优质教案新教材物理选择性必修二 第1节 交变电流
高中物理《第五章第一节交变电流》优质课教案、教学设计
第一节交变电流的教学设计●教学目标一、知识目标1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面.2.掌握交变电流的变化规律及表示方法.3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义.二、能力目标1.掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）.2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力.3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力.三、德育目标培养学生理论联系实际的思想.●教学重点交变电流产生的物理过程的分析.●教学难点交变电流的变化规律及应用.●教学方法演示法、分析法、归纳法.●教学用具手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］电与我们生活息息相关，生活中常遇到的电有电池供的电，还有发电机供的电，那么这两类电有什么不同之处呢？下面让我们通过实验来探究这个问题。
【师】这组是用干电池给小灯泡供电，这组是用手摇发电机给小灯泡供电，请同学们观察小灯泡，你看到什么现象？两组电路中电流的大小有何不同？［演示1］将干电池和手摇发电机分别与小灯泡组成闭合电路。
闭合开关并匀速转动发电机。
［生］发电机供电的小灯泡一闪一闪的，说明发电机发出的电流大小随时间不断的变化。
【师】把小灯泡换成电流表后请同学们观察电表的指针，你看到什么现象？两组电路中电流的方向有何不同？［演示2］将干电池和手摇发电机分别与电流表组成闭合电路。
闭合开关并匀速转动发电机。
［生］发电机供电的电流表的指针左右的摆动，说明发电机发出的电流的方向随时间不断的变化。
［师］通过实验可知，发电机发出的电流大小和方向随时间做周期性变化，我们把这样的的电流叫做交变电流。
简称交流电。
用大写字母AC表示。
而把方向不变的电流叫做直流，用大写DC 表示。
交流电有许多优点，现代生产和生活中使用的电大都是交流电。
那么交流电是怎么产生的呢？它又有怎样变化规律呢？这就是我们今天要学习的主要内容——交变电流。
3.1交变电流教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
课时
第一课时
步骤
师生互动设计
二次备课
教学方法与手段
1. 教学方法
- 讲授法：通过讲解交变电流的产生、描述和特性等概念，引导学生理解和掌握核心知识。
- 讨论法：通过小组讨论，让学生探讨交变电流在实际生活中的应用，培养学生的思考和交流能力。
- 实验法：通过观察和操作实验，让学生直观地了解交变电流的产生和特性，提高学生的实践能力。
3.1交变电流 教学设计 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
主备人
备课成员
教材分析
本节课的教学内容是高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册中的3.1节“交变电流”。本节课主要内容包括交变电流的产生、交变电流的描述以及交变电流的有效值等。这部分内容是学生对电流概念的进一步理解和深化，也是后续学习电磁感应、电机原理等知识的基础。
知识点梳理
1. 交变电流的产生
- 交流发电机：通过电磁感应原理，利用磁场和线圈的相对运动产生交变电流。
- 变压器：利用电磁感应原理，改变交流电的电压和电流大小。
2. 交变电流的描述
- 瞬时值：交流电在某一瞬间的电流大小。
- 最大值：交流电电流大小的最大值。
- 平均值：交流电在一定时间内的平均电流大小。
3. 课堂互动
现在，我们来进行课堂互动。同学们，你们能举个例子，说明一下交变电流在生活中的应用吗？很好，大家都提到了一些常见的例子，如家庭电路、手机充电器等。接下来，我们来进行一个小实验，观察交变电流的一些特性，并尝试进行计算。
4. 巩固练习
5. 总结与反思
最后，我们来进行总结与反思。同学们，你们觉得今天学到了些什么呢？交变电流的产生、描述和有效值有哪些特点和应用呢？我们可以一起总结一下，加深对知识的理解和记忆。
《第三章 1 交变电流》教学设计教学反思-2023-2024学年高中物理人教版2019选择性必修第二
《交变电流》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解交变电流的基本观点和性质。
2. 掌握交变电流的周期、频率等重要参数。
3. 学会用交流电表测量交变电流，并理解其读数方法。
4. 了解生活中常见的交变电流现象。
二、教学重难点1. 重点：理解交变电流的产生原理和测量方法。
2. 难点：实际生活中的交变电流现象的分析和理解。
三、教学准备1. 教材、PPT课件、直流电表、交流电表、电源、导线等实验器械。
2. 准备一些生活中的交变电流图片或视频，用于教室讲解。
3. 设计一些教室互动问题，引导学生积极参与讨论。
四、教学过程：1. 引入新课：通过一些生活实例让学生感知交变电流的存在和特点，引起学生对交变电流的探究兴趣。
例如：* 家庭用电：交流电的周期性变化使得家庭用电设备能够正常工作。
* 电磁炉：利用交变电流产生变化的磁场，从而加热食物。
* 交流发电机：利用线圈在磁场中转动产生交变电流。
引导学生思考：什么是交变电流？如何描述交变电流？让学生对交变电流有一个初步的认识。
2. 讲授新课：通过实验和课件展示，详细讲解交变电流的定义、周期、频率、有效值等观点，并介绍交流发电机的工作原理。
实验：让学生观察一个简单的交流发电机模型，了解其工作原理。
课件展示：通过动画和图片，展示交变电流的变化过程，帮助学生理解交变电流的特点。
