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1、交变电流教学设计一、教学目标：1、知识与技能（1）理解交变电流的产生，区别交流和直流。（2）理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。（3）掌握交变电流的变化规律，会写出交变电流的瞬时值表达式，会用图象表示，理解峰值的含义。2、过程与方法（1）结合演示实验，体会交直流电的区别，采取由感性到理性，由定性到定量逐步深入的方法，导出交变电流的变化规律。（2）运用数学规律，研究解决物理问题。3、情感、态度与价值观（1）体现实验乐趣，进一步提高对新问题的观察、分析和推理能力。（2）通过对物理规律的定性、定量的推导，体验探究发现的乐趣，培养探究物理规律的能力。二、教学重点：交变电流产生原理和变化规律，中性
2、面，瞬时值，峰值。三、教学难点：对交变电流产生原理的理解。四、教学方法：讲授法、演示实验、小组讨论五、教学过程（一）引入：本节课我们一起来学习一下交变电流。同学们需要完成这样三个目标：1、认知电流的分类及其特征，2、学会实物模型到物理模型的建立方法；3、正弦交流电瞬时值的推导。首先请大家看这样两个实验。（让学生观察与电池相连的小灯泡，手摇发电机相连的小灯泡发光区别）现象：电池相连小灯泡持续发光，且亮度不变，手摇发电机相连灯泡闪烁发光。说明发电机相连的灯泡电流发生了变化。问：灯泡闪烁说明电流发生了变化，而电流虽然是一个标量，但依然有方向，那么这一电流到底是方向变还是大小变？学生活动1：请大家结合
3、前边所学电路知识以及电学原件特征，设计实验判断该电流到底是大小变还是方向变？（学生讨论，并得出方案，上台进行解释实验方案，进行实验验证）通过实验我们发现，手摇发电机产生的电，与电池相比并不一样，其主要区别在于方向上。结论：交变电流：我们把用电器中的电流、电压随时间呈周期性变化的电流称之 为交变电流，简称交流，（AC） 直流：方向不随时间变化的电流称之为直流（DC） 恒定电流：大小方向均不变的电流称之为恒定电流（二） 交变电流的产生我们知道，干电池产生电能的原因是（化学能转化为电能），那么手摇发电机为什么也会产生电能呢？我们一起来观察一下发电机的基本构造。（让学生观察，找出线圈，磁铁）当我们转动
4、手柄，带动线圈，线圈磁通量发生变化，就会产生感应电流。那么通过上边的实验，我们可以判断出其电流的方向发生变化，那么其大小变不变呢？这就需要我们进行理论推导。我们知道，在物理里边分析问题，首先要干嘛？（找对象），那么如果我们直接以手摇发电机实物作为研究对象可以吗？（不可以，结构太复杂），这就需要我们进行简化处理，我们可以把线圈进行压缩，看成这样一个结构。用箭头代表磁场方向，这样的话结构就简化了很多。但是能否直接用这个立体图进行研究？（不可以）需要我们（简化成平面二维图）。我们在数学里边已经学过正视图，俯视图和侧视图，那么我们要研究这个现况产生的感应电动势，需要什么图？假定线圈初位置为竖直位置，画
5、出时间t时刻对应的平面二维图。 学生活动2：（学生上台画出二维图）假定在磁感应强度B的匀强磁场中，矩形线圈逆时针绕中轴匀速转动，角速度为。图中标a的小圆圈表示线圈ab边的横截面，标d的小圆圈表示线圈cd边的横截面，ab、cd长度为L1，ad、bc长度为L2，设线圈平面从中性面开始转动。则经时间t线圈与中性面的夹角是多少?ab边的速度多大?ab边速度方向与磁场方向夹角多大?ab边产生的感应电动势多大?线圈中感应电动势多大?学生活动3：（独立推导3分钟，选学生上台讲解）疑问：动生感应电动势的产生，有两中方式，为什么线圈在转动，求解时用的却是平动公式？如果我们把e随时间t图像做出。我们发现，图像的形
6、状呈正弦变化。因此我们称这种电为正弦交流电。观察图像，我们发现一个周期电流变化两次，电流为0时，磁通量最大，称之为中性面。疑问：这是我们理论推导的结果，那么实际的结果是否真的如此？电流传感器演示（三）知识拓展疑问：我们接触最多的生活用电是交流还是直流？示波器演示生活用电电流。（生活用电也是正弦交流电）那么发电厂的发电机与我们手摇式发电机原理是否相同呢？（介绍电厂发电示意图，视频播放演示仪）（四）课后拓展实验探究：这是我们刚才简化后的线框，如果不给你磁铁，那么你能不能使其产生电流？（五） 课堂总结1 交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流 2矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动， 3交变电流的变化规律：（1） 方向变化规律-线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次； 线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。 线圈中就会产生交变电流。（2）大小变化规律-按正弦规律变化： e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值 i=Imsint Im=Em/R叫电流的最大值
