[理化生]高二物理选修3-4高二物理下.doc

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[理化生]高二物理选修3-4高二物理下

高二物理组教案 任国锋 张玉杰 交变电流 教学目标 (一)知识与技能 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)过程与方法 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、态度与价值观 通过实验观察,激发学习兴趣,培养良好的学习习惯,体会运用数学知识解决物理问题的重要性 教学重点、难点 重点 交变电流产生的物理过程的分析。 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。 教学手段 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 教学过程 (一)引入新课 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? 这种大小和方向都随时间做周期性变化电流,叫做交变电流。 (二)进行新课 1、交变电流的产生 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? 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? ab与cd。 当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向 沿着a→b→c→d→a方向流动的。 当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何? 感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的。 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。 线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小? 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。 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的位置。 (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? eab=BL1vsinωt = BL1·ωsinωt =BL1L2sinωt 此时整个线框中感应电动势多大? e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt 若线圈有N匝时,相当于N个完全相同的电源串联,e=NBL1L2ωsinωt,令Em=NBL1L2ω,叫做感应电动势的峰值,e叫做感应电动势的瞬时值。 根据部分电路欧姆定律,电压的最大值Um=ImR,电压的瞬时值U=Umsinωt。 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)课堂总结、点评 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=NBSωsinωt,感应电动势的最大值为Em=NBSω。 3.中性面的特点:磁通量最大为Φm,但e=0。 (四)实例探究 交变电流的图象、交变电流的产生过程 【例1】一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的是 ( ) A.t1时刻通过线圈的磁通量为零 B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大 C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D.每当e转换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 分析物理图象的要点: 一看:看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”,并理解其物理意义。 二变:掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通关系。 三判:在此基础上进行正确的分析和判断。 综合应用 【例3】 如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=2 T,匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动,角速度ω=200 rad/s。已知ab=0.1 m,bc=0.2 m,线圈的总电阻R=40Ω,试求: (1)感应电动势的最大值,感应电流的最大值; (2)设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式; (3)画出感应电流的瞬时值i随ωt变化的图象; (4)当ωt=30°时,穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大? (5)线圈从图示位置转过的过程中,感应电动势的平均值是多大? 课堂小

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