人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE13.1交變電流上課時(shí)間：年月日題課第三章交變電流第一節(jié)交變電流課型新課時(shí)1教學(xué)目標(biāo)1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)（并聯(lián)二極管接入交流電流）認(rèn)識(shí)交變電流，會(huì)用圖像和公式描述正弦式交變電流。2.經(jīng)歷建立正弦式交變電流模型，體會(huì)建立模型與推理分析的思維方法。3.了解發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。學(xué)習(xí)重點(diǎn)交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程的分析、用圖像和公式描述正弦式交變電流。學(xué)習(xí)難點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)(含備注)教學(xué)內(nèi)容引入新課進(jìn)行新課 課堂總結(jié)課堂演練作業(yè)：（一）引入新課由單相交流發(fā)電機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生觀察它的主要構(gòu)造。演示：將手搖發(fā)電機(jī)模型與小燈泡組成閉合電路。當(dāng)線框快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，觀察到什么現(xiàn)象?這種大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化電流，叫做交變電流，簡(jiǎn)稱交流。方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流。（二）進(jìn)行新課1、交變電流的產(chǎn)生為什么矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈里能產(chǎn)生交變電流？多媒體課件打出下圖。當(dāng)abcd線圈在磁場(chǎng)中繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，哪些邊切割磁感線?ab與cd。當(dāng)ab邊向右、cd邊向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向沿著a→b→c→d→a方向流動(dòng)的。當(dāng)ab邊向左、cd邊向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向如何?感應(yīng)電流是沿著d→c→b→a→d方向流動(dòng)的。線圈平面與磁感線平行時(shí)，ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，此時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小?當(dāng)線圈平面跟磁感線垂直時(shí)，ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行，即不切割磁感線，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。利用多媒體課件，屏幕上打出中性面概念：（1）中性面——線框平面與磁感線垂直的位置。（2）線圈處于中性面位置時(shí)，穿過(guò)線圈Φ最大，但eq\f(ΔΦ,Δt)=0。（3）線圈越過(guò)中性面，線圈中I感方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次。2．交變電流的變化規(guī)律設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是ω。經(jīng)過(guò)時(shí)間t，線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度是ωt，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt，如圖所示。設(shè)bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，db邊長(zhǎng)L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，這時(shí)bc邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?ebc=BL1vsinωt=BL1·eq\f(L2,2)ωsinωt=eq\f(1,2)BL1L2sinωt此時(shí)整個(gè)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?e=ebc+ead=BL1L2ωsinωt做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值，e叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時(shí)值U=Umsinωt。電動(dòng)勢(shì)、電流與電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間的關(guān)系可以用正弦曲線來(lái)表示，如下圖所示：3．幾種常見的交變電波形4.交流發(fā)電機(jī)（1）基本組成：電樞（產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈）和磁體（產(chǎn)生磁場(chǎng)）（2）轉(zhuǎn)子與定子（3）兩類發(fā)電機(jī)：旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式。后者電壓高，常用。（4）能量轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。（三）課堂總結(jié)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題：1．矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。2．從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=NBSωsinωt，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBSω。3．中性面的特點(diǎn)：磁通量最大為Φm，但其變化率最小即e=0。（四）課堂演練1.交變電流的圖像、交變電流的產(chǎn)生過(guò)程〖例1〗一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖所示。下面說(shuō)法中正確的是（D）A．t1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零B．t2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大C．t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D．每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大2.交變電流的變化規(guī)律〖例2〗在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形線圈，從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)可以表示為e=Emsinωt。現(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來(lái)的2倍，試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動(dòng)勢(shì)的峰值、交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。解：Em＇=2NBSω=2Eme＇=2Emsin2ωt3.綜合應(yīng)用（選練）〖例3〗如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω=200rad/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m，線圈的總電阻R=40Ω，試求：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，感應(yīng)電流的最大值；（2）設(shè)時(shí)間t=0時(shí)線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；（3）感應(yīng)電流的瞬時(shí)值表達(dá)式；（4）當(dāng)ωt=30°時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量和線圈中的電流的瞬時(shí)值各是多大？（5）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)π2〖答案〗(1)48V1.2A(2)e=48sin(200t)(V)（3）i=1.2sin(200t)(A)(4)Φ=0.02Wbi=1.2cos30°A=1.2sin60°A=335A(5)2課后作業(yè)：教材51頁(yè)“練習(xí)與應(yīng)用”第1-4題。板書設(shè)計(jì)3.1交變電流1．產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。2．瞬時(shí)值表達(dá)式：（1）從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=NBSωsinωt，從垂直于中性面（或與磁場(chǎng)平行的平面）開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=NBSωcosωt，（2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBSω。