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  • 高中教案安培分子电流假说

    发表时间:2022-02-06

    【www.jk251.com - 高中电流的教案】

    认真准备一份教案是一名教师的职责所在,教案在我们的教学生活当中十分常见,一份优质的教学方案往往来自教师长时间的经验累积,高中教案该怎么写?下面是小编为您精心收集整理,为您带来的《高中教案安培分子电流假说》,仅供参考,希望对您有帮助。

    教学目标

    知识目标

    1、知道安培的分子电流假说.

    2、知道电和磁是相互联系的.

    3、了解磁性材料及其应用.

    能力目标

    1、通过本书教学,了解科学假说在认识自然奥秘中的重要作用.

    2、通过演示实验和实物展示,掌握一些实用的磁性材料的常识,培养学生理论联系实际的能力.

    情感目标

    进行物理方法教育:培养学生形成科学研究的思维方式,即实验基础科学假说实验检验理论.

    教学建议

    教材分析

    教材本节的重点是:磁铁的磁场也是由运动电荷产生的.难点是学生对安培分子电流假说的理解.教师可以利用深化物质微观结构观点使学生理解分子电流.

    教法建议

    教学可以采用学生自主学习的方法,在引入时,可以让学生思考:为什么通电螺旋管周围的磁感线分布和条形磁铁非常相似?是否磁体和电流的磁场本质上有可能存在相同的起源问题?让学生认真思考联系.在通过演示实验验证,在学生自主学习的基础上,在教师指导点拨下总结规律.通过实验和讲解扩展磁性材料知识.

    教学设计方案

    安培分子电流假说磁性材料

    一、素质教育目标

    (一)知识教学点

    1、知道安培的分子电流假说.

    2、知道电和磁是相互联系的.

    3、了解磁性材料及其应用.

    (二)能力训练点

    1、通过本书教学,了解科学假说在认识自然奥秘中的重要作用.

    2、通过演示实验和实物展示,掌握一些实用的磁性材料的常识,培养学生理论联系实际的能力.

    (三)德育渗透点

    进行物理方法教育:培养学生形成科学研究的思维方式,即实验基础科学假说实验检验理论.

    (四)美育渗透点

    通过精美的实验仪器展示,培养学生对物理仪器工艺美的审美感受力,通过物理学研究思维方式的训练和培养,提高学生对物理学推理过程的逻辑美的审美感受力.

    二、学法引导

    1、教师通过复习提问法引入,通过学生自学课本,了解安培分子电流假说,通过演示实验法验证,通过启发使学生理解电本质.

    2、学生认真思考,细心观察实验,在教师指导下自学课本,分析总结.

    三、重点·难点·疑点及解决办法

    1、重点

    磁铁的磁场也是由运动电荷产生的.

    2、难点

    安培分子电流假说的理解.

    3、疑点

    分子电流的微观本质.

    4、解决办法

    利用深化知识中学过的物质微观结构观点或理解分子电流.

    四、课时安排

    1课时

    五、教具学具准备

    条形磁铁、软铁棒、大头针、电源、通电螺旋管、小磁针、塑料棒、铝棒、铜棒、铁架台、变压器铁芯.

    六、师生互动活动设计

    教师复习提问引入,学生认真思考联系.通过演示实验验证,学生自学课本知识,在教师指导点拨下总结规律.通过实验和讲解扩展磁性材料知识.

    七、教学步骤

    (一)明确目标

    (略)

    (二)整体感知

    本节课首先讲述磁铁和电流的磁场是否有本质上的一致,然后介绍磁性材料的特点及常见的磁性材料.

    (三)重点、难点的学习与目标完成过程

    1、引入新课

    从上节课的学习中,我们发现磁体和电流这两种完全不同的物质周围空间都存在着磁场,且通电螺旋管周围的磁感线分布和条形磁铁非常相似,这说明了什么问题?

