2022年高中物理教案设计与知识点解析.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 51 交变电流 教学目标(一)学问与技能1使同学懂得交变电流的产生原理,知道什么是中性面;2把握交变电流的变化规律及表示方法;3懂得交变电流的瞬时值和最大值及中性面的精确含义;(二)过程与方法1把握描述物理量的三种基本方法(文字法、公式法、图象法);2培育同学观看才能,空间想象才能以及将立体图转化为平面图形的才能;3培育同学运用数学学问解决物理问题的才能;(三)情感、态度与价值观通过试验观看, 激发学习爱好, 培育良好的学习习惯,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、
2、归纳法;教学手段体会运用数学学问解决物理问题的重手摇单相发电机、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 出示单相沟通发电机,引导同学 第一观看它的主要构造;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,. 观看到什么现象 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. ab 与 cd;线圈在磁场中绕OO 轴转动时,哪些边切割磁感线当 ab 边向右、 cd 边向左运动时,线圈中感应电流的方向 动的;沿着 ab
3、c da 方向流当 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 cbad 方向流淌的;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;名师归纳总结 线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小. 第 1 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 当线圈平面跟磁感线垂直时,线,此时感应电动势为零;ab 边和 cd 边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感利用多媒体课件,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)
4、线圈处于中性面位置时,穿过线圈 最大,但t=0;(3)线圈越过中性面,线圈中 2交变电流的变化规律 设线圈平面从中性面开头转动,I感方向要转变;线圈转一周,感应电流方向转变两次;角速度是 ;经过时间 t,线圈转过的角度是 t,ab 边的线速度 v 的方向跟磁感线方向间的夹角也等于 t,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 . L 2 1eab=BL 1vsin t = BL 1 sin t = BL1L2sin t2 2此时整个线框中感应电动势多大 . e=eab+ecd=BL 1L 2 sin t如线圈有 N 匝时,相当于
5、N 个完全相同的电源串联, e=NBL1L 2 sin t,令 Em=NBL1L2,叫做感应电动势的峰值,e 叫做感应电动势的瞬时值;依据部分电路欧姆定律,电压的最大值 Um=I mR,电压的瞬时值 U=Umsin t;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从中性面开头计时,感应电动势瞬时值的表达式为e=NBS sin t,感应电动势的最大值为 Em=NBS ;名师归纳总结 - - - - - - -第 2
6、页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3中性面的特点:磁通量最大为 m,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 的变化如下列图;下面说法中正确选项()At1时刻通过线圈的磁通量为零Bt 2时刻通过线圈的磁通量的肯定值最大Ct 3时刻通过线圈的磁通量变化率的肯定值最大D每当 e 转换方向时,通过线圈的磁通量的肯定值都为最大交变电流的变化规律【例 2】在匀强磁场中有一矩形线圈,从中性面开头绕垂直于磁感线的轴以角速度 匀速转动时,产生的交变电动势可以
7、表示为 e=Emsin t;现在把线圈的转速增为原先的 2 倍,试分析并写显现在的交变电动势的峰值、交变电动势的瞬时值表达式,画出与其相对应的交变电动势随时间变化的图象;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” ,并懂得其物理意义;二变:把握“ 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定;综合应用【例 3】 如下列图,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 =200 rad/s;已知 ab=0.1 m
