高中物理《交变电流的产生及描述》教学设计
高二物理《17.1 交变电流的产生和变化规律》教案
17.1交变电流的产生和变化规律教案一、素质教育目标(一)知识教学点1．使学生了解交流电的产生原理；2．掌握交变电流的变化规律及表示方法；3．理解交变电流的瞬时值和最大值。
(二)能力训练点1．掌握描述物理规律的基本方法——文字法、公式法、图像法；2．培养学生观察能力、空间想象能力、立体图转化为平面图进行处理问题的能力；3．培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力。
(三)德美育渗透点1．让学生充分体会简单美；2．培养学生爱国主义精神及为富民强国认真学习的精神。
二、重点、难点、疑点及解决办法1．重点：交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点；2．难点：交变电流产生的物理过程的分析；3．疑点：当线圈处于中性面时磁通量最大，而感应电动势为零。
当线圈处于平行磁感线时，通过线圈的磁通量为零，而感应电动势最大。
4．解决办法(1)通过对矩形线圈在匀强磁场中匀速转动一周的实物演示，立体图结合侧视图的分析、特殊位置结合任一位置分析使学生了解交变电流的大小和方向是如何变化的；(2)通过侧视图分析线圈运动方向与磁场方向B之间关系，利用导体切割磁场线方法来处理，使问题容易理解。
三、课时安排：1课时四、教具准备：手摇发电机模型、演示电流计、导线若干、教学挂图、幻灯机、投影灯片。
五、基本教学步骤：1．引入新课1831年法拉第发现了电磁感应现象，为人类进入电气化时代打开了大门，今天我们使用的电灯，微波炉等家用电器的交流电是怎样产生并且怎样送到我们的家庭中来的呢？这就是我们这章的内容，先看第一节交流电的产生。
2．新课教学（１）交变电流：大小和方向在不断变化的电流．（２）分析交流电的产生过程：（３）交变电流的规律：sin m i I t ω= s i n m u U t ω= s i n m e E t ω= （４）交变电流的图像：正弦 锯齿 矩形脉冲 尖脉冲（5）交流发电机主要组成部分：产生感应电动势的线圈和产生磁场的磁极。
高二物理交变电流的产生和变化规律教案
高二物理交变电流的产生和变化规律教案【教学目标】1.了解什么是交变电流以及其产生和特点。
2.掌握交变电流的产生、和基本变化规律。
3.能够应用学习到的知识对交变电流进行分析和计算。
【教学重难点】1.掌握交变电流的产生原理和特点。
2.理解交变电流的变化规律。
【教学方法】1.讲述法2.图片演示法3.课堂讨论法【教学步骤】1.引入老师用图片展示电路中交变电流的现象，让学生尝试从现象中理解交变电流的概念。
然后对交变电流的产生过程进行简单的介绍，引导学生进入本节课的主题。
2.交变电流的产生介绍电源如何产生变化的电流，并介绍变化电流的特点，包括频率和周期等。
学生可以在教师的指导下操作小电扇或者小灯泡进行实验观察，更好地认识和理解交变电流产生的过程和特点。
3.交变电流的变化规律引导学生分别通过图示和公式来认识交变电流的变化规律，包括正弦函数、周期、频率和有效值等知识。
同时指导学生通过实验来观察和检验所学知识，让学生理解这些变化规律的实际应用。
4.课堂练习划分小组，让学生结合所学的知识来完成一些课堂练习题，进一步巩固所学内容。
老师可以使用幻灯片或者黑板上展示练习题，同时在课件中加入一些小动画来增加趣味性。
【教学资源】1.交互式课件2.图片展示3.实验器材4.课堂练习题【教学反思】本节课的主要教学内容是交变电流的产生和变化规律，涉及到的知识点比较复杂，但是通过引导学生通过实验和应用实践来掌握，能够让学生更好地理解和掌握该知识点。
同时课间的练习也能够更好的巩固学生的知识，为进一步的学习打下坚实的基础。
交变电流的产生和描述 经典教案
交变电流的产生和描述知识点一 交变电流、交变电流的图象 1．交变电流(1)定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流． (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流． 2．正弦式交变电流的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．(2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．如图甲、乙、丙所示．知识点二 正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1．周期和频率(1)周期(T )：交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间，单位是秒(s)，公式T ＝2πω. (2)频率(f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数．单位是赫兹(Hz)． (3)周期和频率的关系：T ＝1f 或f ＝1T.2．正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时) (1)电动势e 随时间变化的规律：e ＝E m sin ωt .