高二物理组教案。
任国锋。张玉杰。
交变电流。教学目标。
一）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。
二）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。
三）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、难点。
重点。交变电流产生的物理过程的分析。
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**教学课件、示教用大的电流表。
教学过程。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。
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？
多**课件打出下图。当abcd线圈在磁场中绕oo′轴转动时，哪些边切割磁感线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a→b→c→d→a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d→c→b→a→d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。
线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小？
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。
利用多**课件，屏幕上打出中性面概念：
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φ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ω。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt，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=bl1vsinωt = bl1·ωsinωt =bl1l2sinωt
此时整个线框中感应电动势多大？
e=eab+ecd=bl1l2ωsinωt
若线圈有n匝时，相当于n个完全相同的电源串联，e=nbl1l2ωsinωt，令em=nbl1l2ω，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=umsinωt。
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．几种常见的交变电波形。
三）课堂总结、点评。
本节课主要学习了以下几个问题：
1．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流。
2．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=nbsωsinωt，感应电动势的最大值为em=nbsω。
3．中性面的特点：磁通量最大为φm，但e=0。
四）实例**。
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。
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。
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ω=200 rad/s。已知ab=0.
1 m，bc=0.2 m，线圈的总电阻r=40ω，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ωt变化的图象；
4）当ωt=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？
课堂小结：一。知识总结：
二。解题方法总结：
课后作业：p5“问题与练习”第题；
板书设计： 5．1 交变电流。
1、交变电流的产生。
2．交变电流的变化规律
课后反思：1简谐运动。
教学目的。1）了解什么是机械振动、简谐运动
2）正确理解简谐运**象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。
2．能力培养通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力。
教学重点：使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。
教学难点：偏离平衡位置的位移与位移的概念容易混淆；在一次全振动中速度的变化。
课型：启发式的讲授课。
教具：钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球、气垫弹簧振子、微型气源。
教学过程（教学方法）
教学内容。引入]我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动。
1．机械振动。
振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动？
讲授]微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动……这些物体的运动都是振动。请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？
演示实验]（1）一端固定的钢板尺[见图1（a）]（2）单摆[见图1（b）]
3）弹簧振子[见图1（c）（d）] 4）穿在橡皮绳上的塑料球[见图1（e）]
提问}这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的……它们的运动有什么共同特征？
归纳}物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。
2．简谐运动。
简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动。
1）弹簧振子。
演示实验：气垫弹簧振子的振动。
讨论] a．滑块的运动是平动，可以看作质点。
b．弹簧的质量远远小于滑动的质量，可以忽略不计，一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子。
c．没有气垫时，阻力太大，振子不振动；有了气垫时，阻力很小，振子振动。我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。
2）弹簧振子为什么会振动？
物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力，回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。
回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力。
在o点，回复力是零，叫振动的平衡位置。
3）简谐运动的特征。
弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时，我们把偏离平衡位置的位移简称为位移。
3、简谐运动的位移图象——振**象。
简谐运动的振**象是一条什么形状的图线呢？简谐运动的位移指的是什么位移？（相对平衡位置的位移）
演示】当弹簧振子振动时，沿垂置于振动方向匀速拉动纸带，毛笔p就在纸带上画出一条振动曲线。
说明：匀速拉动纸带时，纸带移动的距离与时间成正比，纸带拉动一定的距离对应振子振动一定的时间，因此纸带的运动方向可以代表时间轴的方向，纸带运动的距离就可以代表时间。
介绍这种记录振动方法的实际应用例子：心电图仪、**仪。
理论和实验都证明：（1）简谐运动的振**象都是正弦或余弦曲线。
让学生思考后回答：振**象在什么情况下是正弦，什么情况下是余弦？（由开始计时的位置决定）
小结：作业： 1、必作部分2．完成第195页第（3）题。
2、简谐运动的描述。
教学目标：1．知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。
2．理解周期和频率的关系。
3．知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关。
重点难点：振幅、周期和频率的物理意义；理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关。
教学方法：实验观察、讲授、讨论，计算机辅助教学。
教具：弹簧振子，音叉，教学过程。
1．新课引入。
上节课讲了简谐运动的现象和受力情况。我们知道振子在回复力作用下，总以某一位置为中心做往复运动。现在我们观察弹簧振子的运动。
将振子拉到平衡位置o的右侧，放手后，振子在o点的两侧做往复运动。振子的运动是否具有周期性？
在圆周运动中，物体的运动由于具有周期性，为了研究其运动规律，我们引入了角速度、周期、转速等物理量。为了描述简谐运动，也需要引入新的物理量，即振幅、周期和频率。
2．新课讲授。
实验演示：观察弹簧振子的运动，可知振子总在一定范围内运动。说明振子离开平衡位置的距离在一定的数值范围内，这就是我们要学的第一个概念——振幅。
1）、振幅a：振动物体离开平衡位置的最大距离。我们要注意，振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，而不是最大位移。这就意味着，振幅是一个数值，指的是最大位移的绝对值。
板书】2、振动的周期和频率。
1）、振动的周期t：做简谐运动的物体完成一次全振动的时间。
振动的频率f：单位时间内完成全振动的次数。
2）、周期的单位为秒（s）、频率的单位为赫兹（hz）。
实验演示：下面我们观察两个劲度系数相差较大的弹簧振子，让这两个弹簧振子开始振动，用秒表或者脉搏计时，比较一下这两个振子的周期和频率。演示实验表明，周期越小的弹簧振子，频率就越大。
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