    电与磁之间一定有某种联系,磁体和电流的磁场本质上有可能存在相同的起源问题.

    2、安培的分子电流假说

    身体中的电流是由大量的自由电子的定向移动而形成的,而电流的周围又有磁场,所以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的.那么,磁铁的磁场是否也是由电荷的运动产生的?

    安培提出在磁铁中分子、原子存在着一种环形电流——分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体.

    磁铁的分子电流的取向大致相同时,对外显磁性;磁铁的分子电流取向杂乱无章时,对外不显磁性.

    3、假说的验证

    (l)能解释实验现象

    现象一:软铁棒被磁化.演示:软铁棒未被磁化前无磁性;磁化后有磁性,能吸引大头针.

    现象二:磁铁受到猛烈的敲击会失去磁性.

    演示:猛击磁铁,观察小磁针偏转情况.

    (2)近代的原子结构理论证实了分子电流的存在.

    根据物质的微观结构理论,微粒原子由原子核和核外电子组成,原子核带正电,核外电子带负电,电子在库仑力的作用下,绕核高速旋转,形成分子电流.

    4、磁现象的电本质

    科学假说在人们认识自然奥秘中有着重要的作用,是人们研究科学发展的一种重要方式,经过实验验证后的假说就升华为理论,即安培分子电流理论.从该理论中,我们可以清楚地看到磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的.

    5、磁性材料

    (1)不同的物质磁化程度不同

    演示:通电螺线管上方悬挂小磁针,先在螺线管中先后插入塑料棒、铜棒、铝棒,观察磁针偏转情况.再分别插入软铁棒、变压器铁芯,观察磁钉偏转情况.

    大多数物质对磁场的影响很小,只有少数几种物质如铁、镍、钴及一些合金等才能对磁场有很大的影响,能使磁场增强几千倍,甚至上百万倍,这些材料叫铁磁性材料.

    6、介绍硬磁性材料和软磁性材料

    阅读课文,请学生回答:

    (1)什么是硬磁性材料?什么时候用硬磁性材料?

    (2)什么是软磁性材料?什么时候用软磁性材料?

    (四)总结、扩展

    本节课我们学习了安培分子电流假说,使我们认识到磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的.电与磁的统一是一个非常重要的思想,这个思想引导奥斯特发现了电流的磁效应,引导法拉第发现了电磁感应现象,最后引导麦克斯建立了统一的电磁场理论.

    注意不要把一切磁场都看作是由电荷的运动产生的.因为变化的电场也会产生磁场.另外注意和化学中极性分子知识相结合编写理化综合题考察学生的综合应试能力.

    八、布置作业

    普通磁带录音机是用一个磁头来录音和放音的,磁头结构如图所示,在一个环形铁芯上绕一个线圈,铁芯有个缝隙,工作时磁带就贴着这个缝隙移动,录音时,磁头线圈跟微音器相连,放音时,磁头线圈改为跟扬声器相连,磁带上涂有一层磁粉,磁粉能被磁化且留下剩磁,微音器的作用是把声音的变化转化为电流的变化,扬声器的作用是把电流的变化转化为声音的变化.根据学习的知识,把普通录音机录音的基本原理简明扼要地写出来.(放音的基本原理待学习了电磁感应后可知.)

    答:声音的变化经微音器转化为电流的变化,变化的电流流过线圈,在铁芯中产生变化的磁场,磁带经过磁头时磁粉被不同程度地磁化,并留下剩磁,这样,声音的变化就被记录成不同程度的磁化.

    九、板书设计

    七、安培的分子电流假说、磁性材料

    一、安培的分子电流假说

    1、假说的提出

    2、假说的验证

    二、磁现象的电本质

    磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的.

    三、磁性材料及其应用

    十一、背景知识与课外阅读

    JK251.com延伸阅读

    安培分子电流假说【精】


    教学目标

    知识目标

    1、知道安培的分子电流假说.

    2、知道电和磁是相互联系的.