(2)负载两端的电压u 随时间变化的规律：u ＝U m sin ωt .(3)电流i 随时间变化的规律：i ＝I m sin ωt .其中ω等于线圈转动的角速度，E m ＝nBSω. 3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．(2)峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，也叫最大值．(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为：E ＝E m 2，U ＝U m 2，I ＝I m2.【 基础自测】1．匀强磁场中有一长方形闭合导线框，分别以相同的角速度绕图a 、b 、c 、d 所示的固定转轴旋转，用I a 、I b 、I c 、I d 表示四种情况下线框中电流的有效值，则( D )A ．I a >I dB ．I a >I bC ．I b >I cD ．I c ＝I d解析：由题意可知，无论转轴在中心，还是在一边，还是在其他位置，转动切割磁感线的线框面积不变，根据E m ＝nBSω，知线框感应电动势的最大值是相同的，因此四种情况下，线框产生感应电动势的瞬时表达式相同，即为e ＝E m sin ωt ，由闭合电路欧姆定律可知，感应电流瞬时表达式也相同，即为i ＝I m sin ωt ，则感应电流的最大值I m 、感应电流的有效值I m2均相同，故D 项正确，A 、B 、C 项错误．2.如图所示，直线OO ′的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场B 1，右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B 2，且B 1>B 2，一总阻值为R 的导线框ABCD 以OO ′为轴做角速度为ω的匀速转动，导线框的AB 边长为l 1，BC 边长为l 2.以图示位置作为计时起点，规定导线框内电流沿A →B →C →D →A 流动时为电流的正方向．则下列图象中能表示线框中感应电流随时间变化的是( A )解析：回路中的感应电动势为e ＝e 1＋e 2＝B 1l 2ω·l 12sin ωt ＋B 2l 2ω·l 12sin ωt ＝(B 1＋B 2)l 1l 2ω2sin ωt ，则电流为i ＝(B 1＋B 2)l 1l 2ω2R·sin ωt ，故A 项正确，B 、C 、D 项错误．3．长为a 、宽为b 的矩形线框有n 匝，每匝线圈电阻为R ，如图所示，对称轴MN 的左侧处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，第一次将线框从磁场中以速度v 匀速拉出；第二次让线框以ω＝2vb的角速度转过90°角．那么( D ) A ．通过导线横截面的电量q 1q 2＝1nB ．通过导线横截面的电量q 1q 2＝12C ．线框发热功率P 1P 2＝2n 1D ．线框发热功率P 1P 2＝21解析：根据法拉第电磁感应定律，得出感应电动势E ＝n ΔΦΔt ，结合闭合电路欧姆定律I ＝EnR 与电量表达式q ＝It ，即可解得电量q ＝ΔΦR，虽然两次的运动方式不同，但它们的磁通量的变化量相同，因此它们的电量之比为11，故A 、B 项错误；瞬时感应电动势E ＝BL v ，则感应电流的大小之比即为感应电动势大小之比，E 1＝nBa v ，第二次产生的感应电动势如图所示：最大值E 2m ＝nBa b 2ω，有效值E 2＝E 2m 2，再根据线框的发热功率P ＝E 2nR ，可知线框发热功率P 1P 2＝21，故C 项错误，D项正确．4．三个相同的电阻，分别通过如图甲、乙、丙所示的交变电流，三个图中的I 0和周期T 相同．下列说法中正确的是( C )A ．在相同时间内三个电阻发热量相等B ．在相同时间内，甲、乙发热量相等，是丙发热量的2倍C ．在相同时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的12D ．在相同时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小解析：甲的有效值为：I ＝I 02，由Q ＝I 2Rt 可知一个周期内甲的发热量为：Q 1＝I 20RT 2；乙前、后半个周期电流大小相等，故其发热量为：Q 2＝I 20RT ；丙只有前半个周期有电流，故其发热量为：Q 3＝I 20R ×12T ＝I 20RT 2；故可知在相同时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的12，故C 项正确．知识点一 交变电流的产生和描述1．正弦式交变电流的产生(1)线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． (2)两个特殊位置的特点：①线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将发生改变． ②线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大，电流方向不改变．