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视频标签：交变电流
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视频课题：教科版高二物理选修3-2第二章1.交变电流-江西省优课
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《交变电流》教学设计
【教材分析】
电能是我们生活每时每刻都离不开的最重要的能量来源。交变电流是电能利用和远距离传输的基础,又是上一章电磁感应和楞次定律的延续和发展，具有承上启下的作用。这节《交变电流》主要介绍交变电流的特征，产生原理和变化规律。
课本以电压，电流波形图引入交变电流的定义；通过手摇发电机的发电可以使正反向二极管同时发光，增强学生对交变电流方向不断变化的理解；通过交流发电机的示意图引导学生探究交变电流的产生过程，同时利用分层设问的形式，锻炼了学生利用第四章电磁感应原理自行解决新情景物理问题的能力。课本给出了正弦式交流电的表达式，并对峰值，瞬时值等概念做了强调。最后课本以课外阅读的形式，对交流发电机做了深入介绍。课本沿着从感性到理性，从定性到定量的思路，试着引导学生通过自学和探究最终对交变电流建立起完整清晰的印象。
【教学设计说明】
本章所讲的是交变电流的知识，是前面学过的电和磁的知识的发展和应用，并且与生产和生活有着密切的关系，有广泛的应用，在高中阶段只对交流电的产生、描述方法、基本规律等最必要的基本知识进行讲解，这些知识是已学过的电磁感应的引伸，所以在教学过程中对开阔学生思路、提高解决电和磁的相关实际问题的能力是很有好处的；
为了利于学生理解和掌握本节课内容，教学中可借助较多的视频演示实验以及动画模拟再配合讲解。要让学生明白交变电流、正弦电流、中性面、瞬时值、最大值的准确含义；用图象表示交变电流的变化规律，是一种重要方法，它形象、直观、学生易于接受．要注意在学生已有的图象知识的基础上，较好地掌握这种表述方法。
【教学目标】 1．知识与技能
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⑴知道交变电流和正弦式交变电流的定义；
⑵初步认识交变电流的特点与规律，能运用电磁感应的基本知识分析其产生过程； ⑶初步理解正弦电流、中性面、瞬时值与最大值，能够运用数学图象来描述正弦式电流。
2．过程与方法
⑴观察教学用发电机产生的电流（发光二极管光强弱的变化以及方向变化）； ⑵运用电磁感应基本知识，分析一个周期内交变电流的变化规律；
⑶通过推导一个周期内交变电流的瞬时值表达式，建立正弦交变电流随时间变化的图象，知道交流电流在什么时刻达到最大值，在什么位置改变方向。
3．情感、态度与价值观
感受交变电流在生活、生产中的广泛运用，激发学生学习的热情，体会数学函数与图象在物理知识上广泛运用。
【教学重点】
⑴中性面的特点
⑵交变电流产生的物理过程
⑶正弦交变电流的规律、图象和三角函数表达式
【教学难点】
⑴交变电流产生的物理过程
⑵正弦交变电流的规律、图象和三角函数表达式
【教学用具】
手摇发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、动画和实验视频
【教学手段】
本节授课时采用了实验演示与数学推导相结合的方法，特别是学生对交变电流在
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这之前没有认真认识，对它只有一个模糊的概念，通过演示实验以及动画模拟可让学生对交流电的产生有一感性认识，并对交流电的变化规律有更好的理解。
教学方法可采用老师指点，学生自学、讨论、推导总结，另方面也采用演示、观察、分析、对比等，培养学生知识迁移、活学活用的能力。
【教学过程】
一、导入新课
城市的灯火辉煌、工厂里的机器轰鸣，家用电器的正常工作，我们分分钟离不开电能，而这些电能的共同之处就是生产和输送的大多都是交变电流。什么是交变电流呢？
二、新课教学
（一）什么是交变电流
利用电流计可以绘出电流随时间变化的图象. ［演示实验1］
演示：用示波器观察直流电和交变电流的波形图
用多媒体课件展示该实验，使学生对交变电流有一感性认识，从而理解交变电流的定义；
电流的分类
1．交变电流（AC）：大小和方向都随时间做周期性的变化，简称交流。 2．直流电（DC）：方向不随时间变化的电流。 恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流。 联系生活实际：一起发现充电器上的相关知识。
（二）交变电流的产生
［演示实验2］
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用手摇发电机连接发光二极管，观察其的发光情况。 可以立即验证交变电流方向周期性变化的特点
［演示实验3］
用示波器观察交流电通过二极管前后的波形。有直观的图像更完整的体现交流电的特性。
从观察示波器上的图象得到：小灯泡两端电压随时间变化规律（波形图）按正弦曲线变化；
总结流电的分流并通过练习及时巩固和消化 ［动画模拟演示］
形象生动的复习回顾电磁感应产生的条件并及时引入问题：交流电又是怎样产生的，条件是什么？
（三）交变电流的产生及变化规律 ［动画模拟演示］
通过动画模拟交流电的产生和不断设置问题引导着学生积极主动参与对交流电的产生进行定性分析
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时产生正弦交变电流。 为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？（为分析问题简化，把立体图转化为正视平面图）
［问题1］在线圈转动过程中，是磁场变化还是导体棒切割产生电动势？哪些边在切割?
