交变电流教学设计

物理学科多媒体教学设计
课题：§５.１交变电流( 选修３－２)
课型：探究课
设计：李传亮
［教具与辅助设备］：手摇发电机、小灯珠、演示电流表、示波器、发光二极管（２只）、导线若干、15W的白炽灯泡（含灯头、电线、插头）、蹄形磁铁
［教学思路］：演示实验——现象解释——概念阐述与辨析——问题思考与讨论——结论汇报与交流——公式推导与练习
［教学课时］：1课时
教学过程：
［引言］：穿过闭合电路的磁通量发生变化时，产生感应电流，而磁通量变化的方式不同，产生的感应电流也不同，感应电流可以是恒定的，可以是变化的，可以是周期性变化的，本节我们将研究一种十分重要的周期性变化的电流——正弦交变电流．
从本节课开始，我们开始学习交变电流。

学生、教师活动设计思想与目标学生活动评价
［引入新课］：
将白炽灯泡点亮。

请两位同学上来观察灯丝在蹄形磁铁内外的运动情况，并告诉班级所有的同学。

用实物投影将灯丝的运动情况投影到幕上。

全体同学试图对以上现象进行解释。

从感性认识的层面接触交变电流，激发学生的学习兴趣，引起学生的思考。

其中可能会有同学提出灯丝的颤动是因为交流电的原因，要加以肯定。

［进行新课］：
［板书（投影）］：§5—１交变电流
［演示实验（或视频）］：
用两节干电池给小灯珠供电，同时用手摇发电机连接小灯珠，摇动发电机，观察两种情况下小灯珠的发光情况．（全景图和局部图）［问题］：小灯珠不闪烁与小灯珠的闪烁，说明了什么问题？
［演示实验（或视频、动画）］：
用电压表测干电池两极电压，同
时将手摇发电机连接电压计，摇
动发电机，观察两种情况下电表
指针的摆动情况．
［问题］：电表指针不摆动与电表
指针左右摆动，说明了什么问题？
［演示实验（或视频）］：
手摇发电机连接两个发光二极管（说明：单向导电），摇动发电机，观擦二极管发光情况．
由现象直观感受直流电与交变电流的区别。

初步认识交变电流有大小和方向的变化，激发学生的学习热情，为后续的学习建立感性认识。

［问题］：二极管轮流发光说明什么问题？
以上三个问题均由学生观察、比较、思考与讨论后回答。

教师可适当提示与点拨。

［实验（投影照片）］：直流电的波形与正弦式电流的波形
请学生比较两种波形的不同，由学生发言。

［板书（投影）］：一、交变电流
1．方向不随时间变化的电流称为直流 举例：电池供给小灯泡的电流
２．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流 举例：家庭电路中的电流．（说明交变电流是生活中常见的） 从理性认识的层面接触交变电流，激发学生的学习兴趣，引起学生对直流电与交变电流描述方式的的思考。

肯定学生的观察与总结。

说明生活与学习
上的联系，初步形成实践对理论的支持。

［比较］：
由同学们根据交变电流的定义来予以辨别与区分。

对每个发言同学的认识，要让其充分陈述其观点形成的理由。

强调交变电流的
方向随时间做周期性的变化。

对于陈述过程中能否抓住电流的方向在做周期性变化来评价学生对概念的理解与应用能力。

［问题］：交变电流是如可产生的呢？是哪两种形式的能量之间的相互转化？
首先我们来观察一下交流发电机的示意图（见教材P32—图5.31） 结构：形成磁场的磁极、矩形线圈、金属滑环、电刷 将手摇发电机通过实物投影到幕上（或每一小组一个手摇发电机）观察认识各部分结构。

此部分的问题是本节课的重点内容：认识正弦式交变电流的产生、最大值、瞬时值表达式、中性面、发电机的结构等。

此部分内容讨论要细致、认识要到
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ I ０
t I
０ t
将手摇发电机与示波器连接，匀速摇动、观察其波形。