(3)电流方向的改变：线圈通过中性面时，电流方向发生改变，一个周期内线圈两次通过中性面，因此电流的方向改变两次．(4)交变电动势的最大值E m ＝nBSω，与转轴位置无关，与线圈形状无关． 2．正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)1．[交变电流的产生]如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时(A)A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→d→aD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力解析：绕圈绕垂直于磁场方向的轴转动产生交变电流，产生的电流、电动势及线圈各边所受安培力大小与转轴所在位置无关，故A对，B、D错；图示时刻产生电流的方向为a→d→c→b→a，故C错．2．[交变电流的图象](多选)如图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是(AC)A．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为50π rad/s C．0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左解析：电流表的示数为交变电流的有效值10 A，A项正确；由ω＝2πT可得，线圈转动的角速度为ω＝100π rad/s，B项错；0.01 s时，电路中电流最大，故该时刻通过线圈的磁通量最小，即该时刻线圈平面与磁场平行，C项正确；根据楞次定律可得，0.02 s时电阻R中电流的方向自左向右，D项错．3．[交变电流的瞬时表达式](2019·吉林质检)边长为a的N匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动，转速为n，线圈所围面积内的磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示，图象中Φ0为已知．则下列说法正确的是(D)A．t1时刻线圈中感应电动势最大B．t2时刻线圈中感应电流为零C．匀强磁场的磁感应强度大小为Φ0 Na2D．线圈中瞬时感应电动势的表达式为e＝2NπΦ0n cos2πnt解析：t1时刻线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为0，根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电动势为0，A 项错误；t2时刻线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率最大，根据法拉第电磁感应定律可知此时线圈中感应电流为最大值，B项错误；磁通量与线圈匝数无关，根据磁通量的定义可得Φ0＝Ba2，B＝Φ0a2，C项错误；线圈中瞬时感应电动势的表达式为e＝NBSωcosωt＝2NπΦ0n cos2πnt，D项正确．知识点二有效值的理解与计算1．有效值的理解跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值．对于正弦交流电，其有效值和峰值的关系为E＝E m 2，U＝U m2，I＝I m2.2．有效值的计算(1)计算有效值时要注意根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解．(2)利用两类公式Q＝I2Rt和Q＝U2R t可分别求得电流有效值和电压有效值．(3)若图象部分是正弦(或余弦)交流电，其中的从零(或最大值)开始的14周期整数倍的部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I m＝2I、U m＝2U求解．3．几种典型的交变电流的有效值4．[正弦式交变电流的有效值]电阻R1、R2与交流电源按照图甲所示方式连接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则(B)A ．通过R 1的电流有效值是65 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是65 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V解析：首先从交变电流图象中找出交变电流的最大值即为通过R 2的电流的最大值，为35 2 A ，由正弦交变电流最大值与有效值的关系I m ＝2I ，可知其有效值为0.6 A ，由于R 1与R 2串联，所以通过R 1的电流的有效值也是0.6 A ，A 、C 错误；R 1两端电压的有效值为U 1＝IR 1＝6 V ，B 正确；R 2两端电压的最大值为U m2＝I m R 2＝352×20 V ＝12 2 V ，D 错误． 5．