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視頻標簽：交變電流
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版高二選修3-2第二章交變電流-江蘇
教學設計、課堂實錄及教案：高中物理人教版3-2第二章交變電流-江蘇省太倉高級中學
1節 交變電流
一、任務分析 1．教材分析：
交流電是生產生活常用的電流，交流電是電磁感應的延伸和提高，而正弦式電流又是最簡單和最基本的。正弦式電流產生的原理是基于電磁感應的基本規律，所以本章是前一章的延續和發展，是電磁感應理論的具體應用。另一方面，本節知識是全章的理論基礎，由于交變電流與直流不同，因此它對各種元件的作用也不同。正因為交變電流的特殊性，才有了變壓器及其及廣泛的應用。所以，本節內容有承上啟下的作用，教學重點是要運用電磁感應的基本知識，配合相應的演示實驗，分析交變電流的產生過程，認識交變電流的特點及其規律。
2．學情分析：
學生學完了電磁感應知識，對恒定電流有一定的認識，掌握了求解動生電動勢的方法和作圖中降維作圖的能力。但對交變電流不夠了解和認識，使學生對交流電產生的物理圖景的存在障礙。利用示波器實驗、交流發電機、計算機模擬，盡可能使學生形象、直觀地掌握交流電.
二、三維目標
1．知道和技能
（1）掌握交流電的概念、掌握交變電流的產生過程即變化規律。 （2）知道交流電的數學表達式
（3）認識交流電的圖像并會簡單應用。 2．過程和方法
（1）提高實驗觀察、操作能力和正確分析實驗現象的能力。 （2）熟悉練習模擬課堂教學中運用現代信息技術的能力。 3．情感、態度和價值觀
培養合作、探究與分享科學規律的習慣。培養學生數理結合的能力愛好。
三、重難點分析
教學重點：波的疊加現象和波的干涉現象。 教學難點：對干涉現象的理解。
四、教學設計思路和教學流程
1．教學設計思想
“交變電流”是高中物理選修3-2第五章第一節教學內容，是學習的重點和難點。本節課貫徹“問題化教學策略”的教學理念，以解決“交流電的產生過程”為核心，使整個教學過程能按照現象 問題 探索規律 解釋現象這樣的程序進行。
本節課以“交流電的產生過程”這一演示實驗貫穿始終。用傳感器實驗引入，通過傳感器展示恒定電流與交變電流變化的不同，從而形成良好的學習動機；激發學生探究的欲望。在學生自己分解實驗過程的各個不同狀態瞬時值的基礎上，再求出交流電的瞬時值表達式，從理論上得出交流電的變化規律，然后用多媒體課件科學準確地將其原理清晰地展示交流電圖像及其掃描的形成過程，使學生在理論的基礎上再回到實踐，突破了難點；最后，在學生全面理解交流電的基礎上，自行再做一次這一實驗，認識幾種交流電的波形，可謂水到渠成，首尾呼應。做到在學生體驗和探究的基礎上得出結論，解決了問題，培養了能力。
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2、教學流程圖
五、學習資源和器材準備
手電筒電路圖、手搖交流發電機一臺、四匝大線圈、DIS電流傳感器、學生示波器一臺等。
六、教學過程設計
(一) 引入新課（直接切入課題）
上一章課我們研究了電磁感應現象，知道磁可以生電，今天我們來研究另一種電——《交流電》。 (二) 新課教學 1、交變電流
教師提問：同學們猜想，我們的手電筒中是怎樣的電流？
儀器展示：如圖手電筒線路板電路、雙刀雙擲開關、傳感器 （利用傳感器電腦演示） 實驗1：學生操作交流電實驗，激發學生興趣。 問題1：同學們發現了怎樣的現象？
得出：交變電流、直流的概念。 2、交流電的產生
問題2：怎樣能產生這種電流？
實驗2：手搖交流發電機裝置如圖2，學生設計操作交流電實驗，激發學生興趣。
問題發現3：線圈在磁場轉動為什么會產生這種電流？如何解釋這種現象？通過這節課的學習，希望同學們能自行解決這個問題