3. 学生活动：让学生分组讨论，尝试用自己的语言诠释交变电流的观点，并尝试总结交变电流的特点。
通过小组讨论，提高学生的表达能力和团队协作能力。
4. 案例分析：通过分析一些实际交变电流的案例，让学生了解交变电流在生活和工业中的应用，并让学生思考如何利用交变电流的特点来提高效率或减少能耗。
5. 作业安置：让学生回家后通过网络或图书馆查阅有关交变电流的资料，进一步了解交变电流的应用和发展趋势，为下一节课做好准备。
6. 教室小结：回顾本节课的主要内容，强调交变电流的重要性和应用，鼓励学生继续探究和学习物理知识。
3.1交变电流+教学设计+-2023-2024学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
《交变电流》教学设计【教材分析】本节内容是选自人民教育出版社2019 年出版的普通高中物理教科书选择性必修第二册第三章第1 节的内容，本节内容是前一章电磁感应的运用，也是本章后续学习的基础，具有承上启下的作用，同时本节内容与生产生活紧密相连，既有理论建构的难度，也有实际应用的价值，因此可以有效的培养学生理论模型建构的能力与运用理论知识解决实际问题的能力。
【教学目标】物理观念∶知道什么是直流电与交流电，知道交流电产生的过程科学思维∶通过对交变电流产生过程的分析与创新实验，培养学生理论联系实际的能力和创新思维。
科学探究：通过对交变电流产生过程分析，尝试使用生活中常见物品结合科学方法进行实验来研究物理问题，认识实验在物理中的重要作用。
科学态度与责任∶有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。
【重难点】教学重点：知道什么是交变电流教学难点：掌握交变电流产生的原因【教学方法】教法：演示实验法、引导法、学法：观察法、合作探究法、小组实验法。
【教学过程】新课教学情境引入师：同学们，我们上课了活动：在正式开始上课后，设计一个停电的教学事故，教室突然处于黑暗之中，学生躁动紧张，大约5-6 秒后，打开教室照明设备。
师：刚刚我们经历了一小段停电的时光，伸手不见五指，你有什么感受？停电给我们的课堂就带来了很多的不便，可见电对我们的生产生活的重要作用，小到教室里的电脑灯火，大到高楼工厂，电无处不在，而我们现在习以为常的电，在100 多年前，可是非常稀缺的资源，吃水不忘挖井人，让我们一起来了解一下电力的发展简史。
师：介绍电力发展简史设计意图：让学生切身感受电对课堂的重要性，没有电教学都无法正常进行，联系现实生活，知道现代生活中电无处不在，深刻体会电对现代生活的重要作用，并介绍电力发展简史，感受科学进步对我们生产生活与发展的积极作用。
师：正是这些科学先辈的不懈努力才为我们今天的美好生活奠定了基础，他们如同灯塔照亮人类进步的道路，为了进一步了解现代电力系统，课前同学们参观了铜陵发电厂，现在请几位学生代表来和我们分享一下他们的所见所闻。
《交变电流的描述》教案
《交变电流的描述》教案<教学目标>：1.理解周期和频率、峰值和有效值等表述正弦交流电特征的物理量.理解正弦交流电的图像，并能从图像中获取表述正弦交变电流特征的物理量.2.能利用有效值定义计算某些交流电的有效值；会应用正弦交流电有效值公式进行有关计算，进一步理解物理学中“等效”的思想.3.具有运用类比、迁移的科学方法分析新问题的意识和能力.4.初步认识可以用不同的方法表述物理过程或物理规律.<教学背景分析>：本节课选自人教版物理选择性必修2，第3章第2节。
主要对交变电流进行描绘。
本章第1节引入交变电流和正弦交变电流的表达式，第2节课则在第一节课的基础上，继续描述交变电流，从而为后续应用交变电流作好铺垫，可见本节课起到了承接与铺垫的作用。
<教学重点与教学难点>：重点：1.理解周期和频率、峰值和有效值等表述正弦交流电特征的物理量.2.能利用交流电的有效值进行计算.难点：利用等效的思想，得到交流电的有效值.<教法学法>：讲授法<教学用具>：多媒体设备<教学过程>：周期与频率结合交变电流的定义，发现交变电流的周期性。
回顾已学知识中的周期性运动：圆周运动。
将线圈匀速转动过程与正弦交变电流的i-t 图像相对应，得出线圈匀速转动的周期与正弦交变电流的周期相同。
【周期和频率的定义】周期：将作一次周期性变化所需要的时间 频率：1秒时间内完成周期性变化的次数 利用1T f =，2πT ω=，得出： m m m 2πsin sin sin 2πe E t E t E ft Tω===指出从公式中可以计算出正弦交变电流的周期与频率。
【对比图中两个交变电流】结论：周期和频率还可以用来描述交变电流变化的快与慢。
进一步对“周期”、“频率”的物理含义深入理解【继续观察正弦交变电流的i-t 图像，找到描绘交变电流的角度】进一步挖掘图像的信息教学环节（三）峰值和瞬时值由“一个周期内，交变电流的数值在一个限定的范围内变化”得出峰值和瞬时值的定义。
交变电流的描述 学历案 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
《交变电流的描述》学历案（第一课时）一、学习主题本课时学习主题为“交变电流的描述”，是高中物理课程中的重要内容之一。
通过本课时的学习，学生将了解交变电流的基本概念、产生原因、描述方法及其在日常生活和工业生产中的应用。
二、学习目标1. 理解交变电流的基本概念，包括交变电流的定义、方向变化规律等。
2. 掌握交变电流的描述方法，包括正弦式交变电流的波形图、有效值等。
3. 了解交变电流的产生原理及其在日常生活和工业生产中的应用。
4. 能够运用所学知识分析简单的交变电流电路，并解决相关问题。
三、评价任务1. 概念理解评价：通过课堂提问和课后小测验，评价学生对交变电流基本概念的理解程度。
2. 知识应用评价：通过作业和课堂讨论，评价学生运用交变电流知识分析问题和解决问题的能力。
