第三章交變電流 第1節(jié)交變電流教學(xué)分析《交變電流》是選擇性必修第二冊模塊中第三章“交變電流”主題下的內(nèi)容。本教材是依據(jù)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》編寫的，本節(jié)課的課程標(biāo)準(zhǔn)要求為：2.2.4通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)交變電流。能用公式和圖像描述正弦交變電流?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)解讀》對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的解讀為：本條目要求學(xué)生了解交變電流的產(chǎn)生原理和交變電流的基本特征，屬于了解水平。學(xué)生應(yīng)該從交流電的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)中明確，交流電的產(chǎn)生原理是電磁感應(yīng)，知道交流電是大小和方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的電流。學(xué)生能夠根據(jù)交流電的特征，會(huì)用函數(shù)表達(dá)式來描述交變電流，并知道公式中交變電流或電壓的最大值、最小值線圈所處的位置。本章是第二章電磁感應(yīng)內(nèi)容的延續(xù)和發(fā)展，是電磁感應(yīng)理論的具體應(yīng)用。交變電流和直流不同，各種元件在交變電流和直流電路中的作用不同。由于交變電流的特殊性，需要利用變壓器，本節(jié)內(nèi)容起到了承上啟下的作用。學(xué)習(xí)了第二章后，學(xué)生已經(jīng)掌握了電磁感應(yīng)原理，包括用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，導(dǎo)體棒切割磁感線計(jì)算電動(dòng)勢。學(xué)生理解磁通量的含義，會(huì)用楞次定律分析感應(yīng)電流的方向，導(dǎo)體棒速度方向與磁場方向不垂直時(shí)，會(huì)分解速度求感應(yīng)電動(dòng)勢的大小。這些知識(shí)的具備能夠讓學(xué)生判斷交流發(fā)電機(jī)電流方向和計(jì)算電動(dòng)勢大小。但學(xué)生對(duì)這些知識(shí)的運(yùn)用仍不熟練，教師在教學(xué)過程中要注意對(duì)學(xué)生指導(dǎo)。交流發(fā)電機(jī)模型是在三維空間中的模型，學(xué)生接觸更多的是二維平面圖，教師要對(duì)學(xué)生詳細(xì)指導(dǎo)，演示如何從三維立體圖轉(zhuǎn)換為二維圖。學(xué)生具備一定的空間想象能力，但直觀大型實(shí)物更能幫助他們?nèi)ソ㈦妱?dòng)機(jī)模型，判斷電流方向。教學(xué)目標(biāo)1.學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察電壓（電流）波形，理解交變電流和直流的區(qū)別。2.理解交變電流的產(chǎn)生過程，會(huì)分析電動(dòng)勢和電流方向的變化規(guī)律。3.學(xué)生經(jīng)歷建立正弦交變電流的模型，會(huì)用右手定則和法拉第電磁感應(yīng)定律推理得到正弦交變電流的方向和大小，體會(huì)建立模型與推理分析的思維方法。4.學(xué)生了解發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，各種發(fā)電機(jī)的區(qū)別在于機(jī)械能產(chǎn)生的形式不同。教學(xué)重點(diǎn)：運(yùn)用電磁感應(yīng)知識(shí)分析交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交變電流的過程教學(xué)難點(diǎn)：建構(gòu)交流發(fā)電機(jī)模型，推理分析交變電流的方向和大小三、教學(xué)策略實(shí)驗(yàn)教學(xué)、小組合作探究、啟發(fā)式教學(xué)想結(jié)合教學(xué)流程：觀察波形觀察波形

提出問題演示實(shí)驗(yàn)

觀察體會(huì)師生互動(dòng)

