第1課時3.1《交變電流》1.課時教材分析：課標要求：1、通過實驗認識交變電流，知道生產生活中使用的大多是正弦式交變電流，會用圖像和公式描述正弦式交變電流。2、經歷建立正弦式交變電流模型、用右手定則和法拉第電磁感應定律推理得出正弦式交變電流方向和大小的規律的過程，體會建立模型與推理分析的思維方法。3、了解發電機是將機械能轉化為電能的裝置，各種發電機的區別在于機械能產生的形式不同。對課程標準的解讀為：本條目要求學生了解交變電流的產生原理和交變電流的基本特征，屬于了解水平。學生應該從交流電的產生實驗中明確，交流電的產生原理是電磁感應，知道交流電是大小和方向隨時間發生周期性變化的電流。學生能夠根據交流電的特征，會用函數表達式來描述交變電流。本章內容包括交變電流的規律，變壓器模型及遠距離輸電模型，與之前所學內容構成完整的“電磁感應及其應用”體系，有利于培養學生的科學思維。作為本章的第一節，本節內容既是對之前學習內容的鞏固提升，又是為后面交變電流的描述做前期鋪墊，是學生把知識從理論層面到應用層面的過渡，有承上啟下的作用。本節課從學生采訪的實例反映的社會問題入手，以此創立與本單元知識密切相關的挑戰性大任務，并分解為與每一章節相對應的子任務。在逐層探究過程中提升學生的學科素養。2.課時學情分析：在之前的教材學習中，學生已經初步了解產生感應電流的條件、感生電動勢和動生電動勢公式、也會用法拉第電磁感應定律和右手定則來判定電流的方向。但對于在實際電路中具體分析上述知識的能力尚且不足，也不能把上述知識形成體系、綜合處理解決問題，因此需要教師在教學中要加以引導。3.課時學習重點：1、直流和交流的概念。2、對特殊位置進行進行定性分析，得到交變電流的規律。3、通過對一般位置的推導，能定量得到電動勢瞬時值的表達式。4.課時學習難點：對一般位置定量計算電動勢的表達式。5.課時學習目標：核心知識素養 :交變電流的特征和規律物理觀念 :通過對交變電流的認識,深化物質觀念；了解發電機工作過程中的能量轉化科學思維 :經歷建立正弦式交變電流模型、用右手定則和法拉第電磁感應定律推理正弦式交變電流方向和大小的規律的過程,體會建立模型與推理分析的思維方法科學探究 :分析發電機電動勢的過程中經歷從特殊到一般的探究過程，并能基于結果分析模擬發電機發電圖像不是正弦的原因。科學態度與責任：認識電磁學在人類生活和社會發展中的作用；體會電力工作人員的辛苦，用節約用電的行動向他們致敬！6.課時教學過程：環節一：借助于學生調查活動引出“導線面臨著電能擴容”的社會問題，展示單元挑戰性任務。情境1：調查組成員上臺播放采訪相山區用電情況的視頻。學生1：總結：隨著城市的發展，相山區對電能的需求量越來越大，但傳輸電能的導線，未來將難以承載更大的電流。情境2：信息搜集組成員上臺播放上海使用超導電纜傳輸電能的視頻學生2：總結：上海和我們一樣面臨城市發展帶來的電能擴容問題，上海沒有采用傳統的另行開挖線路鋪設導線的方式，而是創新的采用了超導傳輸這種方案。問題1：針對導線擴容這一社會問題，上海使用超導電纜來解決的方案，這種方案可不可以解決淮北的問題呢？情境3：展示單元核心任務及子任務評價：通過學生的采訪視頻、網上搜集視頻，對學生的社會實踐活動做出肯定、鼓勵。借助學生對視頻的介紹了解學生的信息歸納總結能力及表達能力。（設計意圖：依據課程標準的要求，教學方向源于生活實際，從實際問題入手，以興趣為內驅力和以目標為外驅力來設計單元挑戰性任務，有利于學生形成完整的知識體系，提升學生的學科素養。）環節二：初步感受交變電流情境1:展示參觀發電廠發電機的圖片問題1:發電機的工作原理是什么?