分組研究決定：定性選擇幾個特殊位置，畫出典型狀態進行分
析討論。問題4：請采用降維法畫出四個典型位置的線圈截面圖。 學生通過觀察，發現三維空間轉換為二維截面圖的方法。
將截面圖畫在下面的表格中：
V與B關系 的大小
的大小
B與S面關系
問題5：在這四個位置ABCD四條邊產生的電動勢各位多少？整個線框產生的總電動勢又為多少？
將演示時分四個狀態：第一次演示中性面，即磁通量最大面；第二次演示電動勢最大的位置，通過分析實驗得出：中性面處產生電動勢為零，此時線框磁通量最大，電流強度大小為零，所以叫做中性面。
當線框平面與磁感線平行時，磁通量為零，電動勢最大，最大值為E=BIS。
問題6：如果AB邊恰好從中性面轉過某一銳角后，其電動勢是多少？
（學生分組繼續畫出一般情況下的截面圖如圖4，注意轉過的角度為某一銳角）
教師賦給題目中的物理量：N匝矩形線圈，ABCD邊長分別為lAB、lAD，放在勻強磁場B中沿逆時針方向勻速轉動，角速度大小為；從中性面開始計時，當轉過θ時，求此時感應電動勢的大小。
3、交流電的瞬時表達式
問題7：如果恰好AB邊從中性面轉過時間t，請回答下列問題鏈。
①線圈的角速度是ω,經過時間t，它與中性面的夾角是ωt。
②ab邊繞中心軸作勻速圓周運動，角速度是ω、轉動半徑為L2/2，所以ab邊的速度是ωL2/2。
③ab邊速度方向與磁場方向夾角與線圈從中性面轉過的角度相同也是ωt。
④ab邊產生的電動勢2
11sin2LeBLt
。 ⑤線圈中感應電動勢212sinsin2
L
eBLtBSt＝Emsinωt
圖4
圖1
圖3
四
狀 態 特 點
4
問題8：前面我們通過實驗探究和理論探究，得出了交流電的一般表達式，那么理論和實驗相統一嗎？
結論：正弦交流電的一般表達式與交流電的數學圖像相統一、吻合的。難點是交流電表達式中的初相與實驗中線圈的初始位置是如何統一的。
問題9：給出正弦交流電的瞬時表達式e=Emsinωt，你能確定它的某一時刻位置嗎，你能確定它在一段時間t內的圖像嗎？
學生分組討論，粗畫交流電的圖像，全班進行討論。總結出相位、初相位的物理意義。（主要是運用描點和數學工具進行數理結合，培養數理結合的能力）。
問題10：能否借助于幾何畫板展示交流電的圖像形成過程？提示：主要是掃描問題的解決，老師可以助你一臂之力。
按照學生討論結果和要求，在電腦平面上再一次展示交流電形成過程的動態波形。
最后再次教師演示：用傳感器觀察教學發電機發出的交流電壓波形。實驗電路
如圖5a所示，
問題11：為什么手搖電機發出的正弦交
流電的波形不如學生電源中的波形標準呢？ 從波形圖不難看出 “線”、“斜率”、“截距”、“面積”、“拐點”，都發生了變化。其物理意義也隨之改變。原因較多，主要原因是教學發電機的磁場不是勻強磁場，其次是手搖發電機的轉動角速度也不夠穩定。 總結：分析物理圖象的要點： 一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點”、看“截距”、看“面積”、看“拐點”，并理解其物理意義。二變：掌握“圖與圖”“圖與式”和“圖與物”之間的變通關系。三判：在此基礎上進行正確的分析和判斷。
（三）課堂小結：
1 知識小結 （1）交變電流
（2）交變電流的產生
（3）正弦交流電的變化規律
2、方法和能力小結：本堂課我們是通過什么方法來研究的、應當培養什么樣的能力？ 情感目標的小結：本堂課在學習知識的同時，應樹立什么樣的情感精神和學習習慣？這對同學們將來終身學習都很有用的。
（四）課外活動和作業
課本35頁上交流發電機是一項與生產生活息息相關的機器，課后請同學們在科學漫步中查一查，到生活周圍看一看。
作業：課本P34練習一（3）（4）（5）
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
