高中物理：交变电流高端教学设计111.docx

1 “交变电流的产生”的教学设计 第一部分 教学目标和学情分析 一、核心素养教学目标分析 表 1 素养教学目标 素养内容 素养要素 教学目标 水平要求 物理观念 能量转化观 电磁感应 知道“电磁感应现象”的实质是不同形式能量转化的过程，理解产生感应电流的本质是克服安培力做功的过程。 2 认识交变电流与直流电的波形图，理解交变电流的产生本质是电磁感应现象 2 科学思维 模型建构 学会构建产生正弦式交流电的物理模型 3 空间转化 从立体空间图到平面图，掌握从抽象到直观的转化方法 2 数学推导 从特殊到一般，学会用归纳演绎和数理结合的方法推导出正弦式交变电流的函数表达式 2 科学探究 问题与猜想 通过对学生电源提供的交变电流i-t图像和手摇发电机产生的交变电流i-t图像的对比分析，猜想正弦式交变电流的产生条件是线圈在匀强磁场中做匀速圆周运动。 1 线圈产生的电动势对外供电时，因为线圈的转动而变得不容易，需要特殊的设计才能解决输电线的“打结”现象。 3 证据 观察手摇发电机的基本结构，两块蹄形磁体之间的空间，磁场不是匀强磁场。 1 手摇发电机的线圈绕转轴转动的过程中，人无法控制其做匀速圆周运动。 1 解释 建立理论物理模型，通过数学推导得出感应电动势的函数表达式为正弦函数。 2 通过对手摇发动机结构的观察，总结其电流不是正弦式交变电流的原因 2 科 学 态 度 与责任 科学本质 理解“交变电流”本质上是电磁感应现象，是电磁感应现象的具体应用 1 科学态度 帮助学生树立利用基本原理解决新情境下问题的意示 1 科学责任 树立正确的能量观，树立保护环境、节约资源的责任感 2 2 二、 学情分析 (一) 学生认知基础 1 ．认知中具备电磁感应的基本知识 通过前一章的学习，学生已经掌握了产生感应电流的条件和两种基本方式，并能够利用楞次定律判断感应电流的方向。还熟练掌握了法拉第电磁感应定律，可以定量计算感应电动势的大小。同时具备分析闭合电路各个电阻串、并联关系的能力。 2.经历了感应电流的产生条件和感应电流的方向两个探究过程 在探究感应电流产生条件的实验中，学生对磁通量这个抽象的概念有了深入的了解，并掌握了“导体切割磁感线运动”的具体含义。对涉及电磁感应相关知识的情景具有一定的实验设计能力和观察、操作能力。 (二) 学生认知困难 1.缺乏对立体图形的构建和处理能力 学生学了电磁感应相关知识，对恒定电流有一定的认识，掌握了求动生电动势的方法，具有一定的图像处理能力，不过对交变电流的了解和认识不够，对交流电产生的物理情境及交变电流的引出方式等存在认知障碍。 2.不能将数学表达式与物理问题建立联系 学生具有一定的观察能力和操作实验的能力，但缺乏处理周期性变化问题的系统知识。运用数学方法研究物理问题是一种重要的抽象思维，对学生的逻辑思维水平有着较高的要求。 缺乏从特殊到一般的归纳与演绎 线圈在磁场中转动的过程中，几个特殊位置的切割状态对学生来说是简单明了的。但从特殊到一般的认识过程不是简单地一跃而成的，需要建立角度与时间的关系，需要对速度进行分解，需要理解有效切割的含义，这中间有着观察、分析、表达等复杂的认知过程，需要教师设置难度适宜的问题，循序渐进引导学生建立函数关系式。 (三)教学重点、难点 1 ．教学重点： 线圈转动一周的过程中电动势和电流方向的变化情况 2 ．教学难点： 利用法拉第电磁感应定律推导交变电流的函数表达式 9 第二部分 教学任务和实施策略 一、 教学任务、问题和目标指向 表 2 教学任务、问题和目标指向 教学任务 探究问题 目标指向 认识交流电与直流电的特点 问题 ：交变电流与直流电的本质区别？ 认识交变电流的典型特征--大小、方向不断改变 观察手摇发电机的基本结构、理解发电原理 问题1：发电机的核心结构与发电原理？ 理解发电过程的原理为电磁感应现象 问题 2：关于发电机的转动可以分成几种类型? 理解线圈与磁极的相对运动是产生感应电动势的条件 问题3：观察手摇发电机在一个转动周期内电流方向改变次数？ 引发对电流方向改变的初步感知和思考 理论推导正弦式交流电的函数表达式 问题1:为了探究交变电流的基本规律，我们如何建立理想化的物理模型？ 引导学生建立理想化物理模型，通过问题串的形式，从简单到复杂，从特殊到一般，层层递进，推导出交变电流的函数表达式。这种以知识生成逻辑关系进行教学的方式有利于提升学生的认知水平。为解决复杂问题提供了一种常见的方法和途径，有利于培养学生解决复杂问题的能力。 问题 2：经过时间t线圈与中性面的夹角如何表示? 问题3：有效切割磁感线的是线圈中的那几条边？其线速度的大小及方向？ 问题4：切割边的有效切割速度如何表示？ 问题5：单边产生的感应电动势的大小和方向？ 问题6：整个线圈产生的感