［问题１］：线圈在什么位置时，通过线圈的磁通量最大？在什么位置时，通过线圈的磁通量最小？
［问题２］：在线圈转动过程中，线圈中的磁通量是否会发生变化？如何变化？
［问题３］：线圈在什么位置时，磁通量变化最快？在什么位置时，磁通量变化最慢？
（磁通量值最大时变化最慢、磁通量最小时变化最快可通过作等时间间隔的磁通量变化与所用时间的比值来比较；也可以用导体棒在各个位置切割磁感线的有效速度（垂直于磁感应强度方向的速度分量）来比较磁通量的变化的快慢）
以线圈平面从中性面开始每转过30°为例，比较在相同时间内磁通量变化的值来归纳线圈平面在什么位置上磁通量变化最快？什么位置变化最慢？由学生观察与讨论后得出。

（上图做好图片后投影到幕上由全班同学全体分析与讨论：提示学生：穿过线圈平面磁通量是由线圈平面有效面积的变化而引起的。

）［问题４］：线圈在什么位置感应电动势最大？在什么位置时感应电动势最小？
［问题５］：该图中在线圈由甲到乙的过程中，ＡＢ边中的电流向什么方向？ＣＤ边中的电流向什么方向？
［问题６］：该图中在线圈由丙到丁的过程中，ＡＢ边中的电流向什么方向？ＣＤ边中的电流向什么方向？
［问题７］：线圈在什么位置时没有电流？在什么位置时电流最大？［问题８］：大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线（规定电流方向的正、负）．在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻．位、理解要清楚。

对后面正弦式交变电流瞬时值表达式的得出与理解非常重要意义。

充分理解磁通量的值与磁通量变化的快慢并且运用法拉第电磁感应定律来判断感应电动势的最大值与最小值及其相应的位置，对理解交变电流的值周期性变化非常重要。

此部分问题意在解决学生对交变电流方向的周期性变化，为进一步理解交变电流方向的周期性与下一步描绘电流——时间的图象作铺垫。

粗略描绘一个
将同学们画出的典型图象通过实物投影展示出来（包括画得理想的与有偏差的图象），由全班同学来发表自己的看法。

最后形成一个共识。

在此过程中，老师要给予恰当的引导。

［观察动画］：
给出图象，形成共识：
［问题９］：为什么需要电刷与铜环？
以上９个问题要请同学们充分思考与讨论后总结回答。

［板书（投影）］：二、交变电流的产生
１．线圈在匀速转动过程中，通过线圈的磁通量会发生周期性的变化２．当线圈平面处于与匀强磁场垂直的位置时，通过线圈的磁通量最大——该位置称为中性面，此时磁通量变化最慢，此时电路中的电流为０，电流在此时刻前与此时刻后的方向不同．
３．当线圈平面处于与匀强磁场平行的位置时，通过线圈的磁通量值最小，为０．此时磁通量变化最快，此时电路中的电流最大．转动周期内电流——时间的图象是理解正弦式交变电流以及其瞬时值的表达式的重要前提。

讨论电刷与铜环的作用，了解正弦交变发电机的结构。

说明产生交变电流的可行性。

对于此部分问题的分析、讨论、总结与汇报、积极参与者予以表扬、鼓励他们相互之间的讨论与辨析、在相互交流中逐渐形成清析的认识。

同时，引导同学们体会合作与交流的重要意义。

［板书（投影）］：三、交变电流变化的规律
２．正弦式电流的瞬时值表达式t E e m ωsin = 电路中的电压瞬时值表达式t U u m ωsin = 电路中的电压瞬时值表达式t I i m ωsin =
正弦式电流是最简单又最基本的交变电流，电力系统大多是正弦式交变电流．
规律的一致性。

要肯定他们的成果。

此部们内容由学生阅读自行解决。

培养学生自主学习的能力。

［板书（投影）］：四、几种常见的交变电流
１．正弦式电流
２．锯齿电压
３．矩形脉冲电压
４．脉冲电压
请同学们阅读教材中的“科学漫步”：交流发电机．分清：转子与定子；旋转电枢式发电机与旋转磁极式发电机
进一步理解交变电流的物理意义，以及拓宽学生的思维空间。

增强学生的阅读，拓宽知识面。

培养理论联系实际的思想。

问题：交、直电流生活中都很常见，他们能互相转换吗？
交流电流经过电路处理后可以转变为直流．如学校里学生电源、各种用电器所配有的电源适配器等均是将交变电流转变成直流电流的元件．
知道交、直流都
是常见的电流存在形式，在不同的场合下各有千秋，并且能
10。