第五章第一節(jié)交變電流的產(chǎn)生和描述 教學(xué)設(shè)計(jì)

1、.第五章 第一節(jié)交變電流的產(chǎn)生和描繪一、教材分析1.單元高度：本節(jié)內(nèi)容是高中物理選修3-2第五章“交變電流第一節(jié)。本節(jié)內(nèi)容是整章內(nèi)容的理論根底，是后3節(jié)“描繪交變電流的物理量、“電感和電容對(duì)交變電流的影響、“變壓器“電能輸送的根底，所以本節(jié)內(nèi)容的安排對(duì)整章內(nèi)容有非常重要的意義。2.立體整合：第五章“交變電流內(nèi)容是第四章“法拉第電磁感應(yīng)定律的延續(xù)，本節(jié)內(nèi)容起著連續(xù)這兩章內(nèi)容的重要地位和作用。“法拉第電磁感應(yīng)定律在生活中最實(shí)際最廣泛的應(yīng)用就是通過(guò)發(fā)電機(jī)發(fā)電。本節(jié)內(nèi)容解釋了發(fā)電機(jī)原理聯(lián)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用于實(shí)際，讓學(xué)生體會(huì)到物理來(lái)源于生活效勞于生活的學(xué)科特點(diǎn)。3.本節(jié)內(nèi)容：本節(jié)內(nèi)容分三部分1認(rèn)識(shí)交流電：通過(guò)圖

2、像類比，演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到交流電和直流電的區(qū)別。2交變電流產(chǎn)生：通過(guò)對(duì)教學(xué)用發(fā)電機(jī)的理論分析得出交流電變化規(guī)律。3交變電流的變化規(guī)律：總結(jié)歸納出交變電流的規(guī)律。過(guò)渡：理解學(xué)情是開(kāi)展教學(xué)工作的第一步，下面進(jìn)展學(xué)情分析二、學(xué)情分析1.學(xué)生已有的知識(shí)根底：學(xué)習(xí)本章內(nèi)容之前學(xué)生已經(jīng)掌握了直流電的特性，直流電滿足的一些計(jì)算公式同樣可以應(yīng)用于交流電，比方歐姆定律、焦耳定律、功率計(jì)算等。2.才能根底：通過(guò)對(duì)第四章?法拉第電磁感應(yīng)定律?的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了獨(dú)立分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電流方向、電動(dòng)勢(shì)大小等分析判斷才能，學(xué)生對(duì)理論應(yīng)用于實(shí)際分析的才能也大大進(jìn)步。3.生活經(jīng)歷：交變電流是生活和消費(fèi)中最常用的電流，可

3、以說(shuō)知識(shí)來(lái)源于生活。雖然如此但學(xué)生對(duì)交流電的認(rèn)識(shí)卻僅限于“家用電器使用的就是交流電這種外表層次。通過(guò)對(duì)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)更利于學(xué)生形成理論到實(shí)際應(yīng)用完善科學(xué)觀念的建立。過(guò)渡：一切教學(xué)活動(dòng)都要圍繞教學(xué)目的開(kāi)展，我對(duì)本節(jié)課的教學(xué)目的做如下分析：三、教學(xué)目的1.知識(shí)目的：1能區(qū)分交流和直流的不同2理解交流電產(chǎn)生的原理，知道中性面，會(huì)分析線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電流方向。3掌握交變電流變化規(guī)律，會(huì)寫交變電流的的瞬時(shí)表達(dá)式會(huì)用圖像表示電流變化，理解峰值意義。2.才能目的：1通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)進(jìn)展理論分析培養(yǎng)學(xué)生的理論分析才能。2應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的才能。3.情感態(tài)度：1讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中感受到學(xué)習(xí)物理的樂(lè)趣，培養(yǎng)學(xué)生的探