    3、了解磁性材料及其应用.

    能力目标

    1、通过本书教学,了解科学假说在认识自然奥秘中的重要作用.

    2、通过演示实验和实物展示,掌握一些实用的磁性材料的常识,培养学生理论联系实际的能力.

    情感目标

    进行物理方法教育:培养学生形成科学研究的思维方式,即实验基础科学假说实验检验理论.

    教学建议

    教材分析

    教材本节的重点是:磁铁的磁场也是由运动电荷产生的.难点是学生对安培分子电流假说的理解.教师可以利用深化物质微观结构观点使学生理解分子电流.

    教法建议

    教学可以采用学生自主学习的方法,在引入时,可以让学生思考:为什么通电螺旋管周围的磁感线分布和条形磁铁非常相似?是否磁体和电流的磁场本质上有可能存在相同的起源问题?让学生认真思考联系.在通过演示实验验证,在学生自主学习的基础上,在教师指导点拨下总结规律.通过实验和讲解扩展磁性材料知识.

    教学设计方案

    安培分子电流假说磁性材料

    一、素质教育目标

    (一)知识教学点

    1、知道安培的分子电流假说.

    2、知道电和磁是相互联系的.

    3、了解磁性材料及其应用.

    (二)能力训练点

    1、通过本书教学,了解科学假说在认识自然奥秘中的重要作用.

    2、通过演示实验和实物展示,掌握一些实用的磁性材料的常识,培养学生理论联系实际的能力.

    (三)德育渗透点

    进行物理方法教育:培养学生形成科学研究的思维方式,即实验基础科学假说实验检验理论.

    (四)美育渗透点

    通过精美的实验仪器展示,培养学生对物理仪器工艺美的审美感受力,通过物理学研究思维方式的训练和培养,提高学生对物理学推理过程的逻辑美的审美感受力.

    二、学法引导

    1、教师通过复习提问法引入,通过学生自学课本,了解安培分子电流假说,通过演示实验法验证,通过启发使学生理解电本质.

    2、学生认真思考,细心观察实验,在教师指导下自学课本,分析总结.

    三、重点·难点·疑点及解决办法

    1、重点

    磁铁的磁场也是由运动电荷产生的.

    2、难点

    安培分子电流假说的理解.

    3、疑点

    分子电流的微观本质.

    4、解决办法

    利用深化知识中学过的物质微观结构观点或理解分子电流.

    四、课时安排

    1课时

    五、教具学具准备

    条形磁铁、软铁棒、大头针、电源、通电螺旋管、小磁针、塑料棒、铝棒、铜棒、铁架台、变压器铁芯.

    六、师生互动活动设计

    教师复习提问引入,学生认真思考联系.通过演示实验验证,学生自学课本知识,在教师指导点拨下总结规律.通过实验和讲解扩展磁性材料知识.

    七、教学步骤

    (一)明确目标

    (略)

    (二)整体感知

    本节课首先讲述磁铁和电流的磁场是否有本质上的一致,然后介绍磁性材料的特点及常见的磁性材料.

    (三)重点、难点的学习与目标完成过程

    1、引入新课

    从上节课的学习中,我们发现磁体和电流这两种完全不同的物质周围空间都存在着磁场,且通电螺旋管周围的磁感线分布和条形磁铁非常相似,这说明了什么问题?

    电与磁之间一定有某种联系,磁体和电流的磁场本质上有可能存在相同的起源问题.

    2、安培的分子电流假说

    身体中的电流是由大量的自由电子的定向移动而形成的,而电流的周围又有磁场,所以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的.那么,磁铁的磁场是否也是由电荷的运动产生的?

    安培提出在磁铁中分子、原子存在着一种环形电流——分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体.

    磁铁的分子电流的取向大致相同时,对外显磁性;磁铁的分子电流取向杂乱无章时,对外不显磁性.