自主推導(dǎo)交流發(fā)電

機(jī)的應(yīng)用引入交流、直流概念交變電流的產(chǎn)生數(shù)形結(jié)合描述規(guī)律定子、轉(zhuǎn)子能量轉(zhuǎn)化四、教學(xué)過程演示實(shí)驗(yàn)，引入新課實(shí)驗(yàn)器材：示波器，干電池，學(xué)生電源，導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)步驟：1.調(diào)節(jié)好示波器，將干電池的正負(fù)極分別接到示波器的Y輸入和接地端。觀察干電池的電壓波形。2.調(diào)節(jié)好示波器，將學(xué)生電源的交流檔接到示波器的Y輸入和接地端。調(diào)節(jié)示波器得到穩(wěn)定的波形圖。觀察波形圖。問題1：這兩種波形都有什么特點(diǎn)？生1：干電池的電壓保持不變。師：還有其他特點(diǎn)嗎？生2：交流電壓大小在改變。還有正負(fù)。師：電壓的正值、負(fù)值表示什么物理意義？生：表示電壓方向相反。新課教學(xué)一、交變電流電壓的特點(diǎn)也反映著電流的特點(diǎn)，講授交變電流（簡稱交流）和直流的含義。直流DC：電流方向不變。（拓展：如果大小變化，方向不變，叫脈動(dòng)直流。通常的“直流”指電流大小和方向都不變，即恒定電流。）交流AC：方向變化的電流。（拓展：如果電流按正弦規(guī)律隨時(shí)間變化，這種交流電叫正弦交變電流。）教師展示幾種直流和交流的波形圖，供學(xué)生區(qū)分。（鞏固交流和直流的區(qū)別）演示實(shí)驗(yàn)，加深認(rèn)識(shí)示波器（或電壓傳感器）展示學(xué)生電源直流檔和充電器的電壓波形圖。（用電壓傳感器能節(jié)省一部分的調(diào)節(jié)時(shí)間）演示實(shí)驗(yàn)：觀察交變電流的方向課本的演示實(shí)驗(yàn)不同發(fā)光顏色的二極管并聯(lián)，接到手搖式發(fā)電機(jī)兩段。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，再逐學(xué)生觀察現(xiàn)象。思考：為什么兩個(gè)二極管交替發(fā)光？學(xué)生：二極管有正負(fù)極，正向?qū)щ娦?。交變電流的產(chǎn)生問題：手搖式發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流是不是不是交變電流？他是不是周期性變化的呢？簡化模型如圖（一匝線圈）圖6教師活動(dòng)：介紹交流發(fā)電機(jī)構(gòu)造。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生聆聽教師介紹發(fā)電機(jī)裝置，觀看演示實(shí)驗(yàn)，注意電流方向是否改變。自主合作探究電流方向：1.活動(dòng)準(zhǔn)備在一本書的四個(gè)角分別標(biāo)記A、B、C、D字母，書籍四個(gè)邊當(dāng)作矩形線框四個(gè)邊。讓書籍繞中間軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。2.實(shí)驗(yàn)過程兩名同學(xué)合作.一名同學(xué)手持書籍，繞中心軸線勻速緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，甲→乙→丙→丁→甲，另一名同學(xué)用楞次定律判斷這四個(gè)過程中線圈中電流方向，以及甲乙丙丁這四個(gè)位置的電流特點(diǎn)。兩名同學(xué)交換角色，驗(yàn)證電流方向判斷結(jié)果是否一致。圖7師：請同學(xué)們注意觀察，電流方向發(fā)生改變時(shí)，線圈在哪個(gè)位置？生：當(dāng)線圈和磁場垂直時(shí)，電流方向改變。師：線圈和磁場垂直的這個(gè)位置，我們將其稱為中性面。三、交變電流的變化規(guī)律交變電流是由于磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生，電流大小取決于感應(yīng)電動(dòng)勢大小。問題1：線圈在磁場中繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的是哪一種感應(yīng)電動(dòng)勢？問題2：如何求電動(dòng)勢大小？利用導(dǎo)體棒切割求動(dòng)生電動(dòng)勢。AB邊長為L，BC邊為d，角速度為ω，線圈共N匝。問題1：矩形線框哪些邊切割磁感線？問題2：從A看向B，畫出平面示意圖。問題3：AB邊和CD邊產(chǎn)生的電動(dòng)勢各是多少？問題4：AB和CD產(chǎn)生的電動(dòng)勢方向有何關(guān)系？問題5：線圈產(chǎn)生的總電動(dòng)勢是多大？教師活動(dòng)：指導(dǎo)學(xué)生如何從立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖，詳細(xì)分析，注意磁感線、線框、速度方向等。交變電流規(guī)律：e=NBSωsin(ωt)Em=NBSωe=Emsin(ωt)u=Umsin(ωt)i=Imsin(ωt)思考與討論：1.在中性面，磁通量最大.電動(dòng)勢、電流有何特點(diǎn)？2.線圈與磁場平行時(shí)，磁通量有何特點(diǎn)？電動(dòng)勢、電流有什么特點(diǎn)？Ppt展示其他形式的交流電四、交流發(fā)電機(jī)播放視頻：旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)的視頻提出問題：這兩種發(fā)電機(jī)有何不同？學(xué)生：視頻1是線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)，視頻2是磁體在轉(zhuǎn)動(dòng)。教師：我們通常把產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的線圈叫電樞。旋轉(zhuǎn)電樞，磁極不動(dòng)的發(fā)電機(jī)叫旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁極，電樞不動(dòng)的發(fā)電機(jī)叫旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)。2.轉(zhuǎn)子和定子是什么含義？3.旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)有何優(yōu)勢？4.交流發(fā)電機(jī)中的能量是如何轉(zhuǎn)化的？五、板書設(shè)計(jì)第一節(jié)交變電流一、交變電流1.直流電：電流方向不變2.交變電流：電流方向發(fā)生