[部分缺失的正弦式交变电流的有效值]如图所示为一个经双可控硅调节后加在电灯上的电压，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去，则现在电灯上电压的有效值为( D )A ．U m B.U m2 C.U m3D.U m2解析：由题给图象可知，交流电压的变化规律具有周期性，用电流热效应的等效法求解．设电灯的阻值为R ，正弦交流电压的有效值与峰值的关系是U ＝U m2，由于一个周期内半个周期有交流电压，一周期内交流电产生的热量为Q ＝⎝⎛⎭⎫U m 22R t ＝U 2m 2R ·T 2，设交流电压的有效值为U ，由电流热效应得Q ＝U 2m 2R ·T2＝U 2R ·T ，所以该交流电压的有效值U ＝U m 2.选项D 正确． 6．[方形波的有效值]通过一阻值R ＝100 Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1 s ．电阻两端电压的有效值为( B )A ．12 VB ．410 VC ．15 VD ．8 5 V解析：根据图象，一个周期T ＝1 s ，设该交变电流的有效值为U,0～0.4 s 的时间间隔为t 1＝0.4 s,0.4～0.5 s 的时间间隔t 2＝0.1 s ，根据电流的热效应，由2(I 21Rt 1＋I 22Rt 2)＝U 2R·T ，解得U ＝410 V ，B 正确．知识点三交变电流“四值”的理解和应用对交变电流“四值”的比较和理解典例小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()A．峰值是e0B．峰值是2e0C ．有效值是22Ne 0D ．有效值是2Ne 0【审题关键点】 矩形线圈ab 边和cd 边切割磁感线的方向相反，故产生的感应电动势的方向相反，但对于感应电流的方向在闭合电路中，所以产生感应电流的方向相同．【解析】 由题意可知，线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，因此对于单匝矩形线圈总电动势最大值为2e 0，又因为发电机线圈共N 匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne 0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne 0，故A 、B 错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U ＝U m2，即U ＝2Ne 0，故C 错误，D 正确． 【答案】 D7．(多选)如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T ，转轴O 1O 2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1 A ．那么( AC )A ．线圈消耗的电功率为4 WB ．线圈中感应电流的有效值为2 AC ．任意时刻线圈中的感应电动势为e ＝4cos 2πT tD ．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝T πsin 2πTt解析：由图中位置开始计时，电流瞬时值i ＝I m cos ωt ，转过60°时，I m cos60°＝1 A ，解得I m ＝2 A ，有效值I ＝22A ＝ 2 A ，故选项B 错误；消耗功率P ＝I 2R ＝4 W ，故选项A 正确；感应电动势的最大值E m ＝I m ·R ＝4 V ，所以e ＝E m cos ωt ＝4cos 2πT ·t ，故选项C 正确；磁通量Φ＝Φm sin2πT ·t ，而E m ＝BSω＝Φm ω＝Φm 2πT ，解得Φm ＝E m T 2π＝2T π，所以Φ＝2T π·sin 2πTt ，故选项D 错误． 8.如图所示，N ＝50匝的矩形线圈abcd ，ab 边长l 1＝20 cm ，ad 边长l 2＝25 cm ，放在磁感应强度B ＝0.4 T 的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO ′轴以n ＝3 000 r/min 的转速匀速转动，线圈电阻r ＝1 Ω，外电路电阻R ＝9 Ω，t ＝0时线圈平面与磁感线平行，ab 边正转出纸外、cd 边转入纸里．求：(1)t ＝0时感应电流的方向； (2)感应电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转一圈外力做的功；(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量．解析：(1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba.(2)线圈的角速度ω＝2πn＝100π rad/s图示位置的感应电动势最大，其大小为E m＝NBl1l2ω代入数据得E m＝314 V感应电动势的瞬时值表达式e＝E m cosωt＝314cos100πt (V)．