1、5.1 交变电流教学设计一、基本信息学校甘肃省民勤县第一中学课名5.1 交变电流教师姓名张晓枫学科（版本）人教版高中物理选修32章节第五章第一节学时一课时 年级高二二、教材分析物理教材我们选用的是人教版，人教版物理选修3-2是针对理科班设计的物理必修课，课本重视物理知识板块的完整性和物理规律的内在联系，用多种演示实验和现实应用实例尽量充分揭示物理规律的内涵，应该说这对理科班学生深入理解物理规律，完整掌握物理知识板块都做好了充分铺垫。教材注重知识的前后联系和推理演化，注重学生的自主学习和探究性学习，非常适合理科班学生提高思维能力，形成学科素养。这节交变电流是教材电磁板块第五章第一节内容，是电磁理
2、论在现实生活应用的典范。电能是我们生活每时每刻都离不开的最重要的能量来源，交变电流是电能的利用和远距离传输的基础。这节交变电流主要介绍交变电流的特性，产生原理和表达式。课本通过手摇发电机的发电，增强学生对交变电流方向不断变化的理解；通过交流发电机的示意图引导学生探究交变电流的产生过程，同时利用分层设问的形式，锻炼了学生利用第四章电磁感应原理自行解决新情景物理问题的能力。课本给出了正弦式交流电的表达式，并对峰值，瞬时值等概念做了强调。最后课本以课外阅读的形式，对交流发电机做了深入介绍。课本沿着从感性到理性，从定性到定量的思路，试着引导学生通过自学和探究最终对交变电流建立起完整清晰的印象。三、学习
3、者分析从生活中来，到生活中去，交变电流其实对学生来说不陌生，家庭电路中的交流电每天都接触，学生有一定的认识基础。通过生活中的用电引入，从学生熟悉的事物入手，这样，既符合他们的认知规律，又使他们有亲切感，感觉物理就在身边，激发兴趣。通过一年多的物理学习，宏志班的学生基本掌握了学习物理的技巧和能力，本班学生物理知识基础扎实，导学案能够积极主动的完成。这节交变电流是继电磁感应学习之后，第一次利用所学知识理论，解决实际问题的尝试。通过这节知识的学习，他们会学到一些新的物理概念，并深化和扩展原有知识的内涵。这是一次锻炼过程也是一次提高过程，相信他们中的一些同学已经通过预习触摸到了交变电流的实质。这对我们
4、教师而言，如何引导学生通过自己的努力，自然完成其知识的更新和能力的提高就显得非常重要。四、教学目标1、知识目标：1）学生通过课堂学习和实物演示，理解交变电流的定义； 2）学生通过微课和实物演示，知道手摇式交流发电机的结构及发电原理。通过小组合作、模拟发电的讨论，理解交变电流产生的原理，知道中性面的概念；3）学生通过观看微课的动态分析和老师引导的集体推导，分层讨论，理解和掌握交变电流的变化规律及图象。2、技能目标：1）学生通过课堂学习，掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）；2）学生通过观看微课和实物演示，提升自己的观察能力、空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力；3）学生
5、在实例分析和课堂练习过程中，提升自己分析能力和运用数学知识解决物理问题的能力。3、情感态度目标：学生通过课堂学习，体会人类利用自然规律改造自然，改善生活的巨大成就五、教学重点、难点分析及解决措施（一）、重点和难点：1、重点：交变电流的产生和变化规律及中性面的特点；2、难点：交变电流产生的物理过程的分析及变化规律的理论探究。（二）、解决措施：以学生自主学习为前提，循序渐进，分层教学：第一层、交变电流产生的物理过程的分析，分三步进行：（1）微课分解放大手摇发电机结构，图形动态展示讲解； （2）观看实物演示实验，切实感受；（3）自制金属圈与书本组合，分组模拟发电、讨论课本问题。通过手摇发电机的发电，
6、增强学生对交变电流大小、方向不断变化的理解；通过交流发电机的示意图引导学生探究交变电流的产生过程，同时利用分层设问的形式，使学生在讨论中分析交变电流产生的过程，完成一个从感性到理性的认识过程第二层、交变电流的变化规律及应用，分四步进行：（1）微课动态图形展示，定性分析；（2）PPT展示示意图引导学生分析、归纳、小结规律，由特殊位置到一般规律；（3）师生集体讨论、推导正弦式交流电的表达式，并强调峰值、瞬时值等概念；（4）应用数学知识分析正弦式交流电的图象，强调图象与线圈对应的位置第三层、学生通过实例分析，完成一个从定性分析到定量计算的提升过程，提高自身分析和解决物理问题能力。六、教学方法：提问引
7、导法、演示法、分组讨论法，分析法、归纳法.七、教学用具：手摇单相发电机、小灯泡、示教用的大电流表、多媒体教学课件、微课插件.八、课时安排： 1课时 九、教学过程设计（一）、教学流程：归纳小结推导任意位置时的瞬时表达式拓展延伸两个特殊位置时交变电流的变化规律正弦交流电的变化规律及其图象实例分析运用规律，分析实例，提高分析问题、解决问题的能力实际发电机的原理及电能的来源微课展示小结课堂内容随堂练习布置作业交流电的定义及其与直流电的区别课题引入交流电流的产生微课讲解实物演示分组讨论交流电流的变化规律微课展示（二）、教学环节：教学环节时间环节目标教学内容学生活动媒体作用课题引入（四张图片引思考）1集中
8、学生注意力，使学生带着疑问进入课堂，增加学习兴趣。讲述交流电在生活中的重要性，提出问题。观看图片，思考PPT课件上提出的问题。PPT课件展示图片、展示问题。课件定格在图片上，集中学生的注意力。微课讲解3学生理解交流电的定义和交流电产生的原理。1、手摇式交流发电机的构造。2、交变电流的定义。3、交变电流产生的原理。学生观看微视频，理解交流电的定义；初步认识交变电流产生的原理。播放微课：交流发电机的发电原理动态图归纳、小结2理解交变电流与直流电的区别1、三类电流的定义及区别；2、交流电产生的原理和条件。小结提能：交流电的方向会发生改变，而直流电的方向不会改变。师生互动显示PPT课件。眼见为实切身感