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［问题2］这两条边是否一直在切割?
［问题3］在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ ［问题4］在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？
［问题5］当线圈转到什么位置时线圈中没有电流，转到什么位置时线圈中电流最大? 1．中性面：
（1）定义：线框与磁感线垂直所处的平面。
（2）特点：①线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但线圈两边切割磁线的有效速度为零，感应电动势为0，同时也说明磁通量的变化率
ΔΔt
=0。 ②线圈越过中性面,线圈中电流方向要改变，线圈旋转一周,感应电流方向改变两次。
2．交变电流的产生及变化规律：
（1）产生：线圈在磁场中匀速转动时，线圈的两边切割速度线的有效速度不断变化而产生的。（通过课件进行定性分析）
（2）交变电流变化规律的推导：
交变电动势的瞬时值表达式的推导：（借助多媒体课件展示每一瞬时位置线圈的速度与磁场的关系）
（3）总结变化规律： ①大小变化规律： Φ最大时，v有、E感、I感、ΔΔt都为 ；Φ=0时，v有、E感、I感、ΔΔt
都为
n匝线圈旋转产生的最大感应电动势： Em= ； n匝线圈（整个线圈的内阻为r，外电阻为R）旋转产生的瞬时电流值：i= ；外电阻R两端的瞬时电压值：u=
②方向变化规律： 方法：右手定则
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特点：线圈每次越过中性面，线圈中感应电流方向都要改变，线圈旋转一周，感应电流方向改变两次。
3．正弦式电流的图象（从线圈经过中性面开始计时） （1）e-t图象
（2）i-t图象（规定感应电流正方向为adcba） （3）u-t图象 ［动画模拟演示］
通过动画模拟演示直观地立即验证正弦交流电表达式，加深对表达式的认识和记忆。
（四）课堂练习
【例2】线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动(由上向下看是逆时针方向)，当转到如图所示位置时，磁通量和感应电动势大小的变化情况是( ) A．磁通量和感应电动势都在变大 B．磁通量和感应电动势都在变小 C．磁通量在变小，感应电动势在变大 D．磁通量在变大，感应电动势在变小
【例3】一台发电机在产生正弦式电流。如果发电机电动势的峰值为Em=400V，线圈匀速转动的角速度为ω=314rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式。如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2000Ω，电路中电流的峰值是多少？写出电流瞬时值的表达式。
（五）课堂小结
1．交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流 2．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。
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（2）大小变化规律——按正弦规律变化：
电动势瞬时值：e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值 电流瞬时值： i=Imsinωt Im=Em/(R+r)叫电流的最大值 外电压瞬时值：u=Umsinωt Um=ImR叫外电压的最大值
（六）课后练习
1．完成课后习题；
2．从玩具风扇或小汽车上拆下一个小电机，看看能否用来发电； 3．预习下一节
【思维拓展】
手摇发电机发出的电为什么不是正弦式的？若磁场为辐向磁场，图象又是怎样的？
（七）板书设计
电流的分类
1．交变电流（AC）：大小和方向都随时间做周期性的变化，简称交流。 2．直流电（DC）：方向不随时间变化的电流。 恒定电流:大小和方向不随时间变化的电流。 交变电流的产生及变化规律 1．中性面：
（1）定义：线框与磁感线垂直所处的平面。
（2）特点：①线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大，感应电动势为0，磁通
量的变化率
ΔΔt
=0。 ②线圈越过中性面,线圈中电流方向要改变，线圈旋转一周,感应电流方向改变两次。
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2．交变电流的变化规律：
（1）方向变化规律——线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次。 （2）大小变化规律——按正弦规律变化：
电动势瞬时值：e=Emsinωt Em=NBSω 电流瞬时值： i=Imsinωt Im=Em/(R+r) 外电压瞬时值：u=Umsinωt Um=ImR
教学设计理念：
学生在高中对物理的学习内容应当是现实的，有意义的，富有挑战性的，能让学生及时获得用所学知识解决实际问题的体验，本节内容的教学将有利于学生主动的进行观察、实验、推理与交流, 采用不同的表达方式，以满足多样化的学习需求。高中物理的学习活动不能单纯的依赖模仿与记忆，要让复杂抽象的问题通过实验视频，动画模拟等数字化手段将其形象化，尽力让学生能够动手实践，学会自主探索与合作交流更是学习的一种重要方式。因而本教学的设计着重让教师能够通过本教学设计在教学过程中应用比较简单和直观的课件使学生更快地掌握相关知识点，让学生能真正的一步步通过形象具体的引导亲身体验知识探究的过程，学会主动学习。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