3. 学习过程评价：通过观察学生的学习态度、参与课堂活动的积极性等方面，评价学生的学习过程。
四、学习过程1. 导入新课：通过生活实例引入交变电流的概念，如家中使用的交流电等，激发学生的学习兴趣。
2. 新课学习：（1）讲解交变电流的定义、方向变化规律等基本概念。
（2）展示正弦式交变电流的波形图，讲解有效值等描述方法。
（3）分析交变电流的产生原理，介绍其在日常生活和工业生产中的应用。
3. 课堂活动：（1）分组讨论：学生分组讨论交变电流的特点及其应用，并分享观点。
（2）问题解答：教师针对学生在学习中遇到的问题进行解答。
4. 课堂小结：总结本课时的学习内容，强化学生对交变电流基本概念和描述方法的掌握。
五、检测与作业1. 课堂检测：通过课堂小测验，检测学生对交变电流基本概念的理解程度。
2. 作业布置：布置相关练习题，包括交变电流的描述、电路分析等，要求学生独立完成。
3. 作业评价：教师批改作业，评价学生运用交变电流知识分析问题和解决问题的能力。
六、学后反思1. 学生反思：学生应反思自己在学习过程中的表现，包括对交变电流基本概念的理解程度、课堂活动的参与情况等。
3.1交变电流+教学设计+-2023-2024学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
第1课时 3.1《交变电流》1.课时教材分析：课标要求：1、通过实验认识交变电流，知道生产生活中使用的大多是正弦式交变电流，会用图像和公式描述正弦式交变电流。
2、经历建立正弦式交变电流模型、用右手定则和法拉第电磁感应定律推理得出正弦式交变电流方向和大小的规律的过程，体会建立模型与推理分析的思维方法。
3、了解发电机是将机械能转化为电能的装置，各种发电机的区别在于机械能产生的形式不同。
对课程标准的解读为：本条目要求学生了解交变电流的产生原理和交变电流的基本特征，属于了解水平。
学生应该从交流电的产生实验中明确，交流电的产生原理是电磁感应，知道交流电是大小和方向随时间发生周期性变化的电流。
学生能够根据交流电的特征，会用函数表达式来描述交变电流。
本章内容包括交变电流的规律，变压器模型及远距离输电模型，与之前所学内容构成完整的“电磁感应及其应用”体系，有利于培养学生的科学思维。
作为本章的第一节，本节内容既是对之前学习内容的巩固提升，又是为后面交变电流的描述做前期铺垫，是学生把知识从理论层面到应用层面的过渡，有承上启下的作用。
本节课从学生采访的实例反映的社会问题入手，以此创立与本单元知识密切相关的挑战性大任务，并分解为与每一章节相对应的子任务。
在逐层探究过程中提升学生的学科素养。
2.课时学情分析：在之前的教材学习中，学生已经初步了解产生感应电流的条件、感生电动势和动生电动势公式、也会用法拉第电磁感应定律和右手定则来判定电流的方向。
但对于在实际电路中具体分析上述知识的能力尚且不足，也不能把上述知识形成体系、综合处理解决问题，因此需要教师在教学中要加以引导。
3.课时学习重点：1、直流和交流的概念。
2、对特殊位置进行进行定性分析，得到交变电流的规律。
3、通过对一般位置的推导，能定量得到电动势瞬时值的表达式。
4.课时学习难点：对一般位置定量计算电动势的表达式。
5.课时学习目标：核心知识素养:交变电流的特征和规律物理观念:通过对交变电流的认识,深化物质观念；了解发电机工作过程中的能量转化科学思维:经历建立正弦式交变电流模型、用右手定则和法拉第电磁感应定律推理正弦式交变电流方向和大小的规律的过程,体会建立模型与推理分析的思维方法科学探究:分析发电机电动势的过程中经历从特殊到一般的探究过程，并能基于结果分析模拟发电机发电图像不是正弦的原因。
人教版选择性必修第二册-3.1交变电流-教案
2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第二册3.1交变电流教案一、知识与技能1、理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。
2、掌握交变电流的变化规律及表示方法。
3、理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。
二、过程与方法1、通过分析交变电流的产生过程，让学生经历从生活实例到物理模型建立的过程，学会建立物理模型的方法并激发学生学习的积极性和主动性。
2、经历对交变电流的变化规律的探究过程，加深领悟用图像描述电流变化的方法。
三、情感态度与价值观1、通过分析交变电流的产生过程，培养学生的观察能力、空间想象能力以及将立体图转化为平面图的能力。
2、根据法拉第电磁感应定律探究交变电流的变化规律，培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。
1、交变电流的产生过程的物理分析。
（重点）2、交变电流的变化规律的探究。
（重点）3、交变电流的产生原理的理解。
（难点）4、交变电流的变化规律的理解及应用。
（难点）多媒体课件一、导入新课：【演示】用示波器或电压传感器先观察用干电池供电时电压的波形，再观察用学生电源交流挡供电时电压的波形。
这两种波形各有什么特点呢？【教师讲解】在显示屏上显示的电压（或电流）随时间变化的图像，在电工技术和电子技术中常常叫作波形图，从波形图上可以很清楚地看到电流的大小和方向的变化，我们把电压、电流的大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流。
本节课我们主要学习正弦式交变电流。
二、讲授新课：1、交变电流【教师提问】干电池供电的波形图和学生电源交流挡供电的波形图有何不同？【学生回答】干电池供电的波形图中，电流（电压）不随时间而变化；交流电源供电的波形图中，电流（电压）随时间做周期性变化。
【教师总结】（1）交变电流：电压、电流的大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流。