4、究精神和對(duì)科學(xué)的好奇心。2讓學(xué)生在合作學(xué)習(xí)和探究研習(xí)中體會(huì)到合作學(xué)習(xí)帶來(lái)的成就感和幸福感。過(guò)渡：恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)形式會(huì)讓教學(xué)工作事半功倍，下面說(shuō)一下本節(jié)課我采用的教學(xué)形式。四、教學(xué)形式新的課程目的更加注重從三個(gè)維度來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，注重強(qiáng)化情感、態(tài)度、價(jià)值觀的教育，針對(duì)新課程標(biāo)準(zhǔn)要求，本節(jié)課的教學(xué)形式采用莘州中學(xué)“新課導(dǎo)入明確目的；問(wèn)題引導(dǎo)，自主學(xué)習(xí)；合作探究表達(dá)交流；效果反響要點(diǎn)點(diǎn)撥；課堂小結(jié)回憶反思；堂清檢測(cè)，當(dāng)堂達(dá)標(biāo)的教學(xué)形式，該教學(xué)形式突出了“以學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)的教學(xué)理念。過(guò)渡：適宜的教學(xué)形式再加上恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和學(xué)習(xí)方法會(huì)讓課堂效率更高，下面說(shuō)一下這堂課的教法與學(xué)法

5、。五、教法學(xué)法1.方法：本節(jié)課采用的教學(xué)方法主要有：1實(shí)驗(yàn)演示法，通過(guò)課前實(shí)驗(yàn)和探究過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)把抽象的理論用形象的實(shí)驗(yàn)展示出來(lái)，更符合學(xué)生認(rèn)知過(guò)程。2多媒體演示法，用多媒體展示出關(guān)鍵的概念，效果圖，示意圖等，會(huì)讓知識(shí)更加系統(tǒng)化直觀化，標(biāo)準(zhǔn)化。3比照法，比照原來(lái)學(xué)習(xí)過(guò)的直流電特點(diǎn)更容易反映出交流電的特點(diǎn)4追問(wèn)引導(dǎo)法，老師在課堂講授和學(xué)生展示過(guò)程中不斷的設(shè)計(jì)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生按照老師預(yù)設(shè)的問(wèn)題加深對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，最終完成教學(xué)任務(wù)。2.學(xué)習(xí)方法：本節(jié)課采用的學(xué)習(xí)方法主要有1自主探究法，學(xué)生觀看完演示實(shí)驗(yàn)后在老師設(shè)計(jì)的引導(dǎo)問(wèn)題下自主探究學(xué)習(xí)，更能表達(dá)以學(xué)生為主體的主動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程，更能體會(huì)到學(xué)習(xí)的成就感和樂(lè)趣

6、。2合作學(xué)習(xí)法，學(xué)生理解才能和學(xué)習(xí)才能都不一樣，同樣的知識(shí)學(xué)習(xí)的差異比較大，通過(guò)合作能更好的彌補(bǔ)這樣的差異。3歸納提升法，通過(guò)學(xué)習(xí)過(guò)程的總結(jié)和歸納可以不斷的深化對(duì)知識(shí)的理解。4討論展示法，通過(guò)討論和展示把課堂還給學(xué)生，讓學(xué)生做學(xué)習(xí)的主人。在展示中及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)糾正和深化。過(guò)渡：下面說(shuō)一下我對(duì)這堂課的詳細(xì)的教學(xué)設(shè)計(jì)六、教學(xué)過(guò)程：1觀察實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)入新課明確目的導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)：1、首先讓電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，再將電流計(jì)、小燈泡與排風(fēng)扇插頭連在一起構(gòu)成回路，請(qǐng)一位同學(xué)上臺(tái)協(xié)助轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)葉，學(xué)生觀察現(xiàn)象并考慮。問(wèn)1、看到了什么現(xiàn)象？電風(fēng)扇通電會(huì)轉(zhuǎn)，不通電手動(dòng)讓其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)讓電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明什么

7、，為什么會(huì)這樣？電風(fēng)扇居然可以用來(lái)發(fā)電師：讓學(xué)生觀察排風(fēng)扇的內(nèi)部構(gòu)造，促其考慮產(chǎn)生電流的原因。線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的磁通量發(fā)生變化，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。這種電流有什么特點(diǎn)？電風(fēng)扇產(chǎn)生的電流大小和方向在發(fā)生改變。問(wèn)3、線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，指針來(lái)回?cái)[動(dòng)幾圈？學(xué)生通過(guò)考慮和老師的點(diǎn)撥，總結(jié)出交變電流的特點(diǎn)，即交變電流的大小和方向隨時(shí)間作周期性變化，而且發(fā)現(xiàn)線圈每轉(zhuǎn)過(guò)一圈，交流電周期性變化一次。演示實(shí)驗(yàn)：2、用一節(jié)干電池、學(xué)生電流直流2v輸出分別和電壓傳感器連接生：干電池和學(xué)生電流直流2v的電流是直流電，且方向保持不變。1、直流電：方向不隨時(shí)間變化的電流叫做直流電，簡(jiǎn)稱直流DC。 2、交變電流：大小和方向都