    3、假说的验证

    (l)能解释实验现象

    现象一:软铁棒被磁化.演示:软铁棒未被磁化前无磁性;磁化后有磁性,能吸引大头针.

    现象二:磁铁受到猛烈的敲击会失去磁性.

    演示:猛击磁铁,观察小磁针偏转情况.

    (2)近代的原子结构理论证实了分子电流的存在.

    根据物质的微观结构理论,微粒原子由原子核和核外电子组成,原子核带正电,核外电子带负电,电子在库仑力的作用下,绕核高速旋转,形成分子电流.

    4、磁现象的电本质

    科学假说在人们认识自然奥秘中有着重要的作用,是人们研究科学发展的一种重要方式,经过实验验证后的假说就升华为理论,即安培分子电流理论.从该理论中,我们可以清楚地看到磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的.

    5、磁性材料

    (1)不同的物质磁化程度不同

    演示:通电螺线管上方悬挂小磁针,先在螺线管中先后插入塑料棒、铜棒、铝棒,观察磁针偏转情况.再分别插入软铁棒、变压器铁芯,观察磁钉偏转情况.

    大多数物质对磁场的影响很小,只有少数几种物质如铁、镍、钴及一些合金等才能对磁场有很大的影响,能使磁场增强几千倍,甚至上百万倍,这些材料叫铁磁性材料.

    6、介绍硬磁性材料和软磁性材料

    阅读课文,请学生回答:

    (1)什么是硬磁性材料?什么时候用硬磁性材料?

    (2)什么是软磁性材料?什么时候用软磁性材料?

    (四)总结、扩展

    本节课我们学习了安培分子电流假说,使我们认识到磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的.电与磁的统一是一个非常重要的思想,这个思想引导奥斯特发现了电流的磁效应,引导法拉第发现了电磁感应现象,最后引导麦克斯建立了统一的电磁场理论.

    注意不要把一切磁场都看作是由电荷的运动产生的.因为变化的电场也会产生磁场.另外注意和化学中极性分子知识相结合编写理化综合题考察学生的综合应试能力.

    八、布置作业

    普通磁带录音机是用一个磁头来录音和放音的,磁头结构如图所示,在一个环形铁芯上绕一个线圈,铁芯有个缝隙,工作时磁带就贴着这个缝隙移动,录音时,磁头线圈跟微音器相连,放音时,磁头线圈改为跟扬声器相连,磁带上涂有一层磁粉,磁粉能被磁化且留下剩磁,微音器的作用是把声音的变化转化为电流的变化,扬声器的作用是把电流的变化转化为声音的变化.根据学习的知识,把普通录音机录音的基本原理简明扼要地写出来.(放音的基本原理待学习了电磁感应后可知.)

    答:声音的变化经微音器转化为电流的变化,变化的电流流过线圈,在铁芯中产生变化的磁场,磁带经过磁头时磁粉被不同程度地磁化,并留下剩磁,这样,声音的变化就被记录成不同程度的磁化.

    九、板书设计

    七、安培的分子电流假说、磁性材料

    一、安培的分子电流假说

    1、假说的提出

    2、假说的验证

    二、磁现象的电本质

    磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的.

    三、磁性材料及其应用

    十一、背景知识与课外阅读

    物理教案 安培分子电流假说


    教学目标

    知识目标

    1、知道安培的分子电流假说.

    2、知道电和磁是相互联系的.

    3、了解磁性材料及其应用.

    能力目标

    1、通过本书教学,了解科学假说在认识自然奥秘中的重要作用.

    2、通过演示实验和实物展示,掌握一些实用的磁性材料的常识,培养学生理论联系实际的能力.

    情感目标

    进行物理方法教育:培养学生形成科学研究的思维方式,即实验基础科学假说实验检验理论.

    教学建议

    教材分析

    教材本节的重点是:磁铁的磁场也是由运动电荷产生的.难点是学生对安培分子电流假说的理解.教师可以利用深化物质微观结构观点使学生理解分子电流.

