓學(xué)生知道，交變電流有許多種，正弦電流只是其中簡(jiǎn)單的一種．課本中用圖示的方法介紹了常見的幾種，以開闊學(xué)生思路，但不要求引伸．4、在這一節(jié)中學(xué)生要第一次接受許多新名詞，如交變電流、正弦電流、中性面、瞬時(shí)值、最大值（以及下一節(jié)的有效值）等等．要讓學(xué)生明白這些名詞的準(zhǔn)確含義．特