高中物理1 交变电流教学设计学情分析教材分析课后反思Word格式.docx
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在教材设计方面,采取从简单到复杂、从感性到理性、从定性到定量逐渐深入的方法讲述这个问题。
教材在电磁感应部分学习的都是方向和大小基本不变的感应电流,但在此章感应电流的大小和方向都随时间作周期性变化。
教材是这样展开的:
先用教具演示交流电是怎样产生的:
让矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,并强调让学生观察教材当线圈通过甲、乙、丙、丁四个特殊位置时,电流表指针变化的情况,分析电动势和电流方向的变化,这样学生就会对电动势和电流的变化情况有个大致的了解。
接下来让学生用右手定则独立分析线圈中电动势和电流的方向,这样能让学生讲练结合,培养观察能力和分析能力。
至于感应电动势的瞬时值和最大值的表达式,正好利用上一章所学内容,借助闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式。
本节知识是全章的理论基础,由于交变电流与直流不同,因此,它对各种元件的作用也不同。
正因为交变电流的特殊性,才有了变压器及其广泛的应用。
所以,本节内容有承上启下的作用。
【学情分析】
通过恒定电流的学习,学生对直流电有一定的基础,但是对交流的认识还只是局限于生活中的常见电器,比较肤浅,对两种电流的区别不明确。
本节采用示波器、手摇发电机等演示实验进行探究,小组合作讨论,教师重点点拨等方式,让学生通过实验直观的感受到交变电流和直流电的区别,以便深刻记忆。
对与交变电流的产生及变化规律,用手摇发电机来说明,涉及到了两条边切割磁感线,需要讨论两条边所产生电动势的大小和方向,问题较复杂,所以在这一环节的设计上,把复杂的问题处理成若干个小问题,逐步解决,这样设计,降低了教学的坡度,使学生能真正的自主探究,成为学习的主角。
【学生课前准备】
知识回顾:
1.什么是磁通量。
2.产生感应电流的条件是什么。
3.引起磁通量变化的条件有哪些。
观察生活中的用电器,它们分别使用什么样的电流。
[教学目标]
1.通过观察示波器,理解交变电流的定义,会区别交变电流和直流.
2.通过演示实验观察手摇发电机产生的电流,理解交变电流的产生过程,知道什么是中性面.
3.通过理论推导一个周期内交变电流的瞬时值表达式,掌握交变电流的变化规律,会写交变电流的瞬时值表达式,知道交变电流的峰值、瞬时值的物理含义.
【学习重难点】
1.运用电磁感应的基本知识,分析交变电流的产生过程。
2认识交变电流的特点和规律
【仪器与辅助设备】
示波器、学生电源、交流发电机、发光二极管(2只)、导线若干。
【教学思路】
演示实验——现象解释——概念阐述——问题思考与讨论——结论汇报与小组交流——公式推导——例题展示——问题练习
【课时数】1课时
教学过程
【导入】
在第四章我们学习了《电磁感应》,回顾以下三个问题:
1.什么是磁通量?
2.产生感应电流的条件是什么?
3.引起磁通量变化的条件有哪些?
以上三个问题由学生回答并相互补充。
以引起磁通量变化的条件之一:
闭合线圈在磁场中做切割磁感线运动,引入新课。
从这节课开始,我们学习交变电流。
【进行新课】
知识点一、交变电流
【演示】利用示波器,展示直流和交变电流的波形,初步认识直流和交变电流。
以此引出直流和交变电流的概念。
投影:
一、交变电流
1.什么是直流?
2.什么是交变电流?
由学生总结回答
通过观察到的示波器显示的恒定电流和交变电流的波形,分析恒定电流和交变电流的图像的特点。
3.图象特点
(1)恒定电流的图象是是一条与时间轴平行的直线。
(2)交变电流的图象有时会在时间轴的上方,有时会在时间轴的下方,即随时间做周期性性变化。
判断以下电流是直流还是交变电流:
由学生回答
【演示实验】
展示并介绍手摇发电机的构造,说明实验电路的链接特点。
用手摇发电机给发光二极管(两个二极管并联,反响接入)供电,摇动手摇发电机,观察发光二极管的发光情况。
问题:
两个二极管轮流发光说明说明问题?