8、隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做交變電流,簡(jiǎn)稱交流AC。例1、以下表示交變電流的有iittit(A)(B)(C)(D)0000t(E)0teu1I-t 圖中，處于t 軸上、下方的圖線有何不同意義？2如何體會(huì)周期性變化的含義？2.交變電流的變化規(guī)律1定性分析交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律交流電在生活、消費(fèi)中很重要，應(yīng)用也很廣泛。問(wèn)1：那么交變流電是怎樣產(chǎn)生呢？你能設(shè)計(jì)一個(gè)最簡(jiǎn)單的發(fā)電機(jī)工作原理圖？需要哪些元件？問(wèn)2：怎樣顯示或輸出電流？介紹滑環(huán)+電刷組合的作用是防止導(dǎo)線纏繞下發(fā)6人一組一個(gè)發(fā)電機(jī)模型演示實(shí)驗(yàn)：手搖發(fā)電機(jī)與小電珠連接，用手搖動(dòng)發(fā)電機(jī)，可以觀察到小電珠閃閃發(fā)光情況。介紹教學(xué)用手搖發(fā)電機(jī)的構(gòu)造，

9、多媒體展示三維立體圖。問(wèn)3、手搖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流如何變化的？先從幾個(gè)特殊的位置開(kāi)場(chǎng)研究采用由感性到理性，逐步深化討論合作，用問(wèn)題鏈的方式由淺入深逐步深化，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，打破難點(diǎn)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中讓學(xué)生及時(shí)討論合作學(xué)習(xí)，在合作和老師的引導(dǎo)下完成難點(diǎn)打破，詳細(xì)問(wèn)題設(shè)計(jì)如下：師：展示四個(gè)特殊位置的立體圖。共同討論如下問(wèn)題：1、請(qǐng)同學(xué)們觀察線圈旋轉(zhuǎn)一周，即從圖甲到乙到丙再到丁，最終又回到甲，這些位置特殊在哪里？ 2、線圈旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)是哪種原因引起的？3、既然是切割磁感線引起的，那么是哪幾條邊在切割？4、線圈在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，這幾條邊旋轉(zhuǎn)的速率有沒(méi)有發(fā)生改變？5、既然旋轉(zhuǎn)的速率沒(méi)有發(fā)生改變那么是

10、不是意味著這些位置都有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？7、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與切割速度方向有什么關(guān)系？有效切割速度怎么變化？8、請(qǐng)判斷四個(gè)特殊位置的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流？問(wèn)學(xué)生用什么方法判斷？9、線圈從甲狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)到乙狀態(tài)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小和電流方向如何變化？轉(zhuǎn)動(dòng)一周過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小和電流方向如何變化？ 以BADCB為正方向，生：分組討論，邊看模型，邊考慮電流方向的判斷生：學(xué)生小組合作一起完成填表，小組匯報(bào)總結(jié)。表1 交變電流的變化規(guī)律甲乙丙丁甲磁通量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e大小方向感應(yīng)電流i大小方向10、在哪些位置電流方向即將發(fā)生變化？11、這個(gè)位置有何特征？一周幾次經(jīng)過(guò)這個(gè)位置？師：和學(xué)生充分討論后，老師提出中性面的概念，并

11、總結(jié)交變電流方向變化的規(guī)律。師：規(guī)律總結(jié)與磁感線垂直的平面叫中性面線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，感應(yīng)電流為零。線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，交流電方向改變一次，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周交流電的一個(gè)周期，兩次經(jīng)過(guò)中性面，交流電的方向改變兩次。繞圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周過(guò)程中，從中性面開(kāi)場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流先變大后變小，經(jīng)過(guò)中性面反向先變大后變小。2定量分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小變化規(guī)律問(wèn)2：設(shè)線圈平面從中性面開(kāi)場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是經(jīng)過(guò)時(shí)間t，AB、CD寬L1，AD、BC長(zhǎng)L2 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B.求時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈與中性面的夾角是多少？ab 邊的速度多大？ab邊速度方向與磁場(chǎng)方向夾角多大？ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？線圈中感

