●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、技能目标

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、情感态度目标

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］出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造.

［演示］将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路.当线框

快速转动时，观察到什么现象?

［生］小灯泡一闪一闪的.

［师］再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?

［生］电流表指针左右摆动.

［师］线圈里产生的是什么样的电流？请同学们阅读教材后回答.

［生］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流.

［师］现代生产和生活中大都使用交流电.交流电有许多优点，今天我们学习交流电的产生和变化规律.

二、新课教学

1.交变电流的产生

［师］为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？

［生］对这个问题有浓厚的兴趣,讨论热烈.

［师］多媒体课件打出下图.当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?

［生］ab与cd.

［师］当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何?

［生］感应电流是沿着a→b→c→d→a方向流动的.

［师］当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?

［生］感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的.

［师］正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流.当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大?

［生］线圈平面与磁感线平行时,ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线,此时产生感应电动势最大.

［师］线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?

［生］当线圈平面跟磁感线垂直时,ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零.

［师］利用多媒体课件,屏幕上打出中性面概念:

(1)中性面——线框平面与磁感线垂直位置.

(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但 =0.

(3)线圈越过中性面,线圈中I_感方向要改变.线圈转一周,感应电流方向改变两次.

2.交变电流的变化规律

设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω.经过时间t,线圈转过的角度是ωt,ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt,如右图所示.设ab边长为L₁,bc边长L₂,磁感应强度为B,这时ab边产生的感应电动势多大?

［生］e_ab=BL_1vsinωt=BL₁· _ωsinωt= BL₁L₂sinωt

［师］cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时整个线框中感应电动势多大?

［生］e=e_ab+e_cd=BL₁L₂ωsinωt

［师］若线圈有N匝时,相当于N个完全相同的电源串联,e=NBL₁L₂ωsinωt,令E_m=NBL₁L_2ω,叫做感应电动势的最大值,e叫做感应电动势的瞬时值.请同学们阅读教材,了解感应电流的最大值和瞬时值.

［生］根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值I_m= ,感应电流的瞬时值i=I_msinωt.

［师］电路的某一段上电压的瞬时值与最大值等于什么?

［生］根据部分电路欧姆定律,电压的最大值U_m=I_mR,电压的瞬时值U=U_msinωt.

［师］电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示:

3.几种常见的交变电波形

三、小结

本节课主要学习了以下几个问题：

1.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流.

2.从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωsinω t,感应电动势的最大值为E_m=NBSω.

3.中性面的特点：磁通量最大为Φ_m，但e=0.

四、作业（略）

五、板书设计

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