2020-2021学年高中物理新人教版选择性必修第二册 3.1交变电流 教案

2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第二册3.1交变电流教案一、知识与技能1、理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。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及中性面的准确含义。二、过程与方法1、通过分析交变电流的产生过程，让学生经历从生活实例到物理模型建立的过程，学会建立物理模型的方法并激发学生学习的积极性和主动性。2、经历对交变电流的变化规律的探究过程，加深领悟用图像描述电流变化的方法。三、情感态度与价值观1、通过分析交变电流的产生过程，培养学生的观察能力、空间想象能力以及将立体图转化为平面图的能力。2、根据法拉第电磁感应定律探究交变电流的变化规律，培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。1、交变电流的产生过程的物理分析。（重点）2、交变电流的变化规律的探究。（重点）3、交变电流的产生原理的理解。（难点）4、交变电流的变化规律的理解及应用。（难点）多媒体课件一、导入新课：【演示】用示波器或电压传感器先观察用干电池供电时电压的波形，再观察用学生电源交流挡供电时电压的波形。这两种波形各有什么特点呢？ 【教师讲解】在显示屏上显示的电压（或电流）随时间变化的图像，在电工技术和电子技术中常常叫作波形图，从波形图上可以很清楚地看到电流的大小和方向的变化，我们把电压、电流的大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流。本节课我们主要学习正弦式交变电流。二、讲授新课：1、交变电流【教师提问】干电池供电的波形图和学生电源交流挡供电的波形图有何不同？【学生回答】干电池供电的波形图中，电流（电压）不随时间而变化；交流电源供电的波形图中，电流（电压）随时间做周期性变化。【教师总结】（1）交变电流：电压、电流的大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流。（2）恒定电流：电压、电流的大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。（3）直流：方向不随时间变化的电流称为直流。（4）图像特点：①恒定电流的图像是一条与时间轴平行的直线。②交变电流的图像随时间做周期性变化，如图所示是正弦式交变电流的图像。2、交变电流的产生【演示实验】交变电流的产生把两个发光颜色不同的发光二极管并联，注意使两者正、负极的方向不同，然后连接到教学用发电机的两端。转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动。观察发光二极管的发光情况。实验现象说明了什么？ 现象：两个二极管交替发光。说明：线圈中产生了交变电流。【教师引导】装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，为了便于观察，图中画出了其中的一匝线圈。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在滑环L上；导体做的两个电刷A、B分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。【小组讨论】假定线圈沿逆时针方向匀速转动，如图所示。请大家考虑下面几个问题：1、在线圈由图甲所示位置转到图乙所示位置的过程中，ab边中电流向哪个方向流动？b指向a。2、在线圈由图丙所示位置转到图丁所示位置的过程中，ab边中电流向哪个方向流动？a指向b。3、转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么位置时线圈中的电流最大？线圈转到图甲、丙所示的位置时，线圈中没有电流； 线圈转到图乙、丁所示的位置时，线圈中的电流最大。【教师小结】1、中性面：线框平面与磁感线垂直的位置。2、线圈处于中性面位置时，磁通量最大，感应电动势最小（为0），感应电流最小（为0）。3、线圈越过中性面，线圈中感应电流的方向要改变，线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。3、交变电流的变化规律【提出问题】在磁感应强度为B的匀强磁场中，矩形线圈逆时针绕中心轴匀速转动，角速度为，从中性面开始计时，经过时间t。求：（1）线圈与中性面的夹角是多大？线圈的角速度是，经过时间t，它与中性面的夹角是。（2）ab边的速度是多大？ab边绕中心轴做匀速圆周运动，角速度是，转动半径是，所以ab边的速度是。（3）ab边的速度方向与磁场方向的夹角是多大？ab边的速度方向与磁场方向的夹角跟线圈与中性面的夹角相同，是。（4）ab边产生的感应电动势是多大？ab边产生的感应电动势。（5）线圈中的感应电动势是多大？线圈中的感应电动势。【教师总结】1、正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫作正弦式交变电流，简称正弦式电流。2、表达式：。 3、图像：4、几种常见的交变电流波形1、下列各图中不属于交变电流的是()A.B.C.D.答案：A2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50V，那么该线圈由图示位置(线圈平面与磁场方向平行)转过30°时，线圈中的感应电动势大小为()A.B.C.D.答案：A 3、如图所示，单匝闭合金属线框在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，设穿过线框的最大磁通量为，线框中产生的最大感应电动势为，从线框平面与磁场平行时刻(图示位置)开始计时，下列说法正确的是()A.线框转动的角速度为B.线框中的电流方向在图示位置发生变化C.当穿过线框的磁通量为时，线框中的感应电动势为D.若线框的转动周期减小一半，线框中的感应电动势也减小一半答案：C4、单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的变化关系如图所示，则()A.在时刻，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势也最大B.在时刻，感应电动势最大C.在时刻，感应电动势为零D.在时间内，线圈中感应电动势的平均值为零答案：BC5、一个闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的感应电流如图所示.下列判断正确的是() A.时刻，线圈平面处于中性面位置B.时刻，线圈的磁通量变化率最大C.该交变电流的频率为100HzD.1s内电流的方向变化100次答案：AD3.1交变电流一、交变电流1、交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流。2、直流：方向不随时间变化的电流称为直流。3、正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流。二、交变电流的产生闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。三、交变电流的变化规律1、中性面（1）中性面：与磁感线垂直的平面。（2）当线圈平面位于中性面时，线圈中的磁通量最大，线圈中的电流为零，且线圈平面经过中性面时，电流方向就发生改变，故线圈转动一周电流方向改变两次。2、从中性面开始计时，线圈中产生的电动势的瞬时值表达式：e＝Emsinωt，Em叫做电动势的峰值。引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。