8、,bc=0.2 m,线圈的总电阻 R=40 ,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 t 变化的图象;(4)当 t=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 多大?解析: 的过程中,感应电动势的平均值是 2名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 52 描述交变电流的物理量教学目标(一)学问与技能1懂得什么是交变电流的峰值和有效值,知道它们之间的关系;2
9、懂得交变电流的周期、频率以及它们之间的关系;知道我国生产和生活用电的周期(频率)的大小;(二)过程与方法 能应用数学工具描述和分析处理物理问题;(三)情感、态度与价值观 让同学明白多种电器铭牌,介绍现代科技的突飞猛进,激发同学的学习热忱 教学重点、难点 重点 交变电流有效值概念;难点 交变电流有效值概念及运算;教学方法 试验、启示 教学手段 多媒体课件 电源、电容器、灯泡“6 V, 0.3 A” 、幻灯片、手摇发电机 教学过程(一)引入新课 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,在线圈中产生了正弦交变 电流;如何描述交变电流的变化规律呢?可以用公式法描述;从中性面开头计时,得出
10、瞬时电流: i=I msin t 瞬时电动势: e=Emsin t 瞬时电压: u=Umsin t 其中 Em=NBS 交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化,只用电压、 电流描述不全面;这节课我 们学习表征正弦交变电流的物理量;(二)进行新课1周期和频率 请同学们阅读教材,回答以下问题:(1)什么叫交变电流的周期?(2)什么叫交变电流的频率?(3)它们之间的关系是什么?(4)我国使用的交变电流的周期和频率各是多大?交变电流完成一次周期性的变化所用的时间,叫做交变电流的周期,用T 表示;f 表示;交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数,叫做交变电流的频率,用T=1 f我国使用的交变电流频率
11、f=50 Hz,周期 T=0;02 s;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2交变电流的峰值(Em,Im,Um)交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值,的电流或电压变化幅度;演示电容器的耐压值可以用来表示交变电流将电容器( 8 V ,500 F)接在同学电源上充电,接8 V 电压时电容器正常工作,接16 V 电压时,几分钟后闻到烧臭味,后听到爆炸声;电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压,如电源电压的最大值超过耐压值,电容器可能被击穿; 但是交变电流的最大值不适于表示交变电流产生的成效,在实际中通
12、常用有效值表示交变电流的大小;摸索与争论:00.2s、0.20.5s、0.50.8s、0.81s 这四个阶段电流大小不变化,分别运算出热量,然后加起来;由QI2Rt解得Q 10 .2J;Q21.2J;Q32.1 .2J;Q4802.J 1.21所以, 1s 内电阻 R 中产生的热量为Q0.20 .22 .J 由QI2Rt解得,IQ28.A=1.67A Rt2有效值( E、I、U)让交变电流和直流电通过同样的电阻,假如它们在相同时间内产生热量相等,把直流电的值叫做交变电流的有效值;通常用大写字母U、 I、E 表示有效值;正弦交变电流的最大值与有效值有以下关系:I=Im=0.707I mU=Um=
13、0.707U m22强调(1)各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值;(2)交变电流表(电压表或电流表)所测值为有效值;(3)运算交变电流的功、功率、热量等用有效值;(三)课堂总结、点评 本节课主要学习了以下几个问题:1表征交变电流的几个物理量:周期和频率、峰值和有效值;2交变电流的周期与频率的关系:T=1 ;f3正弦式交变电流最大值与有效值的关系:名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - I=Im,U=Um;22(四)实例探究【例 1】表示交变电流随时间变化图象如下列图,就交变电流有效值为()A5 2 A B5 A