學生1：據工程師介紹發電機的工作原理是閉合線圈在磁場中轉動，因磁通量變化，所以產生感應電流。問題2:真實的發電機內部我們沒有見過，但通過經驗可知，它的核心部件是磁鐵和線圈，現在我們這里可以做一個簡易的自制線圈，用它來模擬發電機發電，思考發的電到底有怎樣的規律?情境2:展示自制發電機，介紹dislab8軟件的使用。學生2:學生上臺操作，其他學生觀察Dislab8軟件顯示的電流隨時間變化的圖形情境3：展示示波器及電池、家用電的波形問題3：這兩種波型各有什么特點？學生3：學生可分析出電池電流的波形是大小、方向不隨時間變化的。而家用電電流的波形是大小、方向隨時間呈周期性變化。過渡：引出直流與交流的概念。評價：通過學生操作了解學生的動手能力。借助于學生的回答，了解學生對電流大小、方向改變的判斷程度，以備調整后期教學。（設計意圖：1、用自制發電機來激發學生的學習興趣和動手設計實驗的探索精神。2、初步感知交變電流的大小、方向隨時間呈周期性變化的特點。）環節三：特殊位置定性分析交變電流的規律過渡：轉動的過程不方便研究，我們可以采用物理學常用的方法：從特殊到一般。所以我們可以研究轉動過程中的特殊位置。情境1：展示發電機動態圖及特殊位置圖問題1：立體的三維圖看起來不太方便，我們可以轉化為什么樣的圖形更方便研究？學生1：經過思考得出答案：從正視的角度看，轉化為二維圖形。問題2：針對上述特殊位置，請大家分析下表中的問題。學生2:借助動生電動勢公式、右手定則回答上述問題。過渡：針對上述答案，我們可以宏觀看到甲、丙、戊的位置比較特殊，我們把線圈轉到與磁場垂直的位置叫做中性面位置。二三兩行說明轉動過程中磁通量、電動勢在發生變化。問題3：結合最后一行，你能得出什么結論？學生3：電流的大小和方向都在發生變化。評價：根據學生對電流方向的判斷了解學生對右手定則的理解、運用程度，根據學生對電流大小的判斷了解學生對動生電動勢公式的理解、運用程度，以備為后期對特殊位置的分析計算做鋪墊。（設計意圖：培養學生從特殊到一般的科學思維。通過表格信息進行歸納整理，鞏固右手定則、動生電動勢公式。引導學生總結，根據特殊位置可定性分析出交變電流的規律，為以下一般位置的定量計算做輔助。）環節四：一般位置定量計算交變電流的規律情境1：展示發電機線圈轉動到一般位置的圖片問題1：矩形線圈AB、CD寬L1，AD、BC長L2 ，磁感應強度是B，設線圈平面從中性面開始轉動，角速度是ω．經過時間t，求此時的感應電動勢.過渡：教師引導學生思考確定分析思路：1、若要求電動勢，可先確定誰是電源？它們的電流是相加還是相減？2、每個電源的電動勢用何公式求解？3、有效速度對應的夾角可否借助線框做勻速圓周運動來求解？學生1：分析討論，利用展臺投影展示答案，上臺講解。過渡：根據剛才的電動勢表達式，可見電動勢呈正弦變化規律。問題2：請大家思考為何之前我們同學轉動自制發電機的圖形不是正弦式？學生2：沒有勻速圓周運動轉動，不是勻強磁場環境。評價：根據學生回答，確立引導方向，強化學生薄弱點。根據學生上臺介紹答案，肯定學生思路清晰，字跡工整，思維嚴謹。（設計意圖：通過推導過程培養學生嚴謹仔細的科學態度，利用結論分析簡易發電機的發電圖形不是正弦的原因，深化學生的運動觀念。）環節五：結合閉合電路認識交變電流情境1：請大家抬頭看一下教室的燈。問題1：亮度不變是否代表電流不變呢？要判斷電流是否改變，在建模的基礎上，我們可否嘗試寫電流的表達式？學生1：結合閉合電路的歐姆定律可分析出電流的大小也是呈周期性變化的。評價：根據學生作答，了解學生的建模能力和閉合電路歐姆定律知識的應用能力。