    教法建议

    教学可以采用学生自主学习的方法,在引入时,可以让学生思考:为什么通电螺旋管周围的磁感线分布和条形磁铁非常相似?是否磁体和电流的磁场本质上有可能存在相同的起源问题?让学生认真思考联系.在通过演示实验验证,在学生自主学习的基础上,在教师指导点拨下总结规律.通过实验和讲解扩展磁性材料知识.

    教学设计方案

    安培分子电流假说磁性材料

    一、素质教育目标

    (一)知识教学点

    1、知道安培的分子电流假说.

    2、知道电和磁是相互联系的.

    3、了解磁性材料及其应用.

    (二)能力训练点

    1、通过本书教学,了解科学假说在认识自然奥秘中的重要作用.

    2、通过演示实验和实物展示,掌握一些实用的磁性材料的常识,培养学生理论联系实际的能力.

    (三)德育渗透点

    进行物理方法教育:培养学生形成科学研究的思维方式,即实验基础科学假说实验检验理论.

    (四)美育渗透点

    通过精美的实验仪器展示,培养学生对物理仪器工艺美的审美感受力,通过物理学研究思维方式的训练和培养,提高学生对物理学推理过程的逻辑美的审美感受力.

    二、学法引导

    1、教师通过复习提问法引入,通过学生自学课本,了解安培分子电流假说,通过演示实验法验证,通过启发使学生理解电本质.

    2、学生认真思考,细心观察实验,在教师指导下自学课本,分析总结.

    三、重点难点疑点及解决办法

    1、重点

    磁铁的磁场也是由运动电荷产生的.

    2、难点

    安培分子电流假说的理解.

    3、疑点

    分子电流的微观本质.

    4、解决办法

    利用深化知识中学过的物质微观结构观点或理解分子电流.

    四、课时安排

    1课时

    五、教具学具准备

    条形磁铁、软铁棒、大头针、电源、通电螺旋管、小磁针、塑料棒、铝棒、铜棒、铁架台、变压器铁芯.

    六、师生互动活动设计

    教师复习提问引入,学生认真思考联系.通过演示实验验证,学生自学课本知识,在教师指导点拨下总结规律.通过实验和讲解扩展磁性材料知识.

    七、教学步骤

    (一)明确目标

    (略)

    (二)整体感知

    本节课首先讲述磁铁和电流的磁场是否有本质上的一致,然后介绍磁性材料的特点及常见的磁性材料.

    (三)重点、难点的学习与目标完成过程

    1、引入新课

    从上节课的学习中,我们发现磁体和电流这两种完全不同的物质周围空间都存在着磁场,且通电螺旋管周围的磁感线分布和条形磁铁非常相似,这说明了什么问题?

    电与磁之间一定有某种联系,磁体和电流的磁场本质上有可能存在相同的起源问题.

    2、安培的分子电流假说

    身体中的电流是由大量的自由电子的定向移动而形成的,而电流的周围又有磁场,所以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的.那么,磁铁的磁场是否也是由电荷的运动产生的?

    安培提出在磁铁中分子、原子存在着一种环形电流——分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体.

    磁铁的分子电流的取向大致相同时,对外显磁性;磁铁的分子电流取向杂乱无章时,对外不显磁性.

    3、假说的验证

    (l)能解释实验现象

    现象一:软铁棒被磁化.演示:软铁棒未被磁化前无磁性;磁化后有磁性,能吸引大头针.

    现象二:磁铁受到猛烈的敲击会失去磁性.

    演示:猛击磁铁,观察小磁针偏转情况.

    (2)近代的原子结构理论证实了分子电流的存在.

    根据物质的微观结构理论,微粒原子由原子核和核外电子组成,原子核带正电,核外电子带负电,电子在库仑力的作用下,绕核高速旋转,形成分子电流.

