2019-2020年高中物理 3.2 交变电流是怎么产生的教案 鲁科版选修3-2.doc

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资源描述
2019-2020年高中物理 3.2 交变电流是怎么产生的教案 鲁科版选修3-2三维教学目标1、知识与技能(1)使学生理解交变电流的产生原理,知道什么是中性面;(2)掌握交变电流的变化规律及表示方法;(3)理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。2、过程与方法(1)掌握描述物理量的三种基本方法(文字法、公式法、图象法);(2)培养学生观察能力,空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力;(3)培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。3、情感、态度与价值观通过实验观察,激发学习兴趣,培养良好的学习习惯,体会运用数学知识解决物理问题的重要性。教学重点:交变电流产生的物理过程的分析。教学难点:交变电流的变化规律及应用。教学方法:演示法、分析法、归纳法。教学手段: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。(一)引入新课出示单相交流发电机,引导学生首先观察它的主要构造。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,观察到什么现象? 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、交变电流的产生问题1、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?当abcd线圈在磁场中绕OO轴转动时,哪些边切割磁感线?答:ab与cd。当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向 沿着abcda方向流动的。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dcbad方向流动的。 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。问题2线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?答:当线圈平面跟磁感线垂直时,ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零。中性面概念:(1)中性面线框平面与磁感线垂直的位置。(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈最大,但=0。(3)线圈越过中性面,线圈中I感方向要改变。线圈转一周,感应电流方向改变两次。2、交变电流的变化规律设线圈平面从中性面开始转动,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?eab=BL1vsint = BL1sint =BL1L2sint问:此时整个线框中感应电动势多大?e=eab+ecd=BL1L2sint若线圈有N匝时,相当于N个完全相同的电源串联,e=NBL1L2sint,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。根据部分电路欧姆定律,电压的最大值Um=ImR,电压的瞬时值U=Umsint。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、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的变化如图所示。下面说法中正确的是 ( )A.t1时刻通过线圈的磁通量为零 B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大 D.每当e转换方向时,通过线圈的磁通量的绝对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,从中性面开始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表示为e=Emsint。现在把线圈的转速增为原来的2倍,试分析并写出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”,并理解其物理意义。二变:掌握“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断。4、综合应用例3、如图所示,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,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的过程中,感应电动势的平均值是多大?
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