太原师范学院：本科毕业生教育实习教案（高二物理——交变电流的产生及变化规律）

太原师范学院本科毕业生教育实习教案 2009年4月10日(星期五)第一节指导教师:段宝维实习生:马志伟 实习班级 196班 实习科目 高二物理 教学内容第十七章第一节交变电流的产生及变化规律 知识与技能 1、掌握描述物理规律的基本方法——文字法、公式法、图 像法 教学目的2、培养学生观察能力、空间想象能力、立体图转化为平面 图进行处理问题的能力 过程与方法 培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力 情感、态度与价值观 培养学生爱国主义精神及为富民强国认真学习的精 神 1、交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点 重点、难点 2、交变电流的产生即变化规律 、会用公式和图像表示交变电流 交流发电机模型、演示电流表、计算机、投影仪等多媒体 现代化教学手段 教学设备 教师行为 学生行为 知识回顾 学生设计:让矩形线 如何产生感应电流? 圈在匀强磁场中匀速 教学过程 请运用电磁感应的知识,设计转动。 个发电机模型

太原师范学院本科毕业生教育实习教案 2009 年 4 月 10 日 （星期五 ） 第一节 指导教师：段宝维 实习生：马志伟 实习班级 196 班 实习科目 高二物理 教学内容 第十七章第一节交变电流的产生及变化规律 教学目的 知识与技能 1、掌握描述物理规律的基本方法——文字法、公式法、图 像法． 2、培养学生观察能力、空间想象能力、立体图转化为平面 图进行处理问题的能力． 过程与方法 培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力． 情感、态度与价值观 培养学生爱国主义精神及为富民强国认真学习的精 神． 重点、难点 l、交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点． 2、交变电流的产生即变化规律。 3、会用公式和图像表示交变电流。 现代化教学手段 交流发电机模型、演示电流表、计算机、投影仪等多媒体 教学设备 教学过程 教师行为 学生行为 一、知识回顾 如何产生感应电流？ 请运用电磁感应的知识，设计 一个发电机模型。 学生设计：让矩形线 圈在匀强磁场中匀速 转动

教师行为 学生行为 、新课教学 1、判断大 1、交变电流的产生 [演示1]:出示手摇发电机模型,并连接演示电流表 屏幕中 显示的 哪些是 教 直流电, (b) (d) 当线圈在磁场中转动时,电流表的指针随着线圈的转动 交流电。 而摆动,线圈每转动一周指针左右摆动一次 2、仔细观 表明:电流强度的大小和方向都做周期性的变化,这种电流 学交流电 察演示 实验,并 2、交变电流的变化规律 分析线 [演示2]:矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程 圈处在 过分线W,终在平行磁感线方向转动,因面不产生感应不同位 (1)线圈平面垂直于磁感线(a图),ab、cd边此时速度方向与置时,回 磁感线平行,线圈中没有感应电动势,没有感应电流。 路当中 教师强调指出:这时线圈平面所处的位置叫中性面 中性面的特点:线圈平面与磁感线垂直,磁通量最大,感应电动 感应电 势最小为零,感应电流为零。 动势和 (2)当线圈平面逆时针转过90时(b图),即线圈平面与磁感线 平行时,ab、cd边的线速度方向都跟磁感线垂直,即两边都垂直切感应电 程 割磁感线,这时感应电动势最大,线圈中的感应电流也最大。 流的大 (3)再转过90°时(c图),线圈又处于中性面位置,线圈中没有 感应电动势 小及方 (4)当线圈再转过9时,处于图d位置,出、c边的瞬时速度向 方向,跟线圈经过图(b)位置时的速度方向相反,产生的感应电动 势方向也跟在(图b)位置相反 (5)再转过90°线圈处于起始位置(e图),与a图位置相同,线 圈中没有感应电动势

教 学 过 程 教师行为 学生行为 二、新课教学： 1、交变电流的产生 [演示1]：出示手摇发电机模型，并连接演示电流表 当线圈在磁场中转动时，电流表的指针随着线圈的转动 而摆动，线圈每转动一周指针左右摆动一次。 表 明：电流强度的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫 交流电。 2、交变电流的变化规律 [演示2]：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程 分 析：线圈 bc、da 始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应 电动势，只起导线作用。 （1）线圈平面垂直于磁感线（a 图），ab、cd 边此时速度方向与 磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流。 教师强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面。 中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动 势最小为零，感应电流为零。 （2）当线圈平面逆时针转过 900 时（b 图），即线圈平面与磁感线 平行时，ab、cd 边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切 割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大。 （3）再转过 900 时（c 图），线圈又处于中性面位置，线圈中没有 感应电动势。 （4）当线圈再转过 90 0 时，处于图 d 位置，ab、cd 边的瞬时速度 方向，跟线圈经过图（b）位置时的速度方向相反，产生的感应电动 势方向也跟在（图 b）位置相反。 （5）再转过 900 线圈处于起始位置（e 图），与 a 图位置相同，线 圈中没有感应电动势。 1、判断大 屏幕中 显示的 哪些是 直流电， 哪些是 交流电。 2、仔细观 察演示 实验，并 分析线 圈处在 不同位 置时，回 路当中 感应电 动势和 感应电 流的大 小及方 向

