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交变电流的产生和变化规律 刘迪超 教学任务分析 交变电流的产生和变化规律是本章的重点，又是电磁感应、楞次定律、导体在磁场中切割磁感线运动、右手定则等知识的进一步具体应用，跟生产和生活实际有密切的联系，是学生综合应用电磁学知识分析、解决问题，提高能力的物理情景。 本节内容相对于直流电而言，最大特点就是变，对于变化的物理量学生往往会感到困难，特别是第一次接触这么多的新名词，如：交变电流、正弦式电流、中性面、瞬时值、峰值等，如何让学生清楚地理解这些概念，掌握交流电的变化规律，是处理好这节课的关键。交变电流的变化规律 交变电流的图象及表达式 培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。 教学难点：交变电流的变化规律 学习目标及达标方法选择 知识要点 学习水平 达标方法选择 预期 识记 理解 应用 交变电流的产生 √ √ 观察实验 课堂演绎 95％ 交变电流的变化规律 √ √ √ 观察 分析 综合 结论 80％ 交变电流的图象 √ √ √ 构思 反馈 讲解 纠偏 75％ 交变电流的波形 √ 观察 讲解 96％ 教学准备 多媒体课件、交流发电机模型、演示电表、直流电源、演示电表、示波器、自制线圈平面演示器 教学流程 高中物理第二册《交变电流的产生》一节，按课本教学是：教师演示实验让学生观察到电流计偏转规律，给出交变电流的定义，然后利用挂图分步讨论感应电流方向变化，利用示波器给图象两部分是教学的重点。我感到：　　1、感性的实验现象与理论的分析分离，不能达到同步。只画出线圈转动一周的几个位置讨论感应电流方向，视觉上缺乏连续性，不能加深学生对过程的深刻印象。　　2、图象的直接给出显得较突然，而且未标横、纵坐标，尤其对示波器不熟悉的学生对曲线所体现的规律有点茫然，与前面的分析脱钩，不符合学生的认知规律。　　3、不利于学生的知识拓展。线圈的转速变化直接影响电流的最大值、周期等有关物理量，图象也随之变化；开始计时线圈位置不同，图象也会不同。这些变化规律的实际操作比较困难，这样，对学生的启发就显得有限。 （提出问题）如图所示，在场强为B的匀强磁场中，矩形线圈ab边长为L1，bc边长为L2，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω，从垂直磁感线开始计时，经过时间是t，线圈中的感应电动势是多少？ 生：思考，小组讨论，个别小组汇报：（探究问题） 由电磁感应知识得 Eab＝1/2 BL1L2ωsinωt Ecd＝1/2 BL1L2ωsinωt 右手定则可判定Eab，Ecd是串连的 E＝Eab ＋Ecd ＝BL1L2ωsinωt 师：结合实物，画图分析。【课件示范】 师：由于S＝L1L2 ，所以 E＝BSωsinωt 师：设回路的总电阻为R 则： I＝BSω/R sinωt 师：观察结论，看一看，在表达式中，有哪些常量，有哪些变量？ 生：除I，t以外，都是常量 师：我们怎样来看待两个变量之间的关系呢？ 生：I是关于时间t的函数，并且是三角函数。 师：请大家用你所学的数学知识，画出函数图象。 生：画函数图象，得正弦曲线。【课件演示】 师：（总结）感应电流的瞬时值随时间成正弦规律变化，想这样的交变电流我们称为正弦交变电流。 （五）实验检验 师：理论上是这样的，现在我们通过实验来检验。 师：【演示】用学生电源把家庭电路中220V的电压变成6V的低压，供小电珠发光，把小电珠的两端连接到示波器的输入端，观察交变电流的波形。我们将这种图象称为波形图。在不同的时刻，我们发现I或者E有不同的值，我们在时刻t所对应的值叫做瞬时值。 （六）总结讨论 师：结合实物模型，数学图象，请大家找一下，从线圈平面和磁感线垂直计时起，在哪些时刻，各物理量，如电动势，磁通量，磁通量的变化率有极值。 生： 当线圈平面跟磁感线平行时，感应电动势有最大值Em=BSω，此时，穿过线圈的磁通量为零。 当线圈平面跟磁感线垂直时，感应电动势为零，此时，穿过线圈的磁通量最大。 师：还有其他的发现吗？ 生：———————— 师：当线圈平面跟磁感线垂直时，感应电动势为零，此时，穿过线圈的磁通量最大，改位置叫做中性面。 师：正弦交变电流是一种最简单又最基本的交变电流，在实际应用中，还有其他的波形，他们的电动势随时间变化的规律是多种多样的。【锯齿波演示】 （七）拓展应用 问题1：矩形线圈的面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B，绕中轴以ω角速度匀速转动。 从线圈转到中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式？ 若每匝线圈的电阻为R，则线圈中的感应电流的最大值是多少？ 分析讨论：N匝线圈的连接方式实质上是串联的。 e=NBSsinωt，em＝NBSω 根据欧姆定律Im＝em/Rz＝BSω/R 问题2：中性面的特点是怎样的？