2019-2020年高中物理 5.1《交變電流的產(chǎn)生》教案 新人教版選修3-2.doc
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2019-2020年高中物理 5.1《交變電流的產(chǎn)生》教案 新人教版選修3-2 教學(xué)目的：l、交變電流的產(chǎn)生即變化規(guī)律。 2、會(huì)用公式和圖像表示交變電流。 3、培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退季S能力。 教學(xué)準(zhǔn)備：交流發(fā)電機(jī)模型、演示電流表、 教學(xué)過(guò)程： 一、知識(shí)回顧 教 師：如何產(chǎn)生感應(yīng)電流？ 請(qǐng)運(yùn)用電磁感應(yīng)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電機(jī)模型。 學(xué)生設(shè)計(jì)：讓矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。 二、新課教學(xué)： 1、交變電流的產(chǎn)生 [演示1]：出示手搖發(fā)電機(jī)模型，并連接演示電流表 當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表的指針隨著線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)而擺動(dòng)，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周指針左右擺動(dòng)一次。 表 明：電流強(qiáng)度的大小和方向都做周期性的變化，這種電流叫交流電。 2、交變電流的變化規(guī)律 [演示2]：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的四個(gè)過(guò)程 分 析：線圈bc、da始終在平行磁感線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，因而不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，只起導(dǎo)線作用。 （1）線圈平面垂直于磁感線（a圖），ab、cd邊此時(shí)速度方向與磁感線平行，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，沒(méi)有感應(yīng)電流。 教師強(qiáng)調(diào)指出：這時(shí)線圈平面所處的位置叫中性面。 中性面的特點(diǎn)：線圈平面與磁感線垂直，磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小為零，感應(yīng)電流為零。 （2）當(dāng)線圈平面逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)900時(shí)（b圖），即線圈平面與磁感線平行時(shí)，ab、cd邊的線速度方向都跟磁感線垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，線圈中的感應(yīng)電流也最大。 （3）再轉(zhuǎn)過(guò)900時(shí)（c圖），線圈又處于中性面位置，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 （4）當(dāng)線圈再轉(zhuǎn)過(guò)900時(shí)，處于圖d位置，ab、cd邊的瞬時(shí)速度方向，跟線圈經(jīng)過(guò)圖（b）位置時(shí)的速度方向相反，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也跟在（圖b）位置相反。 （5）再轉(zhuǎn)過(guò)900線圈處于起始位置（e圖），與a圖位置相同，線圈中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 小結(jié)：線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次，因此線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變兩次。 提出問(wèn)題：線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小如何變化呢？ 在場(chǎng)強(qiáng)為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，矩形線圈邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，逆時(shí)針繞中軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，從中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t。 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度為v=ωL/2，轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ=ωt， 此時(shí)ab邊線速度v以磁感線的夾角也等于ωt，這時(shí)ab邊中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eab 同理，cd邊切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為ecd： 就整個(gè)線圈來(lái)看，因ab、cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)方向相同，是串聯(lián)，所以 當(dāng)線圈平面跟磁感線平行時(shí)，即ωt=π/2，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值εm=BSω 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e= εmsinωt 可見(jiàn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是按正弦規(guī)律變化的。即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向是以一定的時(shí)間間隔做周期性變化。 當(dāng)線圈跟外電路組成閉合回路時(shí)，設(shè)整個(gè)回路的電阻為R，則電路的感應(yīng)電流的瞬時(shí)值為表達(dá)式 感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式 i=Imsinωt 這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流 3、交流電的圖像 交流電的變化規(guī)律還可以用圖像來(lái)表示，在直角坐標(biāo)系中，橫軸表示線圈平面跟中性面的夾角（或者表示線圈轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間t），縱坐標(biāo)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e（感應(yīng)電流I）。 4、交流發(fā)電機(jī) （1）發(fā)電機(jī)的基本組成： ①用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈（叫電樞）②用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極 （2）發(fā)電機(jī)的基本種類 ①旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)（電樞動(dòng)磁極不動(dòng)）②旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)（磁極動(dòng)電樞不動(dòng)） 無(wú)論哪種發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，不動(dòng)的部分叫定子 例題： 一矩形線圈，面積為s，匝數(shù)為N，在場(chǎng)強(qiáng)為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞著中軸oo’做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸垂直，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到中性面開始計(jì)時(shí)，求： （1）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值？（2）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式？ （3）若線圈中的電阻為R，則線圈中的電流的最大值為多少？（4）線圈中的電流瞬時(shí)表達(dá)式？ 三、課堂練習(xí)： 1、交流電的電流--時(shí)間圖像如圖所示，電流為零的時(shí)刻是 ，這些時(shí)刻線圈與中性面的夾角為 。電流最大的時(shí) ，這時(shí)線圈平面于中性面的夾角為 。 2、對(duì)于正弦交流電，下列說(shuō)法正確的是： （ ） A、 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流大小改變兩次 B、 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流大小不變。 C、 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流大小隨時(shí)改變 D、 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流大小改變四次 3、手搖發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小燈泡為何一閃一閃的呢？ （1）燈泡發(fā)光需要一定的電壓，當(dāng)U定>Um時(shí)，就能使燈泡發(fā)光。 （2）如圖所示，當(dāng)T1下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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