教學(xué)設(shè)計(jì)5.1交變電流教學(xué)目標(biāo)（一）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。（二）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。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，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)、難點(diǎn)重點(diǎn):交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程的分析。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。教具手搖發(fā)電機(jī)、小燈泡、示波器、多媒體教學(xué)課件、示教用大的電流表教學(xué)過(guò)程（一）引入交變電流的概念開(kāi)門(mén)見(jiàn)山：利用示波器分別接交流電和直流電，觀察波形，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)什么是交流電和直流電，并明確它們的判斷依據(jù)方向是否變化，跟蹤練習(xí)讓學(xué)生進(jìn)行區(qū)分交流電和直流電。出示單相交流發(fā)電機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生首先觀察它的主要構(gòu)造。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)比較取材于生活中常用的兩種形式的電流的波形，體現(xiàn)了從日常生活現(xiàn)象走向物理的教學(xué)理念，讓本節(jié)的知識(shí)環(huán)境不顯得過(guò)于陌生，有助于學(xué)生迅速構(gòu)建交變電流的概念，而圖像有利于提高學(xué)生對(duì)交變電流的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)也為后面的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

（二）交變電流的產(chǎn)生演示：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?首先做個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：先讓學(xué)生了解教學(xué)用發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造，然后將電流表連接到其的兩端，讓學(xué)生觀察指針的左右周期性的擺動(dòng)。

其次，利用單匝的鐵絲框邊模擬，引導(dǎo)學(xué)生分析線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周中電動(dòng)勢(shì)和電流的變化，利用教科書(shū)交流發(fā)電機(jī)示意圖可設(shè)置如下問(wèn)題：1.矩形線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，哪些邊切割磁感線，即哪些邊會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)？

2.要求學(xué)生分別畫(huà)出甲、乙、丙、丁四中情況的前視圖，即將立體圖畫(huà)成平面圖;

3.在平面圖基礎(chǔ)上，分析線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過(guò)程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？在線圈由丙轉(zhuǎn)到乙的過(guò)程中，AB邊中的電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？電流在何處變向的?

4.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置是線圈中沒(méi)有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大？這些位置磁通量及磁通量的變化率等有什么特點(diǎn)?

該分析過(guò)程只是運(yùn)用楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律這些基本原理解決新情境下的問(wèn)題，難度不大，但是我覺(jué)得仍要給學(xué)生充足的時(shí)間進(jìn)行判斷、分析；仔細(xì)體會(huì)線圈各個(gè)特殊位置的特點(diǎn)，為后面圖像理解做鋪墊。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？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e=0,i=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。(三)交變電流變化規(guī)律交變電流電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的推導(dǎo)。采用“問(wèn)題串”形式提問(wèn)BBvA(B)D(C)t=0θ1.線圈與中性面的夾角是多少？

2.ab邊的速度多大？

3.ab邊速度方向與磁場(chǎng)方向夾角多大？

4.ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？

5.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？

推導(dǎo)出電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式，并畫(huà)出圖像；

eab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt此時(shí)整個(gè)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?e=eab+ecd=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：這樣處理有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的研究，也有利于學(xué)生對(duì)導(dǎo)線切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)求解問(wèn)題的能力的提高。

推導(dǎo)I,u等的表達(dá)式。介紹其他形式的交變電流。幾種常見(jiàn)的交變電波形回扣：手搖發(fā)電機(jī)燈泡的閃亮。這個(gè)環(huán)節(jié)可以使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)交流電有更深刻的認(rèn)識(shí)和理解。

讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容，構(gòu)建知識(shí)框架，作業(yè)布置要有針對(duì)性，梯度。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)學(xué)生自己的體驗(yàn)，自己的總結(jié)，真正達(dá)到了檢驗(yàn)學(xué)生課堂效果的目的。