(3)电动势的有效值E＝E m 2线圈匀速转动的周期T＝2πω＝0.02 s线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即W＝I2(R＋r)T＝E2R＋r·T，代入数据得W≈98.6 J.(4)从t＝0起转过90°过程中，Δt内流过R的电荷量q＝NΔΦ(R＋r)ΔtΔt＝NBΔSR＋r＝NBl1l2R＋r代入数据得q＝0.1 C.答案：(1)感应电流方向沿adcba(2)e＝314cos100πt V(3)98.6 J(4)0.1 C交变电流瞬时表达式的书写问题1．确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m＝nBSω求出相应峰值．2．明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．(1)若线圈从中性面位置开始转动，则it图象为正弦函数图象，函数式为i＝I m sinωt.(2)若线圈从垂直中性面位置开始转动，则it图象为余弦函数图象，函数式为i＝I m cosωt.9．图甲是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图乙是线圈的主视图，导线ab 和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．(只考虑单匝线圈)(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．(其他电阻均不计)解析：(1)矩形线圈abcd 在磁场中转动时，只有ab 和cd 切割磁感线，且转动的半径为r ＝L 22，设ab 和cd 的转动速度为v ，则v ＝ω·L 22在t 时刻，导线ab 和cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为E 1＝BL 1v ⊥由图可知v ⊥＝v sin ωt则整个线圈的感应电动势为e 1＝2E 1＝BL 1L 2ωsin ωt .(2)当线圈由图丙位置开始运动时，在t 时刻整个线圈的感应电动势为e 2＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0)．(3)由闭合电路欧姆定律可知I ＝E R ＋r这里E 为线圈产生的电动势的有效值E ＝E m 2＝BL 1L 2ω2 则线圈转动一周在R 上产生的焦耳热为Q R ＝I 2RT其中T ＝2πω于是Q R ＝πRω⎝⎛⎭⎫BL 1L 2R ＋r 2. 答案：(1)e 1＝BL 1L 2ωsin ωt (2)e 2＝BL 1L 2ωsin(ωt ＋φ0)(3)πRω⎝⎛⎭⎫BL 1L 2R ＋r 2。
交变电流的产生教案
篇一：交变电流是怎样产生的教学设计交变电流是怎样产生的一、教学内容分析：《交变电流是怎样产生》的是继《电磁感应》、《楞次定律》后的进一步研究，是电磁感应现象的具体应用，所以本章是前一章的延续和发展。
另一方面，交变电流知识与生产和生活的关系密切，有着广泛的应用，本节知识是全章的理论基础，有着承上启下的作用。
二、学生情况分析：学生已经学习了《电磁感应》、《楞次定律》两个章节，再来学习交流电一章。
可以利用学过的法拉第电磁感应定律、右手定则，引导学生进行分析判断感应电流的大小和方向，得出感应电动势的瞬时值和最大值的表达式，进而根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式。
在本节学生第一次接触到许多新名词，如:交流电、正弦交流电、中性面、瞬时值等.要让学生搞清楚这些名词的准确含义。
三、设计思想：本设计包括交流电如何产生及交流电变化规律两部分内容。
基本思路：从演示实验入手，对交变电流有初步认识：大小、方向不断变化。
进一步分析：为何会产生这种电流，抓住几个特殊位置引导学生分析。
继续深入：这种电流变化规律怎样，引导学生分析一般位置。
最后用动画显示正弦交流电波形图产生过程，加深学生印象。
本设计要突破的重点是：如何分析交流电的产生过程。
方法是：利用动画慢动作显示线圈转动过程中几个特殊位置，结合给出的问题，学生讨论分析，画出平面图，最后在同一幅图中进行对比总结，从而了解在线圈匀速转动的过程中，如何产生交变电流。
本设计要突破的难点是：交变电流的变化规律。
方法是：先回顾导体棒垂直磁场，但速度与磁场有一个夹角时，如何求产生的感应电动势，同时设置几个问题降低学生动手推导的难度。
本设计强调问题提出，学生思考分析，教师指导等多种教学策略的应用，强调通过学生主动参与，培养学生的学习兴趣，空间想象能力和抽象思维能力，培养学生应用数学知识综合解决物理问题的能力，训练学生科学的思维方法。
（完成本设计约1课时）四、教学目标（一）知识与技能1．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。
第五章 第一节交变电流的产生和描述 教学设计
第五章第一节交变电流的产生和描述一、教材分析1.单元高度：本节内容是高中物理选修3-2第五章“交变电流”第一节。
本节内容是整章内容的理论基础，是后3节“描述交变电流的物理量”、“电感和电容对交变电流的影响”、“变压器”“电能输送”的基础，所以本节内容的安排对整章内容有非常重要的意义。
