高二物理交變電流教學(xué)設(shè)計
法拉第電磁感應(yīng)定律既是本章的教學(xué)重點,也是教學(xué)難點。物理交變電流教學(xué)設(shè)計實例為大家詳細講解了高二物理上冊第三章知識點:交變電流,請大家認真學(xué)習(xí)。
一、教學(xué)設(shè)計背景:
根據(jù)高中物理新課程的目標要求,根據(jù)立人教育的理念,高中物理要培養(yǎng)全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。要通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)讓學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的基本概念,掌握物理學(xué)研究的基本技能,了解物理學(xué)的主要成就以及對社會發(fā)展的影響,并且要強調(diào)對學(xué)生科學(xué)探究能力、實踐能力、自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神,培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力,抽象思維能力,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識綜合解決物理問題的能力,訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法。
二、學(xué)情分析:
學(xué)生在剛剛學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)一個章節(jié)的課程,再來學(xué)習(xí)交流電一章。可以利用上章學(xué)過的法拉第電磁感應(yīng)定律引導(dǎo)學(xué)生進行推導(dǎo),得出感應(yīng)電動勢的瞬時值和最大值的表達式,進而根據(jù)閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律推出電流與電壓瞬時值與最大值的表達式。在本節(jié)學(xué)生第一次接觸到許多新名詞,如:交流電、正弦交流電、中性面、瞬時值、最大值等.要讓學(xué)生搞清楚這些名詞的準確含義。
三、教材分析:
為了適應(yīng)學(xué)生的接受能力,教材采取從感性到理性、從定性到定量逐漸深入的方法講述這個問題。教材先用教具演示矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生交流電,以展示交流電是怎樣產(chǎn)生的。并強調(diào)讓學(xué)生觀察教材圖所示線圈通過五個特殊位置時,電流表指針變化的情況,分析電動勢和電流方向的變化,這樣學(xué)生就會對電動勢和電流的.變化情況有個大致的了解.然后讓學(xué)生用右手定則獨立分析線圈中電動勢和電流的方向.這樣能充分調(diào)動學(xué)生的積極性,培養(yǎng)學(xué)生的觀察和分析能力。
四、三維教學(xué)目標:
知識與技能
1.使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理,知道什么是中性面。
2.掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。
3.理解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準確含義。
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)生觀察能力,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)生運用物理知識解決物理問題的能力。
情感態(tài)度與價值觀
培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的思想。
五、教學(xué)重點
交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析
六、教學(xué)難點
交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用
七、教學(xué)方法
教師啟發(fā)、引導(dǎo)、實驗,學(xué)生觀察、分析、閱讀教材、討論、交流。
八、教學(xué)用品
多媒體課件、手搖交流發(fā)電機、靈敏電流計、交流發(fā)電機模型、示波器等
九、教學(xué)過程
教學(xué)過程
教師活動
學(xué)生活動
教學(xué)意圖
引入新課
新課講授
出示單相交流發(fā)電機,引導(dǎo)學(xué)生首先觀察它的主要構(gòu)造
。ㄑ菔荆⿲⑹謸u發(fā)電機模型與小燈泡組成閉合電路.當(dāng)線框快速轉(zhuǎn)動時,觀察到什么現(xiàn)象 (演示)再將手搖發(fā)電機模型與示教電流表組成閉合電路,當(dāng)線框緩慢轉(zhuǎn)動(或快速擺動)時,觀察到什么
。ㄌ釂枺┚圈里產(chǎn)生的是什么樣的電流?請同學(xué)們閱讀教材后回答
現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中大都使用交流電.交流電有許多優(yōu)點,今天我們學(xué)習(xí)交流電。
。ㄑ菔荆┯檬静ㄆ饔^察不同電壓的圖形
電流隨時間按正弦函數(shù)規(guī)律變化的交變電流成為正弦交流電。正弦交流電視最簡單、最基本的交變電流,有發(fā)電廠發(fā)出的電流就是正弦交流電。
正弦交流電的產(chǎn)生:
。ㄌ釂枺槭裁淳匦尉圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時線圈里能產(chǎn)生交變電流?