学生通过观察、思考后回答。
手摇发电机使二极管交替发光,说明手摇发电机产生了交变电流,我们就具体探讨一下交变电流是如何产生的。
知识点二:
交变电流的产生
二、交变电流的产生
通过投影动画,观察线圈转动过程中,刻度在中间的灵敏电流计的指针偏转情况,同时注意观察线圈在什么位置时电流最大什么位置电流最小,线圈在什么位置时电流的方向发生变化。
给出中性面的概念——和磁感线垂直的面。
观看完动画,完成学案上的四个问题:
(1)课本32页图5.1-3中,矩形线圈转动过程中,那些边会产生电动势?
(2)请由立体图画出四个位置的平面图,说明线圈由甲转到乙,由乙转到丙,由丙转到丁,由丁到甲过程中AB边的电流方向各向哪?
(3)哪个位置是中性面?
矩形线圈在哪个图中位于中性面?
(4)中性面和中性面的垂面的特点各是什么(从磁通量和磁通量的变化率以及电流角度回答)?
以上四个问题由学生先独立思考,然后小组(四人一组)合作,完成问题,小组展示本组的结论,再有小组间相互补充点评,最后由老师总结点评。
判断:
(1)只要线圈在磁场中转动,就可以产生交变电流。
(2)当线圈中的磁通量最大时,产生的电流也最大。
(3)当线圈平面与磁场垂直时,线圈中没有电流。
以上三题由学生回答,其他小组补充点评。
通过以上问题的分析,我们知道了交变电流是怎样产生的,那么交变电流又有怎样变化的变化规律呢?
问题三、交变电流的变化规律
三、交变电流的变化规律:
根据上观察一个问题的动画,结合上一个问题的结论和自己的分析,完成学案上的问题:
同时投影:
(1)线圈从转到中性面开始计时,已知磁感应强度为B,线圈AB、CD长度为L1,AD、BC长度为L2,转动角速度为ω,则经时间t,
a.线圈与中性面的夹角是多少?
b.AB边速度多大?
c.AB边速度方向与磁场夹角多大?
d.AB边产生的感应电动势多大?
e.线圈中产生的感应电动势多大?
以上问题有学生先自主思考,然后小组合作完成。
由学生板书展示问题的结论,小组间相互点评,最后由老师点评总结,必要的问题进行讲解。
由学生得出的交变电流的表达式,补充说明线圈是N匝的时候,电动势的表达式是:
e=NBSωsinωt
当sinωt=1时,电动势有最大值,此时电流、电压也具有最大值,我们把这个最大值叫做电动势、电压、电流的峰值。
分别用Em、Um、Im表示。
e=Emsinωt
u=Umsinωt
i=Imsinωt
正弦式电流的电动势、电压、电流的图像
几种常见的交变电流的波形:
实际应用中,交变电流有不同的变化规律,常见的有以下几种,如图所示。
【例题】
1.交变电流的产生
例1、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,在线圈平面经过中性面瞬间:
()
A.线圈平面与磁感线平行;
B.通过线圈的磁通量最大;
C.线圈中的感应电动势最大;
D.线圈中感应电动势的方向突变。
变式1、如图所示,一线圈在匀强磁场中匀速转动,经过图所示位置时,()
A.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小
B.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最大
C.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最大
D.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最小
2.正弦式交流电的变化规律
例2、一矩形线圈,面积为s,匝数为N,在场强为B的匀强磁场中绕着轴oo’做匀速转动,角速度为ω,磁场方向与转轴垂直,当线圈转到中性面位置开始计时,求:
(1)线圈中感应电动势的最大值?
写出线圈中感应电动势随时间变化的表达式?
(2)若线圈中的电阻为R,则线圈中的电流的最大值为多少?