（2）恒定电流：电压、电流的大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。
（3）直流：方向不随时间变化的电流称为直流。
高中新教材物理课件选择性必修第二册第章交变电流
汇报人：XX 20XX-01-23
目 录
• 交变电流基本概念 • 电阻、电感和电容对交变电流作用 • 变压器原理及应用 • 远距离输电与高压输电技术 • 日常生活中交变电流现象解释 • 实验：测量交变电流参数和波形图绘制
01 交变电流基本概 念
交变电流定义及特点
缺点
需要建设大量的输电线路和变电站 ，投资成本高；输电线路容易受到 自然灾害等不可控因素的影响，运 行维护成本高。
高压输电技术发展历程
初期阶段
现阶段
20世纪初，高压输电技术开始得到应 用，但当时主要采用直流输电方式， 电压等级较低。
目前，特高压交流输电和直流输电技 术已经成为远距离输电的主要方式， 具有输电容量大、距离远、损耗小等 优点。
电容对交变电流作用
储存电能
电容是一种储存电能的元件，当交变电流通过电容时，它会 在极板间储存电荷并产生电场。因此，电容对交变电流的阻 碍作用与频率有关，频率越高，阻碍作用越弱。
消耗有功功率
与电感不同，电容在交变电流中会消耗有功功率，即它会真 正消耗电能并将其转化为其他形式的能量（如热能）。有功 功率的消耗会导致电网的效率下降，因此需要采取措施来减 少电容的有功功率消耗。
02 电阻、电感和电 容对交变电流作 用
电阻对交变电流作用
阻碍电流
电阻是指导体对电流的阻碍作用，在交变电流中同样存在。电阻越大，对电流 的阻碍作用越强，电流通过导体时产生的热量也越多。
不消耗电能
虽然电阻会阻碍电流并产生热量，但它不会像电感或电容那样消耗电能。在交 变电流中，电阻只是将电能转化为热能，而不会改变电流的频率或幅度。
和电器。
使用符合安全标准的电器和 电线，不乱接乱拉电线，避
高中物理(新人教版)选择性必修2：交变电流【精品课件】
思考：若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，则负载两端的电 压u、流过的电流i随时间变化的规律是怎样的？
• 流过负载的电流：
i e Em sin t Im sin t，其中Im Em
Rr Rr
Rr
• 负载两端电压：
u R e R Em sin t Um sin t,其中Um R Em
• 线圈在甲图位置是否有感应电流？ • 线圈在乙图位置是否有感应电流？
• 在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ 由B→A
•
×
• 线圈在丙图位置是否有感应电流？ • 线圈在丁图位置是否有感应电流？
• 在线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？ 由A→B
•
×
× ×
思考：线圈转到什么位置时线圈中没有电流？转到什么位置时线圈中电流最大？
【答案】BD【解析】直流电的特征是电流方向不变，交流电的特征是电流方向周 期性改变。另外交变电流不一定都是正弦式电流或余弦式电流。故A、C错误，B、 D正确。
例2．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产 生了交变电流，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，各边不切割磁感线
• •
中性面：与磁感线垂直的平面
• 线圈经过中性面时，穿过线圈的磁通量最 大，感应电动势为零，感应电流为零
• 线圈每经过中性面一次，交流电方向改变 一次，线圈每转动一周（交流电的一个周 期） ，两次经过中性面，交流电的方向 改变两次。
中性面的垂面
× ×
22人教版高中物理新教材选择性必修第2册--第1节 交变电流
2.认识中性面
（1）中性面：线圈在磁场转动的过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面。
（2）中性面的特点：
①线圈中通过的磁通量最大，即 = 。
②此时磁通量的变化率最小，感应电动势最小，均为零，即 = 0 。
③每经过一次中性面，闭合回路中的电流方向就改变一次。
探究点一
交变电流的产生
把两个发光颜色不同的发光二极管并联（两者正、负极的方向不同），然后
提示
在线圈由图3转到图4所示位置过程中， 边中电流方向由 向 。
5. 线圈在磁场中转动一周，电流方向改变几次？
提示 线圈每经过一次中性面，线圈中电流方向改变一次，所以线圈在磁场
中转动一周，电流方向改变2次。
1.交变电流的产生条件
（1）匀强磁场。
（2）线圈匀速转动。
（3）线圈的转轴垂直于磁场方向。
是正弦式交变电流吗？为什么按余弦规律变化？
提示 是正弦式交变电流，从线圈垂直于中性面的位置开始计时，电流按余
弦规律变化。
要点四
交流发电机
发电机的转子由蒸汽轮机、水轮机等带动。蒸汽轮机、水轮机等将________
⑥
机械能
传递给发电机，发电机将机械能转化为电能，输送给外电路。
⑥ 传递给发电机的机械能的主要来源有哪些？
sin =
sin
4. 边产生的感应电动势为 = ___________________________，
边
2
sin =
sin
产生的感应电动势为 = ______________________。
2
sin
5. 若线圈为 匝，则整个线圈产生的感应电动势为 = _______________。
人教版(2019)物理选择性必修2(教案)交变电流的描述
（2）交变电流的描述方法（5分钟）
-讲解相位差、有效值等描述交变电流的参数。
-通过图示和实例，让学生直观理解交变电流的描述方法。
（3）交变电流功率计算（5分钟）
-讲解交变电流功率的计算方法。
-结合实际案例，让学生掌握交变电流功率的计算。
3.巩固练习（10分钟）
