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

第三章 交变电流 第1节 交变电流 教学设计 课型 新授课 课时 2 主备人 授课人 学习目标 1、学生通过实验认识交变电流，知道交变电流和直流电的区别。 2、学生知道生产生活使用的大多是正弦交变电流，会用图像和公式描述正弦交变电流。 3、学生经历建立正弦交变电流的模型，会用右手定则和法拉第电磁感应定律推理分析正弦交变电流的方向和大小，体会建立模型与推理分析的思维方法。 4、学生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。 学习重点 运用电磁感应知识分析交流发电机产生交变电流的过程 学习难点 建构交流发电机模型，推理分析交变电流的方向和大小 学情分析 从知识层面，学生已经学习并熟悉电磁感应原理，包括用楞次定律判断电流方向，导体棒切割模型计算电动势。学生已经学习了导数知识，对变化量和变化率知识理解更加深刻。学生理解磁通量的含义，当磁感线不垂直穿过时，会分解磁场求和闭合回路平面垂直的磁场分量。这些知识的具备能够让学生判断交流发电机电流方向和计算电动势大小。但学生对这些知识的熟练运用仍发展不足，对几何关系分析不熟练，教师要注意对学生指导。交流发电机模型是在三维空间中的模型，学生擅长处理二维平面图，教师要对学生详细指导，演示如何从三维立体图转换为二维图。高二学生逻辑思维和推理能力有所发展，但学生仍习惯于直观思维，偏爱可视化分析。教学时利用仿真软件模拟交流发电机，并用书籍等实物模拟线圈绕轴转动，帮助学生建立模型，判断电流方向。 核心素养 物理观念∶知道交流电产生过程、以及交流电的瞬时值的表达式并能够解决相关问题。 科学思维∶通过交变电流瞬时值的推导，体会物理模型建立在物理规律形成中的作用。 科学探究：通过对交变电流产生过程及变化规律的探究，尝试用科学探究及数学分析的方法研究物理问题，认识数学工具在物理学中的应用。 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。 核心知识 交变电流的产生，交变电流的变化规律 教学内容及教师活动设计 学生活动设计 二次备课 环节一：新课导入 公路旁、旷野上，坚实的钢架托着、吊着粗大的金属线，仿佛由天际而来，向天际而去…… 这些由发电厂、变电站而来的输电线，将电能输送到乡村、工厂，输送到千家万户。电，每时每刻都在为人类作着巨大的贡献。 来自发电厂的电有什么特性?我们怎样才能更好地利用它?这一章我们就来学习与此相关的内容。 环节二：新课教学 （一）视频播放：用电压传感器观察直流电压和交流电压的波形 （二）视频播放：观察交变电流的方向 （三）总结直流电和交流电的区别 一、交变电路 1、交变电流：大小和方向随时间做周期性变化的电流。 2、直流电：方向不随时间变化的电流。 3、恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流。 思考与讨论：手摇发电机为什么会产生交变电流？ 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？ 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？ 线圈转到什么位置时线圈中没有电流？ 线圈转到什么位置时线圈中电流最大？ 我们可以研究几个特殊位置，将立体图转化为平面图： 教师分析甲图，介绍中性面和中性面垂面的特点，以及立体图和平面图。 二、交流电的产生 1、中性面：B⊥S Φ最大e=o 2、垂直中性面：B∥S Φ=0 思考：在磁感应强度为B的匀强磁场中，矩形线圈AB边长为L1，BC边长为L2，逆时针绕垂直于磁场的轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经时间t，线圈中的感应电动势是多少？ 思考：如果从中性面的垂面开始计时，经时间t，线圈中的感应电动势又会是多少呢？ 三、交变电流的变化规律 1、从中性面开始计时： 2 2、从与中性面垂直的位置（峰值面）开始计时： 四、交流发电机 阅读教材“交流发电机”内容，解决以下问题： 1.旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机有何不同？ 2.转子和定子是什么含义？ 3.旋转磁极式发电机有何优势？ 4.交流发电机中的能量是如何转化的？ 观察：直流电和交流电波形图的特点 现象：直流电压的波形是一条直线，说明直流电压的大小和方向不随时间变化，交流电压的波形是一条正弦曲线，说明交流电压的大小和方向随时间周期性变化。 观察：二极管交替发光的原因 现象：观察到两个极性不同的二极管交替发光，说明交变电流的方向不断变化。 分组讨论：课本51页的问题 学生讨论并回答问题。 1、线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 2、在线圈转动的过程中，AB、CD边切割磁感线，产生感应电动势。 3、研究一周