教师行为 学生行为 小结:线圈平面每经过中性面一次,感应电流的方向就改变一次 因此线圈转动一周,感应电流的方向改变两次。 提出问题:线圈中的感应电动势的大小如何变化呢 在场强为B的匀强磁场中,矩形线圈边长为L,逆时针绕中轴匀速|学生展开 转动,角速度为u,从中性面开始计时,经过时间t。 线圈转动的线速度为v=aL/2,转过的角度为日=ot 教此时a边线速度v以磁感线的夹角也等于ot这时ab边中的感应 小组讨 电动势为eab 同理,cd边切割磁感线的感应电动势为ed: 论,得出 结论 学 BlV= Blo -sin ot=-B1 2o sin ot 过 e= bly=blo sin ot= Bl2o sin ot 程 tat时

教 学 过 程 教师行为 学生行为 小结：线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次， 因此线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。 提出问题：线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？ 在场强为 B 的匀强磁场中，矩形线圈边长为 L，逆时针绕中轴匀速 转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经过时间 t。 线圈转动的线速度为 v=ωL/2，转过的角度为θ=ωt， 此时 ab 边线速度 v 以磁感线的夹角也等于ωt，这时 ab 边中的感应 电动势为 eab 同理，cd 边切割磁感线的感应电动势为 ecd： 学生展开 小 组 讨 论，得出 结论 t Bl t l e BLV Bl ab    sin  2 1 sin 2 2 = = = t Bl t l e BLV Bl cd    sin  2 1 sin 2 2 = = =

教 教师行为 学生行为 就整个线圈来看,因ab、cd边产生的感应电势方向相同,是串联, e=bl 2o sin ot= bs o sin ot 所以 学当线圈平面跟磁感线平行时,即ot=罪2,这时感应电动势最大 感应电动势的瞬时表达式为e= e msin o t e= B/o sin ot= bs o sin ot 可见在匀强磁场中,匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按/在坐标图 过|正弦规律变化的。即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔中画出交 做周期性变化。当线圈跟外电路组成闭合回路时,设整个回路的电 变电流的 R Ot 阻为R,则电路的感应电流的瞬时值为表达式 的变化图 感应电流瞬时值表达式i= Ising t这种按正弦规律变化的交变电 像 程 流叫正弦式电流 3、交流电的图像 交流电的变化规律还可以用图像来表示,在直角坐标系中,横 轴表示线圈平面跟中性面的夹角(或者表示线圈转动经过的时间t), 属耳 (b) (d) 2n t t 4 纵坐标表示感应电动势e(感应电流I)

教 学 过 程 教师行为 学生行为 就整个线圈来看，因ab、cd边产生的感应电势方向相同，是串联， 所以 当线圈平面跟磁感线平行时，即ωt=π/2，这时感应电动势最大 值εm=BSω 感应电动势的瞬时表达式为 e= εmsinωt 可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按 正弦规律变化的。即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔 做周期性变化。当线圈跟外电路组成闭合回路时，设整个回路的电 阻为 R，则电路的感应电流的瞬时值为表达式 感应电流瞬时值表达式 i=Imsinωt 这种按正弦规律变化的交变电 流叫正弦式电流 3、交流电的图像 交流电的变化规律还可以用图像来表示，在直角坐标系中，横 轴表示线圈平面跟中性面的夹角（或者表示线圈转动经过的时间 t）， 纵坐标表示感应电动势 e（感应电流 I）。 在坐标图 中画出交 变电流的 的变化图 像 e Bl  sin  t BS  sin  t 2 = = e Bl  sin  t BS  sin  t 2 = = t R R e i m sin ε = =

教师行为 学生行为 4、交流发电机 (1)发电机的基本组成:①用来产生感应电动势的线圈(叫电枢) ②用来产生磁场的磁极 (2)发电机的基本种类①旋转电枢式发电机(电枢动磁极不动) ②旋转磁极式发电机(磁极动电枢不动)无论哪种发电机,转动的 教 电枢转动 总结归纳 ORs 本节课所 图a 图b 学内容 部分叫转子,不动的部分叫定子 学 课后思考题 矩形线圈,面积为s,匝数为N,在场强为B的匀强磁场中 绕着中轴oo做匀速转动,角速度为ω,磁场方向与转轴垂直,当 线圈转到中性面开始计时,求:(1)线圈中感应电动势的最大值? 过 (2)线圈中感应电动势随时间变化的表达式?(3)若线圈中的电 阻为R,则线圈中的电流的最大值为多少?(4)线圈中的电流瞬时 表达式? 程

教 学 过 程 教师行为 学生行为 4、交流发电机 （1）发电机的基本组成：①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢） ②用来产生磁场的磁极 （2）发电机的基本种类①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动） ②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）无论哪种发电机，转动的 部分叫转子，不动的部分叫定子。 课后思考题： 一矩形线圈，面积为 s，匝数为 N，在场强为 B 的匀强磁场中 绕着中轴 oo’做匀速转动，角速度为ω，磁场方向与转轴垂直，当 线圈转到中性面开始计时，求：（1）线圈中感应电动势的最大值？ （2）线圈中感应电动势随时间变化的表达式？（3）若线圈中的电 阻为 R，则线圈中的电流的最大值为多少？（4）线圈中的电流瞬时 表达式？ 总结归纳 本节课所 学内容