（設計意圖：理論知識的學習最終是為了分析解決實際問題，讓學生明白知識的價值。借助于實際交流電路既能鞏固所學知識，又能引起學生的深度思考，為下一節的學習做鋪墊。）環節六：展示其他形式的發電機問題，了解能量轉化，培養節約用電的社會責任感。問題1、閱讀課本，找出發電機的組成與分類學生1、學生搜集信息，表述發電機的組成與分類評價1、根據學生回答了解學生預習情況及歸納總結能力情境1、展示其他形式的發電機問題2、發電機在發電時扮演的能量轉化的角色，思考下列形式的發電機分別把什么能轉化成電能？學生2、學生集體回答：分別是風能轉化為電能，重力勢能轉化為電能，核能轉化為電能。情境2、展示工人維修電路的圖片，生活中的電能來之不易。冬天我們很暖和，工人卻很冷。夏天我們很涼快，工人卻很熱。最冷的天，最熱的天，他們真的很辛苦！而且都是高空作業，非常危險。所以我想借助課堂倡導大家節約用電，向一線工人致敬！（設計意圖：1、拓展學生的知識面，了解更多形式的發電機，能從能量的角度解釋發電機。2、借助于課堂，培養學生節約用電的社會責任感。）7.教學流程圖：開始展示參觀發電學生介紹發電機廠照片工作原理展示自制學生操作：轉發電機動發電機展示示波器顯 引出直流交流示的波形 的概念展示特殊位 定性分析交變置 電流的規律展示一般位定量計算交變置電流的電動勢掌握交變電流的規律具體電路應用分析結束8.課時教學板書設計：第1節交變電流一：直流與交流二:從中性面位置開始勻速轉動若為N匝線圈e=NBSωsinωt9.課時作業設計：1.活動作業：搜集描述交變電流的物理量。2.習題作業：1．一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動，當線圈通過中性面時( )A．線圈平面與磁感線方向平行B．通過線圈的磁通量達到最大值C．通過線圈的磁通量變化率達到最大值D．線圈中的感應電動勢達到最大值2.矩形線圈在磁場中勻速轉動時，產生的感應電動勢最大值為50V，那么該線圈由圖所示位置轉過30°，線圈中的感應電動勢大小為( )A．50V B．253V C．25V D．10V3.如圖所示，在水平方向的勻強磁場中，有一單匝矩形導線框可繞垂直于磁場方向的水平軸轉動．在線框由水平位置以角速度ω勻速轉過90°的過程中，穿過線框面的最大磁通量為Φ，已知導線框的電阻為R，則下列說法中正確的是( )A．導線框轉到如圖所示的位置時電流的方向將發生改變B．導線框轉到如圖所示的位置時電流的方向為badcC．以圖中位置作為計時起點，該導線框產生的交流電瞬時值表達式為e＝ΦωsinωtD．以圖中位置作為計時起點，該導線框產生的交流電瞬時值表達式為e＝Φωcosωt4.如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B＝π2T，邊長L＝10cm的正方形線圈abcd共100匝，線圈電阻r＝1Ω，線圈繞垂直于磁感線的軸OO1勻速轉動，角速度ω＝2πrad/s，外電路電阻R＝4Ω.求：(1)轉動過程中線圈中感應電動勢的最大值；(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉過30°角的過程中產生的平均感應電動勢．10.課時教學反思：本課時作為單元教學的第一課時，主要教學內容為在明確本單元核心任務的基礎上完成本課時的子任務，即“認識交變電流”。為順利達成本課時教學目標，本節課以學生轉動自制發電機模型及觀察示波器波形來初步認識交流與直流。為了深入了解為何交流電為何大小方向呈周期性變化的規律，本節課采用了由特殊到一般的探究方法