5.教师评价与反馈：针对学生在课堂、讨论、测试和作业中的表现，给予及时的反馈和指导，指出学生的不足之处，鼓励优秀表现，帮助学生不断提高。
具体评价与反馈内容：
1.课堂表现：学生对交变电流的基本概念、描述方法等能积极提问，课堂气氛活跃，表明学生对新知识有较高的兴趣和求知欲。
2.小组讨论成果展示：学生在讨论中能提出有见地的观点，成果展示清晰，表明学生具备一定的合作探究能力。
拓展与延伸
1.拓展阅读材料：
-《电磁பைடு நூலகம்原理与应用》中关于交变电流的产生、传输与分配的章节。
-《电气工程基础》中关于交流电机原理及其应用的章节。
-《生活中的物理》中关于交变电流在家庭电器中的应用实例。
2.课后自主学习和探究：
-研究交变电流的发电原理，了解不同类型的发电站是如何产生交变电流的。
-探究交变电流在传输过程中的损耗，以及如何提高传输效率。
例题2：
题目：一个电阻为10Ω的负载接在峰值电压为20V的交流电源上，求该负载上的功率。
解答：有效值U =峰值电压/ √2 = 20V / √2 ≈ 14.14V
功率P = U² / R = (14.14V)² / 10Ω ≈ 20W
例题3：
题目：一个交流电的周期为0.02s，求其频率。
解答：频率f = 1 /周期T = 1 / 0.02s = 50Hz
3.1 交变电流(教学设计)高二物理(人教版2019选择性必修第二册)
3.1 交变电流教学设计你知道下图中仿佛由天际而来，向天际而去的输电线始于哪里，最终又输送到哪里吗？始于：发电厂、变电站输送到：乡村、工厂... ...你知道发电厂发电机利用什么原理发出来的电？它具有哪些特点？交流发电机组成发电机的两部分中一部分不动（叫定子），另一部分绕着轴线做匀速转动（叫转子）便可以发出电来。
你能用已学知识解释以下交流发电机的工作原理吗？它产生的电流有什么特点？二、交变电流的产生（一）交流发电机示意图（二）交流电的产生原理请判断出下列四个位置时电流方向？并总结这样的发电机在匀速转动过程中产生电流方向有什么特点？电流方向具有周期性变化的特点。
设磁感应强度是B，AB、CD长为l，AD、BC宽为d，线圈匀速转动的角速度是ω，设t＝0时线圈所在平面与磁场反向刚好垂直，则t=t时刻线圈产生的电动势为多少？①线圈与中性面的夹角是多少？认识交变电流示意图。
尝试判断出四个时刻的电流方向。
按照六步提示分步推导出交变电流的大小表达式。
知道结构为后面的内容做好准备。
回顾旧知，得出新知识从所学知识上逐步分析得出交变电流的产生。
K A FELDC B方向不随时间变化的电流叫做直流电，简称直流(DC)。
（三）正弦式交变电流的变化规律正弦式交变电流是怎样产生的？当线圈绕着与匀强磁场方向垂直的轴线匀速转动，就会产生正弦式交变电流。
电动势的最大值为多少？当电动势最大时线圈处于什么位置时？电动势为0时，线圈又处于什么位置。
电动势最大时：NBS=Em电动势为0时：中性面若电路中的负载为纯电阻电路时，负载两端的电压和流过的电流变化规律如何？t I t R NBS R e i m ωωωsin sin ===tU t R I R i u m m ωωsin sin ===负载两端的电压和流过的电流也按正弦规律变化其中U m 、 I m 分别叫电压和电流的最大值，也叫峰值。
而u 、i 则是相应的物理量的瞬时值。
以上表达形式是不是什么情况下都成立？若线圈从中性面的垂面（峰值面）开始计时，在t 时刻线圈中的感应电动势是多少？m e =NBS ωcos ωt =E cos ωt另一种推导方式：m πe =NBS ωsin(ωt +)=E cos ωt 2负载两端电压变化规律：流过负载的电流变化规律：说明：物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流(本质规律都相同)统称为正弦式交流电cos m u U tω=cos m i I tω=第1节交变电流。
3.1交变电流 (教学设计)-高中物理人教版(2019)选择性必修第二册
如图所示与二极管连接，注意观察二极管发光情况。
当线框快速转动时，观察到什么现象?做出总结：电流大小和方向随时间发生周期性变化的电流叫交变电流简称“交流”同时引出直流电、恒定电流的概念，并进行区别。
变化，这样的电流叫做“交变电流”简称“交流”。
2、直流电的定义：不随时间变化的电流称为“直流”。
3、恒定电流的定义：和不随时间变化的电流称为“恒定电流”。
图中属于交流电的是，属于直流电的是，属于恒定电流的是教师活动2把两个发光颜色不同的发光二极管"并联，注意使两者正、负极的方向不同，然后连接到教学用发电机的两端。
转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动。
观察发光二极管的发光情况。
将手摇式发电机与定值电阻、电流表串联。
学生活动2两个二极管会交替发光解释：发电机产生的交流电电流方向在不断变化。
（1）线圈在甲图位置是否有感应电流？（无）（2）线圈在乙图位置是否有感应电流？引导学生反思：让线框从如图所示的中性面开始沿逆时针方向转动；引导学生思考以下问题（有且最大）（3）在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？（由B→A）活动意图说明通过各种情况的实验，让学生认识产生感应电流的情况环节三：教的活动3 （1）手摇式发电机快速转动时二极管交替闪烁。
（2）线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。
（3）两个特殊位置的各物理量特征。
学的活动3两个特殊位置的各物理量特征。
名称 中性面 中性面的垂面 位置 线圈平面与磁场垂直 线面平面与磁场平行 磁通量 最大 零 磁通量的变化率零 最大 感应电动势 零最大线圈边框切割磁感线的有效速度 零 最大感应电流 零 最大 电流方向改变不变活动意图说明通过对不同位置的认识，理解磁场中相关物理量的变化，通过观测，得到结论：线圈转动一周过程中，感应电流的变化规律。
