2019-2020年高中物理 交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律教案 人教版第二冊(cè).doc

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2019-2020年高中物理 交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律教案 人教版第二冊(cè) 一、教學(xué)目標(biāo) 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(shí)值和最大值以及中性面的準(zhǔn)確含義. 4．培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決、處理物理問(wèn)題的能力. 二、教學(xué)重點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程分析和中性面的特點(diǎn). 三、教學(xué)難點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程分析 四、教學(xué)方法：講練結(jié)合、演示實(shí)驗(yàn) 五、課時(shí)安排：1課時(shí) 六、教　　具：手搖發(fā)電機(jī)模型、演示用電流計(jì)、導(dǎo)線(xiàn)、示波器等 七、教學(xué)過(guò)程 （一）引入新課 教師：請(qǐng)同學(xué)們用電磁感應(yīng)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀? 引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性思維，展開(kāi)討論，提出設(shè)計(jì)方案。教師通過(guò)參與學(xué)生的討論，提出兩個(gè)典型的例子，并與學(xué)生一起討論哪個(gè)更有實(shí)用價(jià)值。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。 結(jié)論：讓矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。 ［演示實(shí)驗(yàn)］ 1．簡(jiǎn)單介紹交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造 2．第一次發(fā)電機(jī)接入小燈泡，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)圈時(shí)，小燈泡亮了，但一閃一閃。第二次接入演示用電流計(jì)，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)圈，可以看到線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)一周，電表指針左右擺動(dòng)一次。 問(wèn)：剛才的實(shí)驗(yàn)表明線(xiàn)圈里產(chǎn)生的感應(yīng)電流有何特征？ 答：感應(yīng)電流的強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期性變化。 指出：我們把這種強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變電流。簡(jiǎn)稱(chēng)，交流。［板書(shū)］ 在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中所用的電源，大都是交流電。同直流電相比，交流電有許多優(yōu)點(diǎn)。交流電和直流電存在共同點(diǎn)，但是尤其應(yīng)注意的是交流電不同于直流電的特殊性，正是這些特殊性，構(gòu)成了交流電優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)。 （二）進(jìn)行新課 1．交變電流的產(chǎn)生 設(shè)問(wèn)：矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，為什么會(huì)產(chǎn)生交變電流呢？ （甲） （乙） （丙） （?。? （戊） 討論課文圖17－2，發(fā)電機(jī)的工作原理。 問(wèn)：線(xiàn)框逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，哪些邊在切割磁感線(xiàn)？（ab和cd） ab邊和cd邊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，切割磁感線(xiàn)，在線(xiàn)框中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。 ［演示實(shí)驗(yàn)］緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)框，當(dāng)線(xiàn)框平面與磁感線(xiàn)平行時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)框，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)指針偏角最小，即此時(shí)線(xiàn)框平面與磁感線(xiàn)垂直。 我們把與磁感線(xiàn)垂直的平面稱(chēng)為中性面，線(xiàn)框處于中性面時(shí)通過(guò)的磁通量最大，感應(yīng)電流、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。 為了能更加方便地說(shuō)明問(wèn)題，我們將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖來(lái)分析。 a(b) d(c) 甲 a(b) d(c) 戊 a(b) d(c) 乙 a(b) d(c) 丙 a(b) d(c) 丁 甲圖線(xiàn)框處于中性面，ab邊和cd邊不切割磁感線(xiàn)，線(xiàn)框中E感＝0，I感＝0， 乙圖線(xiàn)框ab邊和cd邊都在切割磁感線(xiàn)，線(xiàn)框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)右手定則可知，感應(yīng)電流是沿abcd方向流動(dòng)的。 丙圖（同甲圖） 丁圖線(xiàn)框ab邊和cd邊都在切割磁感線(xiàn)，線(xiàn)框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)右手定則可知，感應(yīng)電流是沿dcba方向流動(dòng)的。 戊圖（同甲圖） 可以看出，線(xiàn)框每經(jīng)過(guò)一次中性面，感應(yīng)電流的方向就改變一次，因此線(xiàn)框每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。 2．交變電流的圖像和變化規(guī)律 定量分析線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)一周過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小隨時(shí)間的變化關(guān)系。 設(shè)線(xiàn)框平面從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是ω，經(jīng)時(shí)間t線(xiàn)框轉(zhuǎn)過(guò)的角度是ωt，ab邊的線(xiàn)速度v的方向跟磁感線(xiàn)方向的夾角也等于ωt，ab邊的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，磁感強(qiáng)度為B，則ab邊的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是 Eab＝Blvsinωt t(s) e(i,u) 0 Em -Em a(b) d(c) 戊 v v Cd邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟ab邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同，且兩邊又是串聯(lián)，所以這一瞬間整個(gè)線(xiàn)框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e＝2 Blvsinωt 令Em＝2 Blv 即e＝Em sinωt i＝e/R＝Em sinωt/R=Imsinωt 總結(jié)：交變電流的大小和方向都隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。 因此，交變電流的規(guī)律也可以用圖像來(lái)表示。 在直角坐標(biāo)系中，橫軸表示線(xiàn)圈平面跟中性面的夾角（或者表示線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間t），縱坐標(biāo)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e（感應(yīng)電流I）。 3、交流發(fā)電機(jī) （1）發(fā)電機(jī)的基本組成： ①用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線(xiàn)圈（叫電樞）②用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極 （2）發(fā)電機(jī)的基本種類(lèi) ①旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)）②旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動(dòng)電樞不動(dòng)） 無(wú)論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子 【例題】一矩形線(xiàn)圈，面積為s，匝數(shù)為N，在場(chǎng)強(qiáng)為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞著中軸oo’做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直，當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，求： （1）線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值？ （2）線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式？ （3）若線(xiàn)圈中的電阻為R，則線(xiàn)圈中的電流的最大值為多少？ （4）線(xiàn)圈中的電流瞬時(shí)表達(dá)式 （三）小結(jié)： 1、交流電的產(chǎn)生 強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱(chēng)交流，俗稱(chēng)交流電。 2、交流電的變化規(guī)律 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e= Bsωsinωt=εmsinωt 感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式 i=Imsinωt 3、交流電的圖像 4、交流發(fā)電機(jī) （1）發(fā)電機(jī)的基本組成：①電樞②磁極 （2）發(fā)電機(jī)的基本種類(lèi):①旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)②旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī) （四）作業(yè)布置: 1．認(rèn)真閱讀教材 2．練習(xí)一（1）題 板書(shū)設(shè)計(jì) 1．交變電流的產(chǎn)生 （1）產(chǎn)生原理：線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng) （2）過(guò)程分析 甲：S⊥B　φmax＝BS，e＝0，中性面 乙：S∥B φmin＝0， e＝Em sinωt 　電流a→b→c→d 丙：同甲 ?。弘娏鱠→c→b→a 中性面的特點(diǎn)：①φmax＝BS，e＝0 ②電流在此改變方向 2．交變電流的變化規(guī)律 （1）公式　　e＝Emvsinωt Em＝2 Blv i＝Imsinωt Im,＝Em/R U＝Umvsinωt Um=ImR t(s) e(i,u) 0 Em -Em （2）圖象