2.立体整合：第五章“交变电流”内容是第四章“法拉第电磁感应定律”的延续，本节内容起着连续这两章内容的重要地位和作用。
“法拉第电磁感应定律”在生活中最实际最广泛的应用就是通过发电机发电。
本节内容解释了发电机原理联系实际应用于实际，让学生体会到物理来源于生活服务于生活的学科特点。
3.本节内容：本节内容分三部分（1）认识交流电：通过图像类比，演示实验让学生认识到交流电和直流电的区别。
（2）交变电流产生：通过对教学用发电机的理论分析得出交流电变化规律。
（3）交变电流的变化规律：总结归纳出交变电流的规律。
过渡：了解学情是开展教学工作的第一步，下面进行学情分析二、学情分析1.学生已有的知识基础：学习本章内容之前学生已经掌握了直流电的特性，直流电满足的一些计算公式同样可以应用于交流电，比如欧姆定律、焦耳定律、功率计算等。
2.能力基础：通过对第四章《法拉第电磁感应定律》的学习，学生已经具备了独立分析电磁感应现象中电流方向、电动势大小等分析判断能力，学生对理论应用于实际分析的能力也大大提高。
3.生活经验：交变电流是生活和生产中最常用的电流，可以说知识来源于生活。
虽然如此但学生对交流电的认识却仅限于“家用电器使用的就是交流电”这种表面层次。
通过对本节内容的学习更利于学生形成理论到实际应用完善科学观念的建立。
过渡：一切教学活动都要围绕教学目标开展，我对本节课的教学目标做如下分析：三、教学目标1.知识目标：（1）能区分交流和直流的不同（2）理解交流电产生的原理，知道中性面，会分析线圈转动过程中电流方向。
（3）掌握交变电流变化规律，会写交变电流的的瞬时表达式会用图像表示电流变化，理解峰值意义。
交变电流的产生和描述(教案)
4.1交变电流的产生和描述一、教材分析（一）地位和作用本节知识是电磁感应的后继，是交变电流的基础，具有重要的承上启下的作用。
（二）教材分析教材从交变电流的产生出发，根据对交流发电机的线圈在磁场中运动的特殊位置的分析从而得出发电机中产生的电动势是无论大小还是方向都是周期性变化的。
再由示波器展示出其电压的图象进而得出电动机产生的电动势是正弦式变化的，故写出公式，得出正弦式交变电流的公式。
教材的第二部分是表征电流的物理量，与其相关的有效值、周期、频率等物理量。
最后介绍电容器对交变电流作用。
（三）学情分析高二学生已经由对事物的感性认识上升到对事物的理性认知，可以较正确的、科学的看待事物，且对电磁学的学习和了解已经有了学习本节知识的基础。
故本节知识可以顺利高效的学习。
（四）教学目标1、知识与技能（1）知道什么是交流电；（2）掌握正弦式电流的公式；2、过程与方法（1）通过分析，得出交流发电机所产生的电动势的大小和方向是周期性变化的；（2）通过观察示波器上的波形图，明确交变电压随时间变化是正弦规律；3、情感态度与价值观通过对交变电流的产生情况的判断，培养学生实事求是的科学态度（四）教学重难点重点：手摇发电机产生的电流大小和方向都是周期性变化的难点：交变电流的产生过程二、教法和学法教法：演示法，引导法，讲授法 学法：探究式综合学习法 三、教学设计【教学引入：复习式引入】1、什么是电磁感应？由磁场产生电流的现象 2、磁通量Ø的公式？垂直时Ø=BS 平行时Ø=03、右手定则【教学新授】观察：手摇发电机在工作时1、小灯泡的亮度变化情况？ 一闪一闪周期性变化2、由小灯泡的亮度变化情况可得，通过小灯泡的电流大小是否发生变化？ 发生了周期性变化vvB B一、交变电流的产生1、交变电流：大小、方向随时间不断变化的电流2. 交流发电机（构造介绍）核心部件：线圈和提供磁场的磁铁3、交流发电机的示意图(p55)tttttt(5)学生分析讨论得出图里面的这些问题答案cba bk A B ak甲 乙 丙 丁 戊4、交流发电机产生的感应电动势的特点（1）中性面：线圈平面与磁场垂直的面，如甲、丙、戊；（2）特点：①线圈转到甲、丙、戊位置电动势为0；②线圈转到乙、丁位置电动势最大；③线圈转动一圈，产生的电动势大小、方向都发生一次周期性变化；④每经过中性面，电流方向发生改变，故转一周电流方向改变两次。
2024-2025学年高中物理第五章交变电流1交变电流(1)教案新人教版选修3-2
2. 小组讨论成果展示：
- 观察学生在小组讨论中的表现，包括合作、交流、解决问题等。
- 评价小组讨论的成果，如是否能够提出有深度的问题、是否能够有效沟通、是否能够提出合理的解决方案等。
- 针对小组讨论的成果进行反馈，鼓励团队合作、有效沟通、积极思考。
- 针对作业完成情况进行反馈，鼓励学生认真完成作业、积极思考、提高创新能力。
5. 教师评价与反馈：
- 针对学生的课堂表现、小组讨论成果展示、随堂测试、作业完成情况进行综合评价。
- 针对学生的优点进行肯定和鼓励，提高学生的自信心和学习动力。
- 针对学生的不足进行反馈，提供改进的建议和指导，帮助学生提高学习效果。
- 学生能够理解瞬时值、最大值、平均值、有效值等概念，并能够进行相应的计算。
- 学生能够解释交流电的波形图和相位图，理解不同物理量之间的关系。
3. 交流电表的读数方法：
- 学生能够熟悉交流电表的结构和功能，掌握正确的测量和读数方法。
- 学生能够正确使用交流电表进行测量，并能够解释测量结果。