写出线圈中的电流瞬时表达式。
3.交变电流的图像问题
例3、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e-t图像如图,则在时刻()
A.t1,t3线圈通过中性面
B.t2,t4线圈中磁通量最大
C.t1,t3线圈中磁通量变化率最大
D.t2,t4线圈平面与中性面垂直
以上例题由学生完成,小组合作讨论,得出本小组的结论,然后小组展示,相互补充。
老师最后指出注意事项。
【课堂小结】
由课代表作本节的课堂小结。
【当堂检测】
1、[2013·
大庆高二检测]下图中不属于交变电流的是()
2、线圈在磁场中转动时产生的交变电流如图所示,从图中可知:
()
A.在A和C时刻线圈平面与磁场垂直
B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量最大
C.在A和C时刻,感应电流改变方向
D.若从O时刻到D时刻的时间为0.02s,则在1s内交变电流的方向改变50次
3、交流发电机在工作时的电动势为e=Emsinωt,若将其线框的转速提高到原来的两倍,其他条件不变,则其电动势变为()
A.Emsinωt/2
B.2Emsinωt/2
C.Emsin2ωt
D.2Emsin2ωt
4、如图所示,矩形线圈100匝,ab=30cm,ad=20cm,匀强磁场磁感应强度B=0.8T,绕轴OO’从图示位置开始匀速转动,角速度ω=100πrad/s,试求:
(1)穿过线圈的磁通量最大值φm=?
线圈转到什么位置时取得此值?
(2)线圈产生的感应电动势最大值Em=?
(3)写出感应电动势e随时间变化的表达式,并作出图象。
以上问题由学生自主独立完成,老师检查完成情况和作答正确情况。
最后给出答案并点评。
【教后记】
学情分析:
效果分析:
对直流、交变电流概念的理解掌握的比较好;
对交变电流产生过程的分析,中性面、中性面的垂面上磁通量、磁通量的变化以及电流的特点的理解掌握情况较好;
对交变电流的变化规律,峰值和瞬时值的的理解比较到位,但对表达式的书写存在一定的问题,从中性面或者从中性面的垂面开始计时的表达式的区别不理解,在以后的教学中在加以渗透。
教材分析:
教学重点是运用电磁感应的基本知识,配合相应的演示实验,分析交变电流的产生过程,认识交变电流的特点及规律。
教学难点是交变电流对交变电流表达式的推导。
本节课共一课时,属于新授课。
采用合作探究式学习。
评测练习:
3、交流发电机在工作时的电动势为e=Emsinωt,若将其线框的转速提高到原来的两倍,其他条件不变,则其电动势变为()
A.Emsinωt/2B.2Emsinωt/2C.Emsin2ωtD.2Emsin2ωt
课后反思:
本节课首先通过知识回顾,设计问题引发学生思考引起磁通量变化的条件,进而引出问题:
线圈在磁场中转动时产生的电流有什么特点,导入新课。
通过两个演示实验,直观演示,提高学生的观察能力和思考问题的能力。
本节课采用小组合作教学模式,独立思考,生生合作,生生互助,师生交流,提高了学生的自学能力和动手能力。
在课件中加入动画,直观形象的展示出线圈所处位置的电流的特点,便于学生观察和思考。
本节课虽然能够充分发挥学生的主体地位,能够主动参与小组合作,但是由于学生基础参差不齐,在有些问题交流中会存在障碍,在今后的教学中,要考虑到在问题的设置上更加合理,能让所有学生都活动起来。
再者,可以加强小组间的合作,本小组解决不了的问题,可以小组间联合解决。
同时采用小组间的竞争,激发学生的学习积极性,同时加强小组评价,制定合理的评价机制,完善小组合组模式。
课程标准分析:
通过观察示波器,认识交变电流,会区别交变电流和直流.
通过演示实验理解交变电流的产生原理,知道什么是中性面.
通过理论推导,掌握交变电流的变化规律,会写交变电流的瞬时值表达式,知道交变电流的峰值、瞬时值的物理含义.
本节还有以下思考:
注重学生的自主学习和探究性学习
关于交变电流的产生,教科书并没有直接给出线圈在各个位置时电流的方向,而是以问题的方式引导学生自己分析,从而对交变电流的方向变化有所了解。
注意将直流和交变电流的特点进行比较
教科书中的演示实验,利用传感器观察电池供电的电流电压的波形,学生电源交流挡供电的电流电压波形,对直流和交变电流的特点进行比较,同时在后面的学习变压器中也对交变电流和直流进行比较,突出交变电流在远距离传输的优势。
重视交变电流与实际生活的联系
在课文、习题和阅读材料中注重联系实际,希望对提高学生综合分析能力和联系实际解决问题的能力起到积极作用。
教科书给出了几种交变电流的波形,使学生认识到交变电流在各个领域中的实际应用。
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