    4、磁现象的电本质

    科学假说在人们认识自然奥秘中有着重要的作用,是人们研究科学发展的一种重要方式,经过实验验证后的假说就升华为理论,即安培分子电流理论.从该理论中,我们可以清楚地看到磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的.

    5、磁性材料

    (1)不同的物质磁化程度不同

    演示:通电螺线管上方悬挂小磁针,先在螺线管中先后插入塑料棒、铜棒、铝棒,观察磁针偏转情况.再分别插入软铁棒、变压器铁芯,观察磁钉偏转情况.

    大多数物质对磁场的影响很小,只有少数几种物质如铁、镍、钴及一些合金等才能对磁场有很大的影响,能使磁场增强几千倍,甚至上百万倍,这些材料叫铁磁性材料.

    6、介绍硬磁性材料和软磁性材料

    阅读课文,请学生回答:

    (1)什么是硬磁性材料?什么时候用硬磁性材料?

    (2)什么是软磁性材料?什么时候用软磁性材料?

    (四)总结、扩展

    本节课我们学习了安培分子电流假说,使我们认识到磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的.电与磁的统一是一个非常重要的思想,这个思想引导奥斯特发现了电流的磁效应,引导法拉第发现了电磁感应现象,最后引导麦克斯建立了统一的电磁场理论.

    注意不要把一切磁场都看作是由电荷的运动产生的.因为变化的电场也会产生磁场.另外注意和化学中极性分子知识相结合编写理化综合题考察学生的综合应试能力.

    八、布置作业

    普通磁带录音机是用一个磁头来录音和放音的,磁头结构如图所示,在一个环形铁芯上绕一个线圈,铁芯有个缝隙,工作时磁带就贴着这个缝隙移动,录音时,磁头线圈跟微音器相连,放音时,磁头线圈改为跟扬声器相连,磁带上涂有一层磁粉,磁粉能被磁化且留下剩磁,微音器的作用是把声音的变化转化为电流的变化,扬声器的作用是把电流的变化转化为声音的变化.根据学习的知识,把普通录音机录音的基本原理简明扼要地写出来.(放音的基本原理待学习了电磁感应后可知.)

    答:声音的变化经微音器转化为电流的变化,变化的电流流过线圈,在铁芯中产生变化的磁场,磁带经过磁头时磁粉被不同程度地磁化,并留下剩磁,这样,声音的变化就被记录成不同程度的磁化.

    九、板书设计

    七、安培的分子电流假说、磁性材料

    一、安培的分子电流假说

    1、假说的提出

    2、假说的验证

    二、磁现象的电本质

    磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的.

    三、磁性材料及其应用

    十一、背景知识与课外阅读

    关于高中教案物理教案 分子动理论的高中教案推荐


    一、教学目标

    1.在物理知识方面要求:

    (1)知道分子的动能,分子的平均动能,知道物体的温度是分子平均动能大小的标志。

    (2)知道分子的势能跟物体的体积有关,知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。

    (3)知道什么是物体的内能,物体的内能与哪个宏观量有关,能区别物体的内能和机械能。

    (4)知道做功和热传递在改变物体内能上是等效的,知道两者的区别,了解热功参量的意义。

    2.在培养学生能力方面,这节课中要让学生建立:分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能、热量等五个以上物理概念,又要让学生初步知道三个物理规律:温度与分子平均动能关系,分子势能与分子间距离关系,做功与热传递在改变物体内能上的关系。因此,教学中着重培养学生对物理概念和规律的理解能力。

    3.渗透物理学方法的教育:在分子平均动能与温度关系的讲授中,渗透统计的方法。在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推理方法。

    二、重点、难点分析

    1.教学重点是使学生掌握三个概念(分子平均动能、分子势能、物体内能),掌握三个物理规律(温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递与功的关系)。

    2.区分温度、内能、热量三个物理量是教学上的一个难点;分子势能随分子间距离变化的势能曲线是教学上的另一难点。

    三、教具

    1.压缩气体做功,气体内能增加的演示实验:

