《認識交變電流》教學(xué)設(shè)計教學(xué)目標：知道交變電流的特點；知道中性面及其特點；知道正弦式交變電流方向和大小在特殊位置的變化情況。通過觀察實驗，明確交變電流大小和方向的特點，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。經(jīng)歷建立正弦式交變電流模型，用右手定則和法拉第電磁感應(yīng)定律推理得出正弦式交變電流方向和大小的規(guī)律的過程，體會建立模型與推理分析的思維方法，體驗科學(xué)探究的過程。了解發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，各種發(fā)電機的區(qū)別在于機械能產(chǎn)生的形式不同。教學(xué)重點：交流發(fā)電機產(chǎn)生交變電流的過程；正弦式交變電流方向和大小變化的特點。教學(xué)難點：正弦式交變電流方向和大小變化的特點。教學(xué)方法：演示實驗，問題探究、講授。課時安排：1課時問題引入：如圖所示，用學(xué)生電源把照明電路中220V的交變電壓變成6V或3V的低壓交變電壓，給小燈泡供電。把小燈泡的兩端接入示波器的輸入端，觀察示波器顯示的波形圖。示波器顯示出來的波形圖是什么形狀？需要引進哪些物理量進行描述？新課教學(xué)：交變電流的產(chǎn)生交變電流的定義：強弱和方向都隨時間做周期性變化的電流，稱為交變電流，簡稱交流（AC）。日常生活和生產(chǎn)中所使用的交變電流是按正弦規(guī)律變化的?！居^察與思考】如圖所示，把電流計接入發(fā)電機模型的輸出端，搖動發(fā)電機的手柄，使線圈在磁極之間轉(zhuǎn)動，觀察電流計指針的擺動情況。問題1：觀察電流計的指針有何變化，說明了什么？你能想到什么？問題2：手柄搖得更快時，電流計的指針擺動的幅度有什么變化？說明了什么？情境：如圖是交流發(fā)電機的示意圖。裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場可近似為勻強磁場，為了便于觀察，圖中只畫出了其中的一匝線圈。線圈的邊連在金屬滑環(huán)L上，邊連在滑環(huán)K上；導(dǎo)體做的兩個電刷A、B分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。【思考問題】假定線圈沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示。我們考慮下面幾個問題。矩形線圈轉(zhuǎn)動過程中，哪些邊會產(chǎn)生電動勢？只有、邊產(chǎn)生電動勢，怎樣由立體圖畫出平面圖？（3）在線圈由(a)圖轉(zhuǎn)到(b)圖所示位置的過程中，邊中電流向哪個方向流動？（4）在線圈由(c)圖轉(zhuǎn)到(d)圖所示位置的過程中，邊中電流向哪個方向流動？（5）轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中的電流最大？這些位置磁通量及磁通量的變化率等物理量有什么特點？（6）大致畫出通過電流表的電流隨時間變化的曲線，在橫坐標上標出線圈到達（a）、（b）、（c）、（d）各位置時對應(yīng)的時刻。中性面：線圈垂直于磁感線時所處的位置稱為中性面。中性面的特點：①線圈處于中性面時磁通量最大，磁通量的變化率為零，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零；②線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向改變一次，線圈轉(zhuǎn)動一周，兩次經(jīng)過中性面，電流方向改變兩次。（2）中性面的垂面的特點：線圈位于此位置時磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大。用公式描述交變電流【討論與交流】如圖所示是交流發(fā)電機線圈截面示意圖。標有的小圓圈表示線圈邊的橫截面，標有的小圓圈表示線圈邊的橫截面。設(shè)邊的長度為，邊的長度為，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為。線圈平面從中性面開始以角速度轉(zhuǎn)動，經(jīng)過時間后轉(zhuǎn)到圖示位置。根據(jù)上述信息，推導(dǎo)此時感應(yīng)電動勢的表達式。問題1：此時，線圈與中性面的夾角是多少？問題2：邊的速度是多少？問題3：邊速度的方向與磁場方向的夾角是多少？問題4：邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是多少？問題5：線圈中的感應(yīng)電動勢是多少？問題6：如果線圈不是從中性面開始旋轉(zhuǎn)，線圈中感應(yīng)電動勢如何表述？感應(yīng)電動勢的瞬時值：感應(yīng)電動勢的峰值：練習(xí)：一臺發(fā)電機產(chǎn)生正弦式電流。如果發(fā)電機電動勢的峰值＝400V，線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度＝314rad/s，