7.板书设计理想演示手摇式发电机手摇式发电机快速转动时二极管交替闪烁。
内容(或定义)电流大小和方向随时间发生周期性变化的电流叫交变电流简称“交流”线圈转动一周，感应电流的方向改变两次矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产生的交变电流按照正弦函数的规律变化——正弦式交流电8.作业与拓展学习设计当线圈的匝数为n ，从中性面开始转动，感应电动势的瞬时值为 t nBS e ωωsin = ，峰值为。
3.1交变电流教学设计-2023-2024学年高二下学期物理教科版(2019)选择性必修第二册
2.鼓励学生进行课后自主学习和探究
-课后自主学习任务1：阅读拓展阅读材料，对交流电的产生、传输、变换、测量和应用等内容进行深入了解。
-课后自主学习任务2：结合拓展阅读材料，探究交流电在日常生活和工业中的应用实例，了解交流电对社会的贡献。
-课后自主学习任务3：以小组为单位，选择一个与交流电相关的实际问题，进行调研和分析，提出解决方案。
本节课的内容是学生对交流电的基础认识，为后续学习交流电的计算和应用打下基础。在教学过程中，应注重学生对基本概念的理解，并通过实验和生活实例，帮助学生更好地理解和掌握知识。同时，要注意与之前所学直流电的知识进行对比，使学生能够更全面地掌握电流的性质。
核心素养目标
本节课旨在培养学生的物理核心素养，主要包括科学思维、科学探究和科学态度三个方面。通过学习交变电流的基本概念，学生将能够运用科学思维对交流电的性质进行分析和理解，掌握交流电的描述方法。在实验和实例分析过程中，学生将运用科学探究方法，通过观察、实验和数据分析，深入理解交变电流的特点和规律。同时，学生将培养科学态度，对物理现象保持好奇心和探索精神，勇于提出问题并积极寻找答案。通过本节课的学习，学生将能够建立起对交流电的初步认识，并为后续学习交流电的计算和应用打下基础。
1.课前自主探索
教师活动：
-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。
-设计预习问题：围绕“交变电流”课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。
-监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。
学生活动：
4.作业完成情况：通过批改学生作业，了解他们对课堂所学知识的巩固情况，以及对拓展学习内容的掌握程度。
2 交变电流的描述-人教版高中物理选择性必修 第二册(2019版)教案
2 交变电流的描述-人教版高中物理选择性必修第二册（2019版）教案知识要点•交流电的概念•交变电压的描述•动力电费的计算•电流的频率、周期、有效值等概念教学目标1.理解交流电的概念和特性2.掌握交变电压的描述方法和计算方式3.能够计算动力电费4.熟悉电流的频率、周期、有效值等概念，了解它们的物理意义教学重难点1.交变电压的描述方法和计算方式2.动力电费的计算教学准备1.讲台、黑板、笔、教具2.实验仪器和材料：电压表、电流表、万用表等教学过程1. 交流电的概念交流电的特点是电压和电流方向以一定的规律周期性的改变，交替出现正负向，即电流的大小方向发生周期性变化。
2. 交变电压的描述交变电压指电压大小和方向都是交替出现的，即周期性变化的电压。
交变电压可以用正弦函数来描述，即：$$U=U_m\\sin(\\omega t+\\phi)$$其中，U m表示交变电压的最大值，也称为峰值；$\\omega$表示角频率，单位为弧度/秒；t表示时间，单位为秒；$\\phi$表示相位，单位为弧度。
应用普通物理学和粒速度流理论，电流可以分解为两个分量的叠加。
一个是交变的分量，它的大小和相位随高压交变，而另一个则是与高压完全同步的直流分量。
3. 动力电费的计算动力电费是指所消耗电能的总费用。
在交流电路中，如果电阻值为R，电流的频率为f，交变电压的峰值为U m，则交变电压下的电力消耗为：$$P=\\frac{U_m^2}{2R}$$动力电费的计算公式为：C=Pt=I2Rt其中，t表示使用时间，单位为小时。
4. 电流的频率、周期、有效值等概念在交流电路中，电流的频率f表示电流周期性变化的次数，单位为赫兹(Hz)，即每秒变化的次数。
电流的周期T表示电流一次完整的周期所用的时间，即电流从一个方向经过过零点再到达峰值再到达另一个方向所需的时间。
电流的有效值$I_{\\rm RMS}$表示在一个周期内平均值，也就是交流电的电压或电流源使得在同等功率下，它所产生的能量与相应数值的直流电相匹配的大小。
3.1 交变电流 教学设计 -2023年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
3.1《交变电流》教学设计一、教学目标物理观念1.理解交变电流的产生原理，知道中性面和峰值面。
2.理解交变电流的瞬时值和最大值含义。
科学思维1.掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。
2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。
3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。
科学探究经历与理论推导交变电流瞬时值表达式的过程，理解瞬时值与峰值之间的关系科学态度与社会责任1.感受交变电流在生活、生产中的广泛运用，激发学生学习的热情．3.体会数学函数与图象在物理知识上广泛运用，感受运用数学知识在推导物理规律过程中所带来的愉悦感二、教学重点运用电磁感应的基本知识，分析交变电流的产生过程，掌握交变电流的产生及变化规律。