    圆形玻璃筒、活塞、硝化棉。

    2.幻灯及幻灯片,展示分子间势能随分子间距离变化而变化的曲线。

    四、主要教学过程

    (一)引入新课

    我们知道做机械运动的物体具有机械能,那么热现象发生过程中,也有相应的能量变化。另一方面,我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的。那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢?这是今天学习的问题。

    (二)教学过程的设计

    1.分子的动能、温度

    物体内大量分子不停息地做无规则热运动,对于每个分子来说都有无规则运动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同,因此,各个分子的动能大小不同。由于热现象是大量分子无规则运动的结果,所以研究个别分子运动的动能是没有意义的。而研究大量分子热运动的动能,需要将所有分子热运动动能的平均值求出来,这个平均值叫做分子热运动的平均动能。

    学习布朗运动和扩散现象时,我们知道布朗运动和扩散现象都与温度有关系,温度越高,布朗运动越激烈,扩散也加快。依照分子动理论,这说明温度升高后分子无规则运动加剧。用上述分子热运动的平均动能来说明,就是温度升高,分子热运动的平均动能增大。如果温度降低,说明分子热运动的平均动能减小。因此从分子动理论观点来看,温度是物体分子热运动的平均动能的标志。“标志”的含义是指物体温度升高或降低,表示了物体内部大量分子热运动的平均动能增大或减小。温度不变,就表示了分子热运动的平均动能不变。其他宏观物理量如时间、质量、物质种类都不是分子热运动平均动能的标志。但是,温度不是直接等于分子的平均动能。

    另一方面,温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应,对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。

    我们知道,温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度,而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志,这是温度的微观含义。

    2.分子势能

    分子间存在着相互作用力,因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能,这就是分子势能。

    如果分子间距离约为10-10m数量级时,分子的作用力的合力为零,此距离为r0。

    当分子距离小于r0时,分子间的作用力表现为斥力,要减小分子间的距离必须克服斥力做功,因此,分子势能随分子间距离的减小而增大。这种情形与弹簧被压缩时弹性势能增大是相似的。如图1中弹簧压缩,弹性势能Ep增大。

    如果分子间距离大于r0时,分子间的相互作用表现为引力,要增大分子间的距离必须克服引力做功,因此,分子势能随分子间的距离增大而增大。这种情况与弹簧被拉伸时弹性势能增大是相似的。如图1中弹簧拉伸,Ep增大。

    从以上两种情况综合分析,分子间距离以r0为数值基准,r不论减小或增大,分子势能都增大。所以说,分子在平衡位置处是分子势能最低点。如果分子间距离是无限远时,取分子势能为零值,分子间距离从无限远逐渐减少至r0以前过程,分子间的作用力表现为引力,而且距离减少,分子引力做正功,分子势能不断减小,其数值将比零还小为负值。当分子间距离到达r0以后再减小,分子作用力表现为斥力,在分子间距离减小过程中,克服斥力做功,使分子势能增大。其数值将从负值逐渐变大至零,甚至为正值。分子势能随分子间距离r的变化情况可以在图2的图象中表现出来。从图中看到分子间距离在r0处,分子势能最小。

    既然分子势能的大小与分子间距离有关,那么在宏观上什么物理量能反映分子势能的大小变化情况呢?如果对于确定的物体,它的体积变化,直接反映了分子间的距离,也就反映了分子间的势能变化。所以分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。

    3.物体的内能

    (1)物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成,因此任何物体都是有内能的。

    提问学生:宏观量中哪些物理量是分子热运动的平均动能和分子势能的标志?