（3）Um=ImRIm=Em/Ru=iRi=e/R3．中性面的特點(diǎn)：磁通量最大為Φm，但其變化率最小，即e=0。4.交流發(fā)電機(jī)（1）基本組成：電樞和磁體（2）能量轉(zhuǎn)化：把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。課后反思3.1交變電流上課時(shí)間：年月日題課第三章交變電流第一節(jié)交變電流課型新課時(shí)1教學(xué)目標(biāo)1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)（并聯(lián)二極管接入交流電流）認(rèn)識(shí)交變電流，會(huì)用圖像和公式描述正弦式交變電流。2.經(jīng)歷建立正弦式交變電流模型，體會(huì)建立模型與推理分析的思維方法。3.了解發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。學(xué)習(xí)重點(diǎn)交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程的分析、用圖像和公式描述正弦式交變電流。學(xué)習(xí)難點(diǎn)交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)(含備注)教學(xué)內(nèi)容引入新課進(jìn)行新課 課堂總結(jié)課堂演練作業(yè)：（一）引入新課由單相交流發(fā)電機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生觀察它的主要構(gòu)造。演示：將手搖發(fā)電機(jī)模型與小燈泡組成閉合電路。當(dāng)線框快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，觀察到什么現(xiàn)象?這種大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化電流，叫做交變電流，簡(jiǎn)稱交流。方向不隨時(shí)間變化的電流稱為直流。（二）進(jìn)行新課1、交變電流的產(chǎn)生為什么矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈里能產(chǎn)生交變電流？多媒體課件打出下圖。當(dāng)abcd線圈在磁場(chǎng)中繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，哪些邊切割磁感線?ab與cd。當(dāng)ab邊向右、cd邊向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向沿著a→b→c→d→a方向流動(dòng)的。當(dāng)ab邊向左、cd邊向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向如何?感應(yīng)電流是沿著d→c→b→a→d方向流動(dòng)的。線圈平面與磁感線平行時(shí)，ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，此時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小?當(dāng)線圈平面跟磁感線垂直時(shí)，ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行，即不切割磁感線，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。利用多媒體課件，屏幕上打出中性面概念：（1）中性面——線框平面與磁感線垂直的位置。（2）線圈處于中性面位置時(shí)，穿過(guò)線圈Φ最大，但eq\f(ΔΦ,Δt)=0。（3）線圈越過(guò)中性面，線圈中I感方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次。2．交變電流的變化規(guī)律設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是ω。經(jīng)過(guò)時(shí)間t，線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度是ωt，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt，如圖所示。設(shè)bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，db邊長(zhǎng)L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，這時(shí)bc邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?ebc=BL1vsinωt=BL1·eq\f(L2,2)ωsinωt=eq\f(1,2)BL1L2sinωt此時(shí)整個(gè)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?e=ebc+ead=BL1L2ωsinωt做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值，e叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時(shí)值U=Umsinωt。電動(dòng)勢(shì)、電流與電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間的關(guān)系可以用正弦曲線來(lái)表示，如下圖所示：3．幾種常見的交變電波形4.交流發(fā)電機(jī)（1）基本組成：電樞（產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈）和磁體（產(chǎn)生磁場(chǎng)）（2）轉(zhuǎn)子與定子（3）兩類發(fā)電機(jī)：旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式。后者電壓高，常用。（4）能量轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。（三）課堂總結(jié)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題：1．矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。2．從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=NBSωsinωt，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBSω。3．中性面的特點(diǎn)：磁通量最大為Φm，但其變化率最小即e=0。（四）課堂演練1.交變電流的圖像、交變電流的產(chǎn)生過(guò)程〖例1〗一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化如圖所示。下面說(shuō)法中正確的是（D）A．t1時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量為零B．t2時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值最大C．t3時(shí)刻通過(guò)線圈的磁通量變化率的絕對(duì)值最大D．每當(dāng)e轉(zhuǎn)換方向時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大2.交變電流的變化規(guī)律〖例2〗在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形線圈，從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)可以表示為e=Emsinωt。現(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來(lái)的2倍，試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動(dòng)勢(shì)的峰值、交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。解：Em＇=2NBSω=2Eme＇=2Emsin2ωt3.綜合應(yīng)用（選練）〖例3〗如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω=200rad/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m，線圈的總電阻R=40Ω，試求：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，感應(yīng)電流的最大值；（2）設(shè)時(shí)間t=0時(shí)線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；（3）感應(yīng)電流的瞬時(shí)值表達(dá)式；（4）當(dāng)ωt=30°時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量和線圈中的電流的瞬時(shí)值各是多大？（5）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)π2〖答案〗(1)48V1.2A(2)e=48sin(200t)(V)（3）i=1.2sin(200t)(A)(4)Φ=0.02Wbi=1.2cos30°A=1.2sin60°A=335A(5)2課后作業(yè)：教材51頁(yè)“練習(xí)與應(yīng)用”第1-4題。板書設(shè)計(jì)3.1交變電流1．產(chǎn)生：矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直