三、教学难点理解正弦式交流电的图像及表达式，交变电流的产生过程及其规律与特点。
四、教学准备手摇发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、演示电流表、自制线圈等。
五、教学过程新课导入通过上一章的学习，我们知道当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，在闭合回路中会产生感应电流，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，也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。
新课教学［板书］§5—１交变电流（一）直流电流和交变电流［演示实验］实验1：用干电池给电流表供电，观察指针的偏转情况。
实验2：用手摇交流发电机给电流表供电，观察指针的偏转情况。
实验3：用示波器显示交流电的波形图和直流电的波形图。
［板书（投影）］：一、交变电流1.直流电流：方向不随时间变化的电流，间称直流（DC ）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，简称交流（AC ）举例：家庭电路中的电流．（说明交变电流是生活中常见的）【典例分析】例1.下列表示交变电流的有（ ）探究交变电流的产生原理探究1：交变电流是如可产生的呢？首先我们来观察一下交流发电机的示意图（见教材P32—图5.1-3） 结构：形成磁场的磁极、矩形线圈、金属滑环、电刷［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） ［问题4］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5］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？I０ t I ０t［问题6］线圈在什么位置时没有电流？在什么位置时电流最大？［问题7］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．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。
2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第3章第1节交变电流(第一课)课件
O甲
乙丙丁源自甲t做一做
1.有人说，在图3.1-3中，线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中的感应 电动势最大；线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为0，因而感应电动势为0。这种说 法对不对？为什么？
做一做
2.下列各情况中，线圈都以角速度ω绕图中的转动轴匀速转动，能产生交变电流的是哪些？请简述理由。
课堂小结
1.交变电流的概念
电动势、电流、电压大小和方向随时间做周期性变化，这样的电流叫作交变电流。
2.探究交变电流的产生过程
线圈在匀强磁场中匀速转动。
1.在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中，AB 边 中电流向哪个方向流动？ CD边中电流向哪个方向流 动？
2.在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB 边 中电流向哪个方向流动？
中性面：线圈与磁场方向垂直的平面。 线圈每次经过中性面时电流方向改变一次。
定性画出感应电动势随时间的变化曲线
电流从E经过负载流向F的方向记为正
演示实验
观察演示实验，二极管发光情况如何？
二、交变电流的产生
ABCD——线圈 K、L——圆环 E、 F——电刷
分步探究
1.在线圈转动的过程中，哪些边会产生感应电动势？
分步探究
2.在线圈由甲图转到乙图所示位置的过程中，AB 边中电流向哪个方向流动？CD边中电流向哪个方 向流动？
分步探究
3.在线圈由丙图转到丁图所示位置的过程中，AB 边中电流向哪个方向流动？
交变电流（第一课时）
在显示屏上显示的电压（或电流）随时间变化 的图像，在电工技术和电子技术中常常叫作波 形图。
一、交变电流
很多用电器中的电流、电压大小和方向也随时间做周期性变化，这 样的电流叫作交变电流（alternating current， AC），简称交流。
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四、交流发电机 1．分类：电枢转动，磁极不动的发电机，叫作__旋__转__电__枢__式____发电机。 如果磁极转动，电枢不动，线圈中同样会产生感应电动势，这种发电机叫 作_旋__转__磁__极__式__发电机。
2．转子和定子：不论哪种发电机，___转__动__________的部分都叫转子， __不__动__的_____部分都叫定子。
思维辨析
(1)线圈转一周有两次经过中性面，每转一周电流方向改变一次。 ( × )
(2)当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大。
(×)
(3)交流电源没有正负极之分。
(√ )
(4)交流电是指按正弦规律变化的电流。
(× )
(5)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生的交流电是正弦式交变电流。
(6)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关。
【针对训练】 1．演示交变电流产生的装置图如图所示，关于这个实验的说法正确的是
()
