2019-2020年高中物理 3.2 交變電流是怎么產(chǎn)生的 教案 魯科版選修3-2.doc
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2019-2020年高中物理 3.2 交變電流是怎么產(chǎn)生的 教案 魯科版選修3-2 三維教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能 (1)使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理,知道什么是中性面; (2)掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法; (3)理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。 2、過(guò)程與方法 (1)掌握描述物理量的三種基本方法(文字法、公式法、圖象法); (2)培養(yǎng)學(xué)生觀(guān)察能力,空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力; (3)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力。 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,體會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的重要性。 教學(xué)重點(diǎn):交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程的分析。 教學(xué)難點(diǎn):交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。 教學(xué)方法:演示法、分析法、歸納法。 教學(xué)手段:手搖單相發(fā)電機(jī)、小燈泡、示波器、多媒體教學(xué)課件、示教用大的電流表。 (一)引入新課 出示單相交流發(fā)電機(jī),引導(dǎo)學(xué)生首先觀(guān)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(xiàn)框快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),觀(guān)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。 (二)進(jìn)行新課 1、交變電流的產(chǎn)生 問(wèn)題1、為什么矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線(xiàn)圈里能產(chǎn)生交變電流?當(dāng)abcd線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),哪些邊切割磁感線(xiàn)? 答:ab與cd。 當(dāng)ab邊向右、cd邊向左運(yùn)動(dòng)時(shí),線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行時(shí),ab邊與cd邊線(xiàn)速度方向都跟磁感線(xiàn)方向垂直,即兩邊都垂直切割磁感線(xiàn),此時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。 問(wèn)題2線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最??? 答:當(dāng)線(xiàn)圈平面跟磁感線(xiàn)垂直時(shí),ab邊和cd邊線(xiàn)速度方向都跟磁感線(xiàn)平行,即不切割磁感線(xiàn),此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。 中性面概念: (1)中性面——線(xiàn)框平面與磁感線(xiàn)垂直的位置。 (2)線(xiàn)圈處于中性面位置時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈Φ最大,但=0。 (3)線(xiàn)圈越過(guò)中性面,線(xiàn)圈中I感方向要改變。線(xiàn)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(xiàn)圈平面從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),角速度是ω。經(jīng)過(guò)時(shí)間t,線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度是ωt,ab邊的線(xiàn)速度v的方向跟磁感線(xiàn)方向間的夾角也等于ωt,如右圖所示。設(shè)ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1,bc邊長(zhǎng)L2,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,這時(shí)ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大? eab=BL1vsinωt = BL1ωsinωt =BL1L2sinωt 問(wèn):此時(shí)整個(gè)線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大? e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt 若線(xiàn)圈有N匝時(shí),相當(dāng)于N個(gè)完全相同的電源串聯(lián),e=NBL1L2ωsinωt,令Em=NBL1L2ω,叫做感應(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(xiàn)來(lái)表示,如下圖所示: 3、實(shí)例探究 交變電流的圖象、交變電流的產(chǎn)生過(guò)程 例1、一矩形線(xiàn)圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線(xiàn)圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線(xiàn)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 ( ) A.t1時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零 B.t2時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的絕對(duì)值最大 C.t3時(shí)刻通過(guò)線(xiàn)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(xiàn)圈的磁通量的絕對(duì)值都為最大 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(xiàn)圈,從中性面開(kāi)始繞垂直于磁感線(xiàn)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?,F(xiàn)在把線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速增為原來(lái)的2倍,試分析并寫(xiě)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,畫(huà)出與其相對(duì)應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象。 分析物理圖象的要點(diǎn): 一看:看“軸”、看“線(xiàn)”、看“斜率”、看“點(diǎn)”、看“截距”、看“面積”、看“拐點(diǎn)”,并理解其物理意義。 二變:掌握“圖與圖”“圖與式”和“圖與物”之間的變通關(guān)系。 三判:在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正確的分析和判斷。 4、綜合應(yīng)用 例3、如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T,匝數(shù)n=6的矩形線(xiàn)圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度ω=200 rad/s。已知ab=0。1 m,bc=0.2 m,線(xiàn)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(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)垂直,寫(xiě)出線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式; (3)畫(huà)出感應(yīng)電流的瞬時(shí)值i隨ωt變化的圖象; (4)當(dāng)ωt=30時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量和線(xiàn)圈中的電流的瞬時(shí)值各是多大? (5)線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)的過(guò)程中,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值是多大?- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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