。ㄌ釂枺┊(dāng)abcd線圈在磁場中繞OO′軸轉(zhuǎn)動時,哪些邊切割磁感線
。ㄌ釂枺┊(dāng)ab邊向右、cd邊向左運動時,線圈中感應(yīng)電流的方向如何
。ㄌ釂枺┊(dāng)ab邊向左、cd邊向右運動時,線圈中感應(yīng)電流的方向如何
正是這兩種情況交替出現(xiàn),在線圈中產(chǎn)生了交變電流。
。ㄌ釂枺┊(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大
。ㄌ釂枺┚圈轉(zhuǎn)到什么位置時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最。
(1)中性面——線框平面與磁感線垂直位置.
(2)線圈處于中性面位置時,穿過線圈Φ最大,但 =0.
(3)線圈越過中性面,線圈中I感方向要改變.線圈轉(zhuǎn)一周,感應(yīng)電流方向改變兩次
設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動,角速度是ω.經(jīng)過時間t,線圈轉(zhuǎn)過的角度是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邊長為L1,bc邊長L2,磁感應(yīng)強度為B,這時ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大
cd邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢跟ab邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相同,又是串聯(lián)在一起,此時整個線框中感應(yīng)電動勢多大
若線圈有N匝時,相當(dāng)于N個完全相同的電源串聯(lián),e=NBL1L2ωsinωt
令Em=NBL1L2ω
感應(yīng)電動勢的最大值:
Em= NBSω
e叫做感應(yīng)電動勢的瞬時值e= Em sinωt
請同學(xué)們閱讀教材,了解感應(yīng)電流的最大值和瞬時值.
電路的某一段上電壓的瞬時值與最大值等于什么 電動勢、電流與電壓的瞬時值與時間的關(guān)系可以用正弦曲線來表示,如下圖所示:
1.矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時,線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流.
2.從中性面開始計時,感應(yīng)電動勢瞬時值的表達式為e=NBSωsinω t,感應(yīng)電動勢的最大值為Em=NBSω.
3.中性面的特點:磁通量最大為Φm,但e=0.
學(xué)生觀察:
小燈泡一閃一閃的
學(xué)生觀察:
電流表指針左右擺動
轉(zhuǎn)動的線圈里產(chǎn)生了大小和方向都隨時間做周期性變化的交變電流
學(xué)生觀察總結(jié)交流電的定義:大小和方向都隨時間做周期性變化的交變電流
學(xué)生對這個問題進行討論
學(xué)生回答:ab與cd.
學(xué)生回答:感應(yīng)電流是沿著a→b→c→d→a方向流動的
學(xué)生回答:感應(yīng)電流是沿著d→c→b→a→d方向流動的
學(xué)生回答:線圈平面與磁感線平行時,ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直,即兩邊都垂直切割磁感線,此時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大
學(xué)生回答:當(dāng)線圈平面跟磁感線垂直時,ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行,即不切割磁感線,此時感應(yīng)電動勢為零。
學(xué)生利用物理知識推導(dǎo):
eab=BL1vsinωt
=BL1· ωsinωt
= BL1L2sinωt
e=eab+ecd
=BL1L2ωsinωt
學(xué)生閱讀后思考得出
根據(jù)閉合電路歐姆定律,感應(yīng)電流的最大值
感應(yīng)電流的瞬時值
根據(jù)部分電路歐姆定律,電壓的最大值Um=ImR,電壓的瞬時值U=Umsinωt.
可有學(xué)生自己總結(jié)
培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力
培養(yǎng)學(xué)生的分析能力
培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)能力
培養(yǎng)學(xué)生認真觀察分析,利用已經(jīng)學(xué)過的知識進行溫故知新
培養(yǎng)學(xué)生善于利用已知的條件進行探究分析
培養(yǎng)學(xué)生利用物理知識解決物理問題的能力
培養(yǎng)學(xué)生的閱讀和分析能力
培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)能力
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