4. 交流电路的基本概念：
3. 信息化资源：
- 教学PPT和教学视频，用于直观展示交流电的产生和特性。
- 相关的在线教学资源和模拟软件，帮助学生更好地理解交流电路。
4. 教学手段：
- 课堂讲解和示范，通过教师的讲解和实验演示来传授知识。
- 小组讨论和实验，让学生通过合作和实践来加深对交流电的理解。
- 问题解决和案例分析，引导学生运用所学知识解决实际问题。
（3）交流电路的分析：分析交流电路时，学生需要考虑电阻、电感、电容等元件的影响，这可能对学生来说是一种挑战。
高中物理-高二交变电流的产生和变化规律教案
高中物理-高二交变电流的产生和变化规律教案
一、教学目标
1. 了解交流电和直流电的区别。
2. 理解交变电流的产生和变化规律。
3. 掌握交变电流的特点与应用。
二、教学内容
1. 交变电流的定义及产生条件。
2. 交变电流的变化规律。
3. 交变电流的特点和应用。
三、教学过程
1. 引入
（1）通过生活实例引入：如家庭用电、交通信号灯等。
（2）讲解交流电和直流电的区别，引导学生思考。
2. 学习
（1）通过图示和实验，讲解交变电流的定义及产生条件。
（2）通过图示和实验，讲解交变电流的变化规律。
（3）讲解交变电流的特点和应用。
3. 拓展
（1）引导学生思考：为什么我们需要使用交变电？
（2）引导学生探究：交变电流在哪些领域得到广泛应用？
4. 总结
（1）让学生总结本节课的重点内容。
（2）布置课后作业。
四、教学方法
1. 讲解法：学习交变电流的定义、产生条件、变化规律等知识点，可以使用直接讲解的方法。
2. 实验法：通过实验演示，让学生观察交变电流的变化规律。
3. 案例分析法：通过实际案例分析，引导学生深入思考交变电流在现实生活中的应用。
五、教学工具
黑板、彩笔、投影仪、实验器材等。
六、教学评估
1. 在实验中是否理解了交变电流的变化规律和产生条件？
2. 能否正确区分交流电和直流电？
3. 能否理解交变电流的特点和应用？
4. 能否对交变电流在实际生活中的应用举出例子？。
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用评价促进学生的学习、教师的教学
——以高三一轮复习《交变电流的产生及描述》为例
【教学目标】
1、能够用切割和磁通量的变化率的两种观点推导线圈在磁场中转动产生感应电动势的规律。
2、能够用函数、图像、物理量不同途径对交变电流进行描述。
3、从热效应的角度说出交变电流有效值的物理意义，并且能够加以运用求出给定交变电流的有效值。
【课堂实录】
创设情境，引发回忆：用手摇发电机演示交流电的产生过程。
模型建立，提供平面图。
教师用PPT 给出例题
例1．一交流电的产生原理如图说示，匀强
磁场的磁场强度为B ，矩形线圈以角速度ω
逆时针转动。
线圈AB 边长为L 1，线圈AD
边长为L 2。
线圈从中性面面转动开始计时，
t 时刻线圈中的感应电动势为多大？（你可以用两种方法进行推导）
（给学生足够的审题时间，先全体思考后提问学生）
T ：t 时刻线圈的感应电动势选用哪个公式求解？还可以选用其他公式求解吗？ 提示：切割的观点：经时间t ，线圈转过的角度？哪两根导线切割磁感线，导线在该时刻的速度及切割速度分别为多少?每根导线切割磁感线产生的电动势为？两根导线上的电动势是累加还是抵消？
S ：选用动生切割表达式，关注速度垂直磁感线的分量。
T 磁通量的变化率的观点：t 时刻，线圈磁通量的表达式？0
→∆∆∆Φ
t t 即()t Φ对t
A B C D
的求导。
S：磁通量变化率即对磁通量变化的求导，经老师提示修改为对磁通量的求导两学生黑板板演
S：评价前两位学生的推导
T：用PPT向学生展示“拓展研究”：两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、
方向始终与两边的运动方向垂直。
这种辐向磁场中线圈产生的感应电
动势和刚刚推导的感应电动势有什
么区别？
S：速度始终和磁场垂直，速度不需要再分解。
T：电动势的大小变化吗？
S：变化
教师纠正
继续对推导出的线圈的感应电动势的瞬时表达式进行研究。
T:如果线圈有N匝？如果以CD边为转轴？如果线圈是圆形？感应电动势瞬时表达式是什么形式呢？
S：在原有感应电动势的瞬时表达式上在乘以N，以CD边为转轴、线圈是个圆形感应电动势的表达式不变。
T：很好，教师引导学生说出判断的理由。
T：我们可以有哪些途径、方法对这样的交变电流进行描述？
S：函数、图像
T：用PPT打出下图函数图象
T：补充还可以用物理量进行描述，如最大值、频率、周期、有效值等
T：由图像说出感应电动势什么时候有最大值？
S ：学5：在T/2时有最大值，因为这个时候切割速度最大。
S :补充回答这个时候磁通量为0，但变化率最大。
S ：练习作图：线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交流电的图象如图所示，当线圈转速调整为原来的2倍后，画出所产生的交流电的电压随时间变化的图象。
T ：老师巡视，观察学生答题，对错误的同学进行指导
PPT 展示答案，让学生校对，强调两点变化
T ：感应电动势为零，感应电流为零的平面位置定义为 ?