（四）課堂小結(jié)和當(dāng)堂檢測(cè)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(kāi)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。中性面的特點(diǎn)：磁通量最大為Φm，但e=0。3.交變電流的變化規(guī)律小結(jié)以學(xué)生的板書(shū)將本節(jié)內(nèi)容展示出來(lái)。當(dāng)堂檢測(cè)：一臺(tái)發(fā)電機(jī)在產(chǎn)生正弦式電流。如果發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的峰值為Em=400V，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω=314rad/s，試寫(xiě)出電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式。如果這個(gè)發(fā)電機(jī)的外電路只有電阻元件，總電阻為2000Ω，電路中電流的峰值是多少？寫(xiě)出電流瞬時(shí)值的表達(dá)式當(dāng)堂檢測(cè)是最基本的交流電表達(dá)式表示，通過(guò)這個(gè)學(xué)生進(jìn)一步理解應(yīng)用交變電流的表達(dá)式。第2課時(shí)：交變電流規(guī)律的具體應(yīng)用及圖像應(yīng)用。學(xué)情分析在學(xué)習(xí)交變電流之前，學(xué)生憑借自己的生活經(jīng)驗(yàn)，知道用電器使用的是交流電，如日光燈、電視機(jī)、電飯鍋等。而在此之前學(xué)生認(rèn)識(shí)了直流電的特點(diǎn)，并會(huì)應(yīng)用歐姆定律、焦耳定律等直流電的公式，會(huì)計(jì)算功率。學(xué)生初步具備了一些電磁感應(yīng)方面的能力，如能用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向，會(huì)用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算電動(dòng)勢(shì)的大小等。學(xué)生學(xué)習(xí)直流電有一定的基礎(chǔ)，但是對(duì)交流的認(rèn)識(shí)還只是局限于生活中的常見(jiàn)電器，比較膚淺，對(duì)兩種電流的區(qū)別不明確，本節(jié)采用實(shí)驗(yàn)探究，小組討論，重點(diǎn)點(diǎn)撥的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)直觀的感受到交變電流和直流電的區(qū)別，以便深刻記憶。對(duì)于交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律，用手搖發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)明，涉及到了兩條邊切割磁感線，需要討論兩條邊所產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的大小和方向，問(wèn)題較復(fù)雜，所以在這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)上，把復(fù)雜的問(wèn)題處理成若干個(gè)小問(wèn)題，逐步解決，這樣設(shè)計(jì)，可降低教學(xué)的坡度，使學(xué)生能真正的自主探究，成為學(xué)習(xí)的主角。效果分析通過(guò)對(duì)交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律教材的認(rèn)識(shí)和教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)，教學(xué)中以交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律概念的理解為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)生的思維特點(diǎn)，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，以實(shí)驗(yàn)為主線，運(yùn)用多媒體教學(xué)，把傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力和滲透方法有機(jī)地結(jié)合在一起，目的在于全方位地培養(yǎng)學(xué)生?？蛇_(dá)到以下效果：1.能夠使學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主體，從而實(shí)現(xiàn)本節(jié)課的知識(shí)目標(biāo)。2.能夠充分培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。3.變規(guī)律的傳授過(guò)程為規(guī)律的探究過(guò)程能夠培養(yǎng)學(xué)生思維能力。4.從學(xué)生的角度講，本節(jié)課設(shè)計(jì)的起點(diǎn)較低，在概念本身難度很高的情形下，學(xué)生通過(guò)“問(wèn)題串”鋪設(shè)臺(tái)階，運(yùn)用前面所學(xué)的知識(shí)推導(dǎo)出相應(yīng)的一些公式，彌補(bǔ)了課本上的表述。不足之處：1.下午的時(shí)間，學(xué)生很困，思維不是很活躍，有部分學(xué)生沒(méi)有在探究過(guò)程中讓頭腦處于“激發(fā)態(tài)”。2.在課堂語(yǔ)言表述上，擔(dān)心學(xué)生的基礎(chǔ)，提示過(guò)多，語(yǔ)言有重復(fù)。教材分析交變電流是生產(chǎn)和生活中最常用到的電流，而正弦式交變電流又是最簡(jiǎn)單和最基本的。正弦式交變電流產(chǎn)生的原理是基于電磁感應(yīng)的基本基礎(chǔ)，所以本章是前一章的延續(xù)和發(fā)展，是電磁感應(yīng)理論的具體應(yīng)用。另一方面，本節(jié)知識(shí)是全章的理論基礎(chǔ)，由于交變電流與直流不同，因此，它對(duì)各種元件的作用也不同。正因?yàn)榻蛔冸娏鞯奶厥庑?，才有了變壓器及其廣泛的應(yīng)用。所以，本節(jié)內(nèi)容有承上啟下的作用，教學(xué)重點(diǎn)是運(yùn)用電磁感應(yīng)的基本知識(shí)，配合相應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)，分析交變電流的產(chǎn)生過(guò)程，認(rèn)識(shí)交變電流的特點(diǎn)及規(guī)律。根據(jù)教學(xué)大綱的要求，結(jié)合教材，本著把傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力和滲透方法有機(jī)結(jié)合的原則，確定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)如下:1．知識(shí)目標(biāo)(1)使學(xué)生理解交變電流產(chǎn)生的原理。(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。(4)知道交流發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)單構(gòu)造及種類(lèi)。2．能力目標(biāo)(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)生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖的能力。3．德育目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思想。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)根據(jù)教學(xué)大綱，結(jié)合教材，確定本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：

