3　粒子的波动性优秀教学设计说课稿

课

题：《交变电流的产生与描述》高考复习

建昌高中 物理 李红

考试说明要求

内容

1.

交流发电机及其产生正弦式电流的原理. 2.

正弦式电流的图像和三角函数表达. 3.

最大值与有效值. 4.

周期与频率

知识内容分析

交变电流的理论基础在上一章法拉第电磁感应定律，交变电流内容实际上是电磁感应现象的应用，但是这部分知识概念多，空间关系复杂，推理能力和数学能力要求比较高。

2010年至2016年北京高考考查情况

2012年北京高考15题：本题考查了交变电流的有效值。

15．一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为P．如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为

要求

Ⅱ

2A．5V

B．52V

C．10V

D．102V 2016年北京高考21题：本题考查了打点计时器的电源。

②除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是

。

A．交流电源

B．刻度尺

C．天平（含砝码）

教学重点和难点分析

教学重点：

交变电流的描述

教学难点：

交变电流的产生原理

教学方法

实验教学与讨论教学

教学过程

教学环节

展示考试说明

师生活动

设计意图

媒体应用

复习目标

体展示

教师：从今天开始，我们就要复习交变电流这一章节。明确本章的多媒我们先明确高考对于这部分知识的要求。

构建知识框架

教师：我们学习交变电流这部分内容时，主要是回答明确本章知多媒这样的三个问题。你要理解交变电流是如何产生的？识逻辑，明体展所以我们的高考说明中“交流发电机及其产生正弦式确本节课的示

电流的原理”就是回答这个问题的。你还要会用物理复习目标。

量来描述交变电流。考试说明中“正弦式电流的图像和三角函数表达.最大值与有效值.周期与频率”就是回答这个问题的。最后要回答交变电流有哪些应用？我今天就共同来回答前两个问题。正弦交流电的产生与描述。

学生：构建知识体系

什么是交教师：要回答正弦交流电的产生与描述，我们要先明具体的概念多媒解释，限定体展示

教师：大小和方向都不随时间变化的电流，

我们称为恒定电流。类似于蓄电池，干电池产生的电

流就是恒定电流。

通过老师的介绍，知道交变电流随教师：学生电源直流档产生的电流就是通过对交流进行整流后形成的直流。

时间变化是多样的，而且交变电流在生活中有教师：我们的电子示波器中用来扫描的信号就是这类像锯齿一样的电流。

多种应用，给学生更多的事实经验。

教师：激光通讯用来载波的是这类电流。

练习1：请你判断几个示波器上观察到的几种电压波学习主题

形，哪种是交变电流？

变电流？

确什么是交变电流？

教师：电子计算机中采用的信号是这类像矩形一样的电流。

教师：电流随时间按正弦函数规律变化的交变电流称为正弦交变电流。我们的市电就是这类正弦交变电流。

如何描述一个正弦教师：对于一个正弦函数它的数学表达式是什么？

学生：y=Asinwt【教师副板书】

知识回顾

多媒体展数据采集

交流电？

学生电源的交流档，对外输出的就是正弦交流电。我验证与检测

示与用一个电压传感器检测一下学生电源输出的电压是

否会随时间按正弦变化？

【实验】采集学生电源输出的电压。

采集出学生电源的路端电压随时间的变化图像：

教师：请你用你学过的物理量去描述2V档产生的交变电流。

学生：最大值为2.769V，最小值为-2.769V，周期为0.02s，频率为50Hz。有效值是2V。瞬时值的表达式为u=2.791sin100πt（V）【瞬时值表达式可能答不出来】

若答不出来，教师：这个图像的数学表达式是什么？

教师总结：

周期和频率

就是表征变化快慢的物理量。

学生电源2v交流电做一次周期性变化所需的时间为0.02s，则0.02s就称为学生电源2V交流电的周期。

学生电源2V交流电在1s时间内，完成周期性变化的次数是50次，我们就把50Hz称为学生电源2V用一个具体的实例帮助学生回忆交变电流描述的物理量

交流电的频率。周期和频率的关系是T=1/f。

（音频振荡器的频率范围为20Hz—20kHz，中央人知识储备，民广播电台第一套节目的频率采用640kHz，八频道的不需要给学图像载频为184.25MHz，伴音载频190.75MHz，我国生解释

第一颗人造地球卫星的信号频率为20.009MHz。）这

些是查找到的不同交变电流的频率，不打算给学生

说。

峰值：

最小值只比最大值多了一个符号，表示电压的方

向改变。最大值与最小值的绝对值2.769V则称为峰

值。它表示了这个交变电流在一个周期内电压所能达

到的最大值。

有效值：

如果交流电与某一直流电通过同一电阻，在相同

时间内产生的热量相等，则这个直流电的电流和电压

值，就分别称为相应交流电的电流和电压的有效值。

是指这一交流电通过电阻时产生的焦耳热与数值

多大的直流电相当。【选用《电磁学》第三版中的描利用理论会述】

计算真实的正弦交流电的有效值等于峰值的1/√2.即是峰值实例。

的70%左右。我们平常所说的交流电的电压和电流，

指的都是有效值。

2.791V，你算算它的有效值是多少？

学生计算：2.791x0.707=1.97V≈2V。

联，显示的数值是有效值2V还是峰值2.791V？

测量出的数据是1.994V。

我们用表去测的是有效实经验。

练习2：我们刚刚测得的交变电流的峰值是

练习3：若用一个交流电压表与这个电源进行并值。增加事交变电压表和电流表测出的数值是正弦交流电的与实际去应有效值。交流电流表和电压表的表盘上标示的数值是用，尝试去有效值。