12、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？引導(dǎo)學(xué)生一步步推出交變電流的大小變化規(guī)律在這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，首先要把知識(shí)的核心點(diǎn)轉(zhuǎn)化成一些根本原理，如交變電流的大小推導(dǎo)涉及到了兩條邊切割磁感線，需要討論兩條邊所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小和方向，問(wèn)題較復(fù)雜；其次要將根本原理以問(wèn)題的形式呈現(xiàn)。向?qū)W生提這樣就可逐步幫助學(xué)生構(gòu)建思維活動(dòng)的途徑圖，通過(guò)這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，就可以較好地降低教學(xué)的坡度，使學(xué)生能真正地去自主探究，成為學(xué)習(xí)的主角師：巡視點(diǎn)撥，指導(dǎo)學(xué)生考慮公式中的含義生：小組討論，推導(dǎo)略規(guī)律總結(jié)：以線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)，在時(shí)刻t線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小AB和CD邊切割磁感線 按正弦式規(guī)律變化。假設(shè)為N匝線圈e為電動(dòng)勢(shì)在時(shí)刻t的瞬時(shí)值，Em為電

13、動(dòng)勢(shì)的最大值峰值1、矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的交變電流按照正弦函數(shù)的規(guī)律變化正弦式交流電2、成立的條件：此表達(dá)形式僅在從中性面開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)3、假設(shè)該線圈給外電阻R供電，設(shè)線圈本身電阻為r，由閉合電路歐姆定律Um、Im分別為電壓和電流的峰值，而e、u、i那么是這幾個(gè)量的瞬時(shí)值。這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫做正弦式交變電流，簡(jiǎn)稱正弦式電流。正弦式電流是最簡(jiǎn)單又最根本的交變電流。電力系統(tǒng)中應(yīng)用的大多是正弦式電流。在電子技術(shù)中也常遇到其他形式的交流。3圖象要求：畫(huà)出通過(guò)電流表的電流隨時(shí)間變化的曲線，從E 經(jīng)過(guò)負(fù)載流向F的電流記為正，反之為負(fù)。在橫坐標(biāo)上標(biāo)出線圈到達(dá)甲、乙、

14、丙、丁幾個(gè)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。3、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證根據(jù)提出的問(wèn)題，學(xué)生提出猜測(cè)后，老師要引導(dǎo)學(xué)生逐個(gè)運(yùn)用科學(xué)的方法或?qū)嶒?yàn)來(lái)進(jìn)展驗(yàn)證以上從理論上分析得到線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸作勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流是按正弦規(guī)律變化的，實(shí)際是否真的如此呢？演示實(shí)驗(yàn)3：將手搖交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)輸入電壓傳感器，當(dāng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)柄時(shí)，屏幕上可以觀察到交變電流的波形圖。討論：為什么波形不是嚴(yán)格的正弦圖線手搖轉(zhuǎn)柄的不均勻。演示實(shí)驗(yàn)4：把學(xué)生電源的交流信號(hào)直接接入電壓傳感器，屏幕上顯示一個(gè)完美的正弦曲線學(xué)生一片驚嘆，對(duì)交變電流的變化規(guī)律印象深化。4、拓展與練習(xí)1做一做讓一個(gè)蹄形磁鐵靠近白熾燈，觀察燈絲，可以看到什么現(xiàn)象？這是什么原因造成的？2想一想如何使交流發(fā)電器產(chǎn)生比較大的電壓？設(shè)計(jì)一個(gè)可以產(chǎn)生大電壓的發(fā)電機(jī)生：觀看視頻、閱讀教材、考慮問(wèn)題、交流觀點(diǎn)3練一練例題、如圖4所示，矩形線圈abcd 匝數(shù)為100匝，線圈ab邊長(zhǎng)為20cm，bc邊長(zhǎng)為10cm，繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為50r/s，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.01T，求：線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em；從圖示位置開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；當(dāng)tT/12時(shí)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值為多大；當(dāng)tT/12時(shí)線圈中感應(yīng)電流方向如何5.課堂小結(jié)通過(guò)對(duì)本節(jié)課黑板上板書(shū)內(nèi)容的共同回憶進(jìn)一步加深印象讓本節(jié)課學(xué)習(xí)再次生化七、板書(shū)設(shè)計(jì)