交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程分析。難點(diǎn)：交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。教法分析為充分體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，采用前蘇聯(lián)教育家馬赫穆托夫、列爾涅爾、斯卡特金等人所倡導(dǎo)的問(wèn)題教學(xué)法。其基本程序是：提出問(wèn)題——引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)——啟發(fā)學(xué)生分析和解決問(wèn)題。本節(jié)課共2課時(shí)，這是第1課時(shí)交變電流的產(chǎn)生原理及變化規(guī)律，第2課時(shí)是交變電流規(guī)律的具體應(yīng)用及圖像應(yīng)用。評(píng)測(cè)練習(xí)1.線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖示可知（）A、在A和C時(shí)刻線圈處于磁通量變化率最大位置

B、在A和C時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為最大

C、在B時(shí)刻到D時(shí)刻線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為π弧度

D、若從B時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過(guò)0.01s，則在1s內(nèi)交變電流的方向改變100次2.線圈從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是ω，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值是Em，那么在任一時(shí)刻t感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值e為（）．若線圈電阻為Ｒ，則感應(yīng)電流的瞬時(shí)值Ｉ為（）．3.如右上圖所示，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.（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(xiě)出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；4.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線圈ab邊長(zhǎng)為20cm，ad邊長(zhǎng)為10cm，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.01T，線圈的轉(zhuǎn)速n=50r/s，求：電動(dòng)勢(shì)的最大值及對(duì)應(yīng)的線圈位置。5.如圖所示：匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，求線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180度時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。課后反思學(xué)生高中階段物理的學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)是現(xiàn)實(shí)的，有意義的，富有挑戰(zhàn)性的。交變電流的知識(shí)，既是前面學(xué)過(guò)的電磁感應(yīng)知識(shí)的拓展和延伸，又與生產(chǎn)和生活有著密切的聯(lián)系，具有廣泛的應(yīng)用，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)好這部分知識(shí)，既是對(duì)電磁感應(yīng)知識(shí)的深化和鞏固，又是理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)習(xí)現(xiàn)實(shí)生活中的物理知識(shí)。但是，本節(jié)課的難點(diǎn)是學(xué)生對(duì)于交變電流沒(méi)有形象的認(rèn)識(shí)，只有一個(gè)模糊的概念，因此本人在這節(jié)課中充分采用了實(shí)驗(yàn)演示、理論分析、數(shù)學(xué)推導(dǎo)相結(jié)合的方法，把抽象的概念形象化，把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，充分使本節(jié)課的內(nèi)容有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性。本節(jié)課成功之處：1．引課部分：利用示波器分別接交流電和直流電，觀察波形，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)什么是交流電和直流電，并明確它們的判斷依據(jù)。并讓學(xué)生進(jìn)行練習(xí)區(qū)分交直流電。對(duì)于這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使學(xué)生對(duì)交變電流有了直觀認(rèn)識(shí)。2．交流電的產(chǎn)生部分：首先做演示實(shí)驗(yàn)：先讓學(xué)生了解教學(xué)用發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造，然后將電流表連接到教學(xué)發(fā)電機(jī)的兩端，讓學(xué)生觀察指針的左右周期性擺動(dòng)。其次，我利用單匝的鐵絲框邊模擬，引導(dǎo)學(xué)生分析線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周中電動(dòng)勢(shì)和電流的變化，并利用教科書(shū)交流發(fā)電機(jī)示意圖對(duì)應(yīng)于線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的四個(gè)特殊位置。采用“問(wèn)題串”的形式，由學(xué)生分析要研究線圈在這些位置的磁通量、電動(dòng)勢(shì)和電流。學(xué)生分組討論后能夠逐漸的得出答案，充分體現(xiàn)出學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過(guò)程。3.演示實(shí)驗(yàn)不足的地方，通過(guò)flash動(dòng)畫(huà)讓學(xué)生加深印象。4.回顧交流發(fā)電機(jī)燈泡閃亮環(huán)節(jié)，通過(guò)燈泡閃亮讓學(xué)生思考原因，進(jìn)而加深對(duì)交流電的認(rèn)識(shí)，并達(dá)到了前呼后應(yīng)的效果。本節(jié)課有待改進(jìn)的地方：1．在實(shí)驗(yàn)設(shè)施允許的情況下，手搖發(fā)電機(jī)演示交流電的實(shí)驗(yàn)可以變成學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，效果更好，學(xué)生興趣也更濃。2．給學(xué)生留的思考的時(shí)間不夠，當(dāng)學(xué)生回答不出的時(shí)候，引導(dǎo)的有點(diǎn)快、急，講得還是顯得多，沉不住氣去等學(xué)生更多的思考。以上是我對(duì)本節(jié)課的思考與反思，不當(dāng)之處請(qǐng)各位老師指正！課標(biāo)分析《5.1交變電流》是新課標(biāo)人教版