理解交变电练习4：我在网上找到两种电容器的图片，电容上流中峰值的标的电容大小不一样，但是都有一样的电压值25V。含义。而不我查了一下含义，表示该电容两端的电压不能超过是我们描述25V，否则就会烧毁（击穿）。请你帮我思考一下，我交变电流无能用在多大的电压的交流电路中？

用的物理量。

学生：不超过17.5v的交流电路中。

如何去产生正弦交变电流

教师：那么正弦交流电是如何产生的呢？

知识铺垫

多媒体展示与录像处理并配合适当实验。

学生：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速

转动．（手摇发电机就可以产生交流电）这里学生可

能回答不出来，不过分纠结每一个字。通过后面推导，

再去认识这句话。

流的路端电压。请你观察这个实验，回答：

手摇发电机为何会产生电流？

【实验】

采集手摇发电机产生的电压与电流值。

视频采集，为后续解释做铺垫，帮助学生建立磁场中旋转

线框能产生学生回答：由于线框在磁场中切割磁场线。或者是有交变电流

闭合回路与磁通量发生了变化。

教师：为何手摇发电机产生的电压会有不同的峰值？

学生：可能转速不同。

通过实验，教师：峰值可能还与哪些因素有关呢？

提出推导过练习5：若将手摇发电机磁极间的磁场视为磁感应强程的模型

度B的匀强磁场方，方向水平向右；矩形线圈简化为

单匝矩形线圈abcd，线圈的

边长ab、cd长度为L1，ad、

bc长度为L2。设线圈abcd绕

水平的中心轴OO`沿逆时针

以角速度为ω匀速转动。线

圈中将产生什么样的磁感应

电动势？

教师：在上课前，我采集了手摇发电机产生的交变电

教师带着学生进行推导瞬时值表达式：

教师带领学在线圈匀速转动的过程中，ab边和cd边要切割磁感生推导

线而产生感应电动势，由于这两边的运动速度始终是

大小相等而方向是相反，所以两边产生的感应电动势

大小相等。

回路abcd中总的感应电动势

e=2eab

如图所示，经过时间t，ab边绕轴OO’

教师总结：

现在我们要研究ab边切割磁感线产生的感应电动势。

1、峰值大小不仅和线圈转动快慢有关，还与线圈匝回答推导前的问题，

数，磁场强度，和线框的面积有关。

2、这也表明了匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀

速转动时的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律解释产生交变化的。

引导讨论：

变电流的条件

教师：若转过的角度为零度时，线框平面与磁场方向

有何种关系？我们管这个位置叫做中性面。

学生：相互垂直，中性面。

大？

学生：零。

通过对中性面的具体问学生建立交变电流和电教师：当线圈在中性面上时，产生的感应电动势为多题探讨，让教师：但是此时的通过线圈的磁通量并不是零？根据磁感应相联法拉第电磁感应定律E=n△φ/△t，E=0，磁通量φ不系

就应该等于零了吗？

学生：解释问题的来源。

路图中画上负载R。

学生：没有。

教师：有没有路端电压？

学生：没有。

教师：若此时，加上负载R，有没有感应电流？在电

教师:你看要想产生感应电流，就要旋转线圈，但是这

样就会使得导线缠绕在一起，有没有什么方法改变这

种情况？

学生：用一个滑环【可能答不出来】

教师：这类旋转线圈，而磁场不动的我们称为旋转电

枢式发电机，由于电枢通过滑环向外提供电力.不能提紧密与生活供很高电压,一般不超过500伏,所以小型发电机是旋相联系

转电枢式发电机.发电机还可以让其线圈不动，旋转磁

场，也可以让线圈切割磁感线，由于这类发电机不通

过滑环向外提供电力,因此能提供很高的电压。所以大

型发电机属于旋转磁极式发电机.所谓的火力发电，水

利发电、风能发电都是利用不同的能量推动其中的磁

场或线圈，产生电能的过程。

教师：今天我们用的手摇发电机就是旋转电枢式发电

机，利用是我的能量，让线圈切割磁感线，产生感应利用刚刚的电流，驱动小灯泡亮。我让线圈在磁场中旋转一圈，分类解释手那么交变电流完成几次周期性变化？我们利用实验摇发电机

验证一下。

教师：所以我们在描述交变电流时，会用到一个角速

度w，这个物理量，可以表征线圈在磁场中绕轴转动

的角速度。

课堂总结

这节课你学到了什么？我们共同解决了什么问题？

板书设计

交变电流的产生与描述

复习课

一、

什么交变电流

二、

如何描述交变电流

1、

周期与频率

T=1/f 2、

峰值与有效值

E有=Em/√2

三、

如何产生正弦交流电

闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。

深入理解角速度w