課程基本信息課例編號2020QJ11WLRJ058學(xué)科物理年級高二學(xué)期1課題交變電流（第二課時）教科書書名：物理選擇性必修第二冊出版社：人民教育出版社出版日期：2020年7月教學(xué)人員姓名單位授課教師高小燕北京師范大學(xué)附屬中學(xué)指導(dǎo)教師許洪發(fā)黎紅北京師范大學(xué)附屬中學(xué)西城研修學(xué)院教學(xué)目標(biāo)一、知識與技能（1）知道生產(chǎn)生活中使用的大多是正弦式交變電流，了解交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電的過程，明確峰值瞬時值等概念，會用圖像和公式描述正弦式交變電流。（2）利用法拉第電磁感應(yīng)定律推理出正弦式交變電流大小的規(guī)律的過程，體會建立模型與推理分析的思維方法。明確決定感應(yīng)電動勢的最大值的因素和表達(dá)式。（3）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。二、過程與方法經(jīng)歷建立正弦式交變電流模型、利用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律嚴(yán)格推導(dǎo)交變電流的形式的過程，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)思維。關(guān)注交變電流與電磁感應(yīng)在知識、方法、探究思路等方面的銜接。三、情感、態(tài)度與價值觀交流發(fā)電機(jī)是應(yīng)用性內(nèi)容的教學(xué)，重在培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注實(shí)際問題、解決實(shí)際問題的能力。在對交變電流有完整的認(rèn)識后再學(xué)習(xí)交流發(fā)電機(jī)，有助于學(xué)生了解物理知識和技術(shù)、應(yīng)用之間的關(guān)系，了解交流發(fā)電機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，幫助學(xué)生體會物理學(xué)科在社會生產(chǎn)生活方面的作用和意義。教學(xué)過程時間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動1分鐘15分鐘2分鐘5分鐘引課一、交變電流的規(guī)律二、交流發(fā)電機(jī)做一做【知識回顧】銜接上一節(jié)課的問題：交變電流的規(guī)律如何？教師：提問如何從理論上探究線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢隨時間的變化規(guī)律?并引導(dǎo)學(xué)生，對應(yīng)手搖發(fā)電機(jī)模型畫出平面圖。學(xué)生思考問題，并在練習(xí)本上畫出平面圖。BABA(B)D(C)教師：提出問題，分步探究：線圈與中性面的夾角是多少？AB邊的速度多大AB邊速度方向與磁場方向夾角是多大？AB邊中的感應(yīng)電動勢多大？線圈中的電動勢多大？學(xué)生：思考并回答以上問題。θ=ωtv=ωd/2ωt4.e=ωBld2sin5．e=ωBSsinωtsinωt=1時,e有最大值Em=ωBS，如果線圈匝數(shù)為N，則Em＝NωBS。uu＝Umsinωti＝ImsinωtUm、Im若分別叫電壓和電流的最大值，也叫峰值。而e、u、i則是相應(yīng)的物理量的瞬時值【演示實(shí)驗(yàn)一】利用傳感器顯示交變電流的圖像。這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫作正弦式交變電流，簡稱正弦式電流（sinusoidalcurrent）。下圖是正弦式交變電流電動勢e、電流i和電壓u隨時間變化的圖像。教師：用手搖發(fā)電機(jī)模型解釋圖像中的0點(diǎn)和最大值的點(diǎn)。并對應(yīng)中性面以及垂直中性面的位置。學(xué)生：觀察實(shí)驗(yàn)并思考?！狙菔緦?shí)驗(yàn)二】用示波器顯示不同種類的波形正弦交流電鋸齒脈沖矩形秒沖用示波器顯示不同交變電流的波形圖。教師：演示實(shí)驗(yàn)；學(xué)生：觀察實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識不同的交變電流波形。教師：通過表格介紹交流發(fā)電機(jī)的組成，介紹量猴子那個發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)動電樞式發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)動磁極式發(fā)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電流，必須經(jīng)過裸露的滑環(huán)和電刷引到外電路，如果電壓很高，可能發(fā)生火花放電，滑環(huán)和電刷很快會燒壞。同時，轉(zhuǎn)動的電樞無法做得很大，線圈匝數(shù)也不可能很多，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也不能很高。旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)克服了上述缺點(diǎn)，能夠產(chǎn)生幾千伏到幾萬伏的電壓，輸出功率可達(dá)幾百兆瓦。所以，大多數(shù)發(fā)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)磁極式的。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子可以由蒸汽輪機(jī)、水輪機(jī)等帶動。學(xué)生：聆聽，思考。教師：介紹科學(xué)應(yīng)用到生活中的過程，知識從科學(xué)到技術(shù)，再到生產(chǎn)應(yīng)用，每個環(huán)節(jié)都重要。從法拉第到赫茲再到交流電的廣泛應(yīng)用的過程。學(xué)生：聆聽感受物理的重要性。2.一臺發(fā)電機(jī)產(chǎn)生正弦式電流。如果發(fā)電機(jī)電動勢的峰值Em＝400V，線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度ω＝314rad/s，試寫出電動勢瞬時值的表達(dá)式（設(shè)0時刻電動勢瞬時值為0）。如果這個發(fā)電機(jī)的外電路只有電阻元件，總電阻為2kΩ，電路中電流的峰值為多少？寫出電流瞬時值的表達(dá)式。3．如圖3.19所示，KLMN是一個豎直的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場中，線框面積為S，MN邊水平，線框繞某一豎直固定軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。在MN邊與磁場方向的夾角到達(dá)30°的時刻（圖示位置），導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬時電動勢e的大小是多少？標(biāo)出線框此時的電流方向。已知線框按俯視的逆時針方向轉(zhuǎn)動4.如圖3.19所示，KLMN是一個豎直的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場中，線框面積為