A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次 B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C．图示位置 ab 边的感应电流方向为 a→b D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量的变化率为 0
解析：选 C。线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化的交 变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过 中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次。线圈处于图示位置时， ab 边向右运动，由右手定则，ab 边的感应电流方向为 a→b；线圈平面与 磁场方向平行时，ab、cd 边垂直切割磁感线，线圈产生的感应电动势最大， 也可以这样认为，当线圈处于图示竖直位置时，磁通量为 0，但磁通量的 变化率最大。
2.(多选)如图所示，一面积为 S 的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能在线圈
中产生交变电流的是
()
A．将线圈水平向右匀速拉出磁场 B．使线圈以 OO′为轴匀速转动 C．使线圈以 ab 为轴匀速转动 D．磁场以 B＝B0sin ωt 规律变化
解析：选 BCD。将线圈向右匀速拉出磁场的过程中磁通量匀速减小，因 此产生的感应电流大小不变，A 错误；线圈绕垂直于磁感线方向的轴转动 时磁通量发生周期性变化，因此产生交变电流，B、C 正确；如果磁感应 强度发生周期性变化，而线圈面积不变，则磁通量也发生周期性变化，产 生交变电流，D 正确。
三、交变电流的变化规律 1．瞬时值表达式：电动势：e＝__E_m_s_i_n_ω__t __，电压：u＝__U_m_s_i_n_ω__t __， 电流 i＝__I_m_s_in__ω_t___。 2．峰值：表达式中的 Em、Um、Im 分别为电动势、电压和电流可能达到 的__最__大_______值，也叫峰值。
D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为 0
[解析] 线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量 最大，但此时切割磁感线的两边的速度方向与磁感线平行，即不切割磁感 线，所以感应电动势等于 0，此时穿过线框的磁通量的变化率也等于 0， 感应电动势或感应电流的方向也就在此时发生变化。线框垂直于中性面 时，穿过线框的磁通量为 0，但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割 速度最大，所以感应电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化 率最大，故 C、D 正确。 [答案] CD
第三章 交变电流
第1节 交变电流
物理
01
预习导学 新知探究
02
多维课堂 师生互动
03
课后达标 巩固落实
学习目标
1.知道交变电流、直流的概念。 2．掌握交变电流的产生和变化规律。(难点) 3．知道交变电流的峰值、瞬时值的含义。
核心素养形成脉络
一、交变电流 1．交变电流：____大__小_____和__方__向_______随时间做周期性变化的电流叫
丙→丁
A→B→C→D
丁→甲
A→B→C→D
中性面(S⊥B 位置，如图中的甲、丙)电流 i 为 0。垂直于中性面位置(S∥B
位置，如图中的乙、丁)电流 i 最大。
【核心深化】 中性面、垂直于中性面的位置的特性比较
中性面
垂直于中性面的位置
图示
位置 磁通量 磁通量变化率 感应电动势 感应电流 电流方向
中性面 线圈平面与磁场垂直
作交变电流，简称交流。 2．直流：___方__向______不随时间变化的电流称为直流。 二、交变电流的产生
1．产生方法 闭合线圈在___匀__强______磁场中绕__垂__直__于__磁__场___的轴匀速转动。
2．过程分析，如图所示。 3．中性面：线圈平面与磁场___垂__直______的位置。
最大 0 0 0
改变
垂直于中性面的位置 线圈平面与磁场平行
0 最大 最大 最大 不变
【典题例析】
(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时
产生了交变电流，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 0 时，线框中的感应电动势也为 0
C．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次
(√ ) ( ×)
深度思考 (1)线圈在中性面时，磁通量、感应电动势、感应电流具有怎样的特点？ (2)交变电流的大小是否一定变化？ 提示：(1)线圈平面与磁场垂直的位置，即为中性面位置，在此位置磁通量 最大，线圈的感应电动势和感应电流为 0。 (2)交变电流的大小不一定变化，如方形波电流，交变电流与直流电的最大 区别是电流方向发生周期性的变化。
交变电流的变化规律 问题导引 1．从不同位置开始计时，交变电流的最大值和瞬时值是否相同？ 2．线圈在磁场中转动，转至如图所示位置时，哪些边上产生感应电动势？
[要点提示] 1.从不同位置开始计时，交变电流的最大值是相同的，瞬时值不同。 2．AD、BC 边产生感应电动势。
交变电流的产生
问题导引 假定线圈绕 OO′轴沿逆时针方向匀速 转动，如图甲至丁所示，在四个过程 中线圈中的电流方向是怎样的？转到 什么位置时线圈中没有电流？转到什 么位置时线圈中电流最大？
[要点提示] 在四个过程中线圈中的电流方向如下表所示。
转动过程
电流向
甲→乙
D→C→B→A
乙→丙
D→C→B→A