S ：中性面
T ：中性面有哪些特点？
S ：中线面磁场与线圈垂直，磁通量最大，但感应电动势为0，每经过中性面一
次电流变化一次，一周期电流变化两次。
T ：如果线圈从平行于磁场的方向开始计时呢，电动势的变化规律的函数表达式
是否不变呢？
S ：正弦函数应该变为余弦函数。
所以一定要关注计时的起始位置。
T ：在描述交变电流的物理量中有交变电流的有效值。
为什么要引入有效值？ S ：未能进行有效回答。
T ：教师用微笑进行鼓励。
并进行引导启示：311V 只是一个瞬间，可不可以看成始终220V 的电压烧水？可以等效成220V 直流电的原因？
S ：产生的热量相同。
T ：PPT 展示有效值的定义。
强调只有弦式交流电2U m U =
T ：正弦交流电20T -内的波形的有效值是否为2m U ，4
0T -内的波形的有效值是否为2m
U ？
S ：由于对称，波形只要是40T -内的波形的正整数倍，有效值均为2
m U
T ：教师用PPT 展示例2：一个二极管和一个定值电阻R 1=10Ω相串联，输入的
R 1
e/v
交变电流()t π200sin 8u = V ，求每秒定值电阻R 1上产生的热量。
请画出R 1上电压波形、计算该波形电压的有效值
学生集体思考。
老师巡视指导。
T ：波形特点？有效值怎么算？
S ：学生到黑板前板演过程，并得出了正确答案。
T ：教师用PPT 打出拓展研究：如右图所示，输入相同的交变电
压，R 1= R 2=10Ω，画出R 1、R 2两端上一个周期内的电压波
形，并计算其有效值。
T ：指导同学们可以相互讨论。
解决问题。
S ：两位同学黑板均正确画出了R 1、R 2两端上一个周期内的电压波形。
T ：教师用PPT 展示问题
例3．一个电阻为r 、边长为L 的正方形线圈abcd 共N 匝，线圈在
磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴O O '以如图所示
的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R.
(1)在图中标出此刻线圈感应电流的方向．
(2)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？
(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？
(4)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周，柴油机做多少功？
(5)从图示位置开始，线圈转过60°的过程中通过R 的电量是多少？
(6)图中电流表和电压表的示数各是多少？
S ：学生审、思考、演算、交流、纠误。
T ：对本节课进行总结。
【评课反馈】
传统的听讲、思考、练都做的很好，学生的学习效率也很高，在老师的指导下正确率也很高，应该说是一堂高效的课堂。
但是在一些方面还要引起上课老师的注意，课堂虽然有课堂讨论的环节，但学生似乎放不开，所以学生互助讨论的R 1
R
2
学习方式要成为我们课堂的常态，整个课堂几乎没有学生提问，学生没有问题的生成在这一点上还要继续下功夫。
要真正改变学生的学习方式，就必须设计课堂的学生行为，只有把目标转化为学生的行为，学习才能真正的有效。
从课堂教学中的学生行为状态方面来看，学生有很好的课前准备，教师讲解或演示时能注视老师，倾听时有记笔记、查阅、回应等辅助行为，在学生的课堂互动行为和与老师、同学开展友好的合作，主动发言、提出问题并大胆表达自己的想法方面，有所欠缺。
课堂气氛民主，氛围紧张而和谐。
学生有探究、记笔记、阅读、思考等多种自主学习形式。
能够说出目标列举的本课主要知识点，能用所学知识解决具体问题，在解决问题的过程中正确运用物理方法，达成度较好。
从教师课堂提问的问题来看，学生个别回答的占总问题的50%，学生集体回答的占总问题的21%，老师自问自答的占总问题的29%，问题属于识记类的占总问题的36%，问题属于理解类的占总问题的64%。
【课后反思】
学生独立思考的时间较充裕，师生之间的对话较充分，但是学生之间的合作交流、互助学习的时间较少。
即使创造了这样的学习氛围，学生却没有形成真正的互助意义。
所以合作学习的学习方式需要在平时的课堂中进一步深刻。
因为缺少自主学习、讨论交流的机会，学生缺少了问题的生成，缺少了与教师直接交流问题并及时解决的环节。
在提问教学中，要减少自问自答的问题和识记性问题。
可以把这些问题呈现在学生的课堂学案中自行填写（如中性面特点的概括）。
进一步加强问题设问的清晰性和指向性。
（如问题12这样设问是否更利于学生的理解？2
0T 时间内半波产生的热量是否为大小2
m U 的直流在相同时间内产生的热量？如果是半波的有效值也为2
m U 。
）。