14、C3.5 2 A D3.5 A 综合应用【例 2】沟通发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4 m,bc=ad=0.2 m,共 50 匝,线圈电阻r=1 ,线圈在 B=0.2 T 的匀强磁场中, 绕垂直磁场方向的轴OO 以100 r/s 转速匀速转动, 外接电阻 9 ,如下列图;求:(1)电压表读数;(2)电阻 R 上电功率;53 电感和电容对交变电流的影响教学目标(一)学问与技能1懂得为什么电感对交变电流有阻碍作用;2知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小,知道感抗与哪些因素有关;3知道交变电流能通过电容器.知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用;4知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的
15、大小 .知道容抗与哪些因素有关;(二)过程与方法1培育同学独立摸索的思维习惯;2培育同学用学过的学问去懂得、分析新问题的习惯;(三)情感、态度与价值观培育同学有志于把所学的物理学问应用到实际中去的学习习惯;教学重点、难点重点1电感、电容对交变电流的阻碍作用;2感抗、容抗的物理意义;难点1感抗的概念及影响感抗大小的因素;2容抗概念及影响容抗大小的因素;教学方法试验法、阅读法、讲解法;教学手段名师归纳总结 双刀双掷开关、同学用低压交直流电源、灯泡(6 V、0.3 A)、线圈(用变压器的副线圈)电容器(“ 10 3 F、 15 V” 与“200 F、15 V ” )2 个、两个扼流圈、投影片、投影仪
16、、第 6 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 教学过程(一)引入新课 在直流电路中,影响电流跟电压关系的只有电阻;在交变电流路中,影响电流跟电压 关系的,除了电阻外,仍有电感和电容;电阻器、电感器、电容器是交变电流路中三种基本 元件;这节课我们学习电感、电容对交变电流的影响;(二)进行新课 1电感对交变电流的阻碍作用演示电阻、电感对交、直流的影响;试验电路如下图甲、乙所示:演示甲图,电键分别接到交、直流电源上,引导同学观看两次灯的亮度 灯的亮度相同;说明电阻对沟通和直流的阻碍作用相同;演示乙图,电键分别接到交、直流电源上,引导同学观看两次
17、灯的亮度电键接到直流上,亮度不变;接到沟通上时,电流的阻碍作用不同;灯泡亮度变暗; 说明线圈对直流电和交变线圈对直流电的阻碍作用只是电阻;而对交变电流的阻碍作用除了电阻之外,仍有电感 .为什么会产生这种现象呢?由电磁感应的学问可知,当线圈中通过交变电流时,产生自感电动势, 阻碍电流的变化;电感对交变电流阻碍作用的大小,们阅读教材后回答;用感抗来表示; 感抗的大小与哪些因素有关?请同学感抗打算于线圈的自感系数和交变电流的频率;线圈的自感系数越大, 自感作用就越大,感抗就越大;交变电流的频率越高,电流变化越快,自感作用越大,感抗越大;线圈在电子技术中有广泛应用,有两种扼流圈就是利用电感对交变电流的
18、阻碍作用制成 的;出示扼流圈,并介绍其构造和作用;(1)低频扼流圈 构造:线圈绕在闭合铁芯上,匝数多,自感系数很大;作用:对低频交变电流有很大的阻碍作用;即“ 通直流、阻沟通”;(2)高频扼流圈 构造:线圈绕在铁氧体芯上,线圈匝数少,自感系数小;作用:对低频交变电流阻碍小,对高频交变电流阻碍大;即“ 通低频、阻高频”;2交变电流能够通过电容器演示电容对交、直流的影响;试验电路如下列图:名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 开关 S 分别接到直流电源和交变电流源上,观看现象接通直流电源, 灯泡不亮;接通交变电流源,器,交
19、变电流能够“ 通过” 电容器;灯泡亮了; 说明白直流电不能够通过电容电容器的两极板间是绝缘介质,为什么交变电流能够通过呢?用 CAI 课件展现电容器 接到交变电流源上,充、放电的动态过程;强调自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘 介质, 只是当电源电压上升时电容器充电,电荷向电容器的极板上集聚,形成充电电流;当电源电压降低时电容器放电,电荷从电容器的极板上放出,形成放电电流; 电容器交替进行充电和放电,电路中就有了电流,表现为沟通通过了电容器;3电容器对交变电流的阻碍作用演示电容器对交变电流的影响 将刚才试验电路中“1000 F,15 V ” 的电容器去掉,观看灯泡的亮度,说明白什么道 理?
20、灯泡的亮度变亮了;说明电容器对交变电流也有阻碍作用;的确是这样; 物理上用容抗来表示电容器对交变电流阻碍作用的大小;容抗跟哪些因素 有关呢?请同学们阅读教材后回答;容抗打算于电容器电容的大小和交变电流的频率.电容越大,在同样电压下电容器容纳电荷越多, 因此充放电的电流越大,容抗就越小; 交变电流的频率越高,充放电进行得越快,充放电电流越大,容抗越小.即电容器的电容越大,交变电流频率越高,容抗越小;电容器具有“ 通沟通、隔直流”“ 通高频、阻低频” 的特点;介绍电感、电容的广泛存在;(三)课堂总结、点评 本节课主要学习了以下几个问题:1由于电感线圈中通过交变电流时产生自感电动势,阻碍电流变化,对
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