9、受2 学生切身感受交变电流的大小、方向不断变化。1、演示手摇式发电机与小灯泡连接时，小灯泡一闪一闪地发光；2、演示手摇式发电机与大电流表连接时，指针左右偏转。学生认真观察实验现象切身体验，分组讨论探究问题6理性分析交变电流产生的过程，知道中性面的概念。应用电磁感应理论，分析交变电流的产生过程。1、学生以书本模拟磁极、以自制金属圈模拟线圈切割磁感线，分组讨论，完成课本中的问题。2、师生互动解决问题。微课讲解，定性分析3 理解交变电流的变化规律。定性分析线圈转动过程中交变电流的大小、方向变化的规律。1、观看微课的同时，用右手定则判断电流的方向，确定电流方向改变的位置及变化规律。2、从线圈在不同位置
10、时，速度分解图中切割磁感线的分速度的大小变化，定性分析电动势的变化规律。播放微课：线圈切割磁感线的动态变化规律。 归纳、小结3 理解和掌握线圈位于两个特殊位置时交变电流的变化规律。1、中性面的概念。2、中性面处，vB，最大，e为0，i为0.3、垂直于中性面处, vB,为0， e最大，i最大4、线圈每经过中性面一次，电流方向改变一次，转动一周，电流方向改变两次。师生互动，共同归纳、小结，请一位同学独立判断电流的方向。显示PPT课件。推导：任意位置处交变电动势的表达式，并板书。6学生通过推导，理解和掌握交变电流的变化规律及表达式中各字母的含义。知道瞬时值、峰值的概念。如图所示，线圈从中性面开始计时
11、：设ab=cd=L1, ad=bc=L2,共有N匝线圈,则t时刻， 电动势的瞬时值为：， N匝线圈, 。设,则：，其中， Em为电动势的峰值，e为t时刻电动势的瞬时值。师生互动，共同推导，利用数学知识理解峰值和瞬时值的意义。集体讨论拓展、延伸4熟悉正弦交流电的变化规律，利用数学知识描绘正弦交流电的图象。1、正弦交流电的定义。2、(1)eNBSsin tEmsin t.(2)isin tImsin t.(3)uiRImRsin tUmsin t.3、交流电的图象：4、若从平行于中性面开始计时，则变化规律为余弦规律。师生互动，共同推导、讨论。展示规律，描绘电动势动态图象。实例分析8例1.示例意图：
12、学生从图象上学会识别交流电。例2.示例意图：学生运用规律，分析实例，提高分析问题的能力，强化两个特殊位置的规律。例3.示例意图：学生运用规律，分析和解决图象问题，提高应用能力。例4.示例意图：学生运用物理规律和数学知识，分析和解决实际问题，提高应用能力。例1.下列表示交变电流的有（ ）例2. 矩形线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动时，下列说法正确的是 ( )A.当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B.当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C.每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流方向就改变一次D.线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零例3. 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的
13、转轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图所示，由图可知()A.在A和C 时刻线圈处于中性面位置B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C.从AD线圈转过的角度为2D.若从OD历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次。例4. 如图，有一个正方形线圈的匝数为10匝，边长为20 cm，线圈总电阻为1 ，线圈绕OO轴以10 rad/s的角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T求：(1)该线圈产生的交变电流的电动势峰值、电流的峰值分别是多少？ (2)若从中性面开始计时，写出感应电动势随时间变化的表达式。例1.学生思考回答，集体完成。例2.相互讨论后，集体完成例3.相互讨论解决，请一位同
14、学分析回答问题，师生共同评价。例4.学生独立完成，请一位同学在黑板上展示，师生共同评价。PPT课件展示题目微课展示1从能量守恒的角度，理解电能的来源。实际水轮机的发电、传输过程。观看微课播放微课小结课堂内容1 梳理和归纳课堂知识。1.知道交变电流的定义； 2.知道中性面的概念； 3.知道交流电是怎样产生的；4.掌握交流电的变化规律及图象；5.会运用正弦交流电的瞬时表达式和图象解决相关问题。师生互动，共同归纳。课堂练习5巩固课堂内容。完成导学案上的练习题。学生练习布置作业巩固课堂内容。完成导学案上的习题。学生课后完成十、课后反思：交变电流这节课是电磁感应原理的具体应用，涉及到发电机的发电原理，尤其是应用法拉第电磁感应定律推导正弦式交变电流的表达式，这个过程对大多数同学来说显得非常困难，所以在推导讲解过程中尽可能的细致，这也是锻炼提升学生思维能力的好机会。讲课中有一些新的物理概念需要强调深入理解和应用，如中性面，峰值，瞬时值等。