    根据学生的回答,引导到一个确定的物体,分子总数是固定的,那么这物体的内能大小是由宏观量——温度和体积决定的。如果不是确定的物体,那么物体的内能大小是由质量、温度、体积和物态来决定。

    课堂讨论题:下列各个实例中,比较物体的内能大小,并说明理由。

    ①一块铁由15℃升高到55℃,比较内能。

    ②质量是1kg50℃的铁块与质量是0.1kg50℃的铁块,比较内能。

    ③质量是1kg100℃的水与质量是1kg100℃的水蒸气,比较内能。

    (2)物体机械运动对应着机械能,热运动对应着内能。任何物体都具有内能,同时还可以具有机械能。例如在空中飞行的炮弹,除了具有内能,还具有机械能——动能和重力势能。

    提问学生:一辆汽车的车厢内有一气瓶氧气,当汽车以60km/h行驶起来后,气瓶内氧气的内能是否增加?

    通过此问题,让学生认识内能是所有分子热运动动能和分子势能之总和,而不是分子定向移动的动能。另一方面,物体机械能增加,内能不一定增加。

    4.物体的内能改变的两种方式

    (1)列举锯木头和用砂轮磨刀具,锯条、木头和刀具温度升高,说明克服摩擦力做功,可以使物体的内能增加。如果外力对物体做功全部用于物体内能改变的情况下,外力做多少功,物体的内能就改变多少。如果用W表示外界对物体做的功,用ΔE表示物体内能的变化,那么有W=ΔE。功的单位是焦耳,内能的单位也是焦耳。

    演示压缩空气,硝化棉燃烧。说明外力压缩空气过程,对气体做功,使气体的内能增加,温度升高到棉花的燃点而使其燃烧。

    以上实例说明做功可以改变物体的内能。

    (2)在炉灶上烧热水,火炉烤热周围物体,这些物体温度升高内能增加。这些实例说明依靠热传递方式也可以使物体的内能改变。物体吸收热量,内能增加。物体放出热量,物体的内能减少。如果传递给物体的热量用Q表示,物体内能的变化量是ΔE,那么,Q=ΔE。

    热量的计算公式有:Q=mcΔt,Q=ML,Q=mλ(后面的两个公式分别是物质熔解和汽化时热量的计算式)。热量的单位是焦耳,过去的单位是卡。

    所以做功和热传递是改变物体内能的两种方式。

    (3)做功和热传递对改变物体的内能是等效的。

    一杯水可以用加热的方法(即热传递方式)传递给它一定的热量,使它从某一温度升高到另一温度。这过程中这杯水的内能有一定量的变化。也可以采取做功的方式,比如用搅拌器在水中不断搅拌,也可以使这杯水从相同的初温度升高到同一高温度,这样,水的内能会有相同的变化量。两种方式不同,得到的结果是相同的。除非事先知道,否则我们无法区别是哪种方式使这杯水的内能增加的。

    因此,做功和热传递对改变物体的内能是等效的。

    (4)虽然做功和热传递对改变物体的内能是等效的,但是这两种方式的物理过程有本质的区别。做功使物体内能改变的过程是机械能转化为内能的过程。而热传递的过程只是物体之间内能的转移,没有能量形式的转化。

    课上练习:

    1.判断下面各结论是否正确?

    (1)温度高的物体,内能不一定大。

    (2)同样质量的水在100℃时的内能比60℃时的内能大。

    (3)内能大的物体,温度一定高。

    (4)内能相同的物体,温度一定相同。

    (5)热传递过程一定是从内能大的物体向内能小的物体传递热量。

    (6)温度高的物体,含有的热量多,或者说内能大的物体含有的热量多。

    (7)摩擦铁丝发热,说明功可以转化为热量。

    答案:(1)、(2)是对的。

    2.在标准大气压下,100℃的水吸收热量变成同温度的水蒸气的过程,下面的说法是否正确?

    (1)分子热运动的平均动能不变,因而物体的内能不变。

    (2)分子的平均动能增加,因而物体的内能增加。

    (3)所吸收的热量等于物体内能的增加量。

    (4)分子的内能不变。

    答案:以上四个结论都不对。

    (三)课堂小结

    (1)这节课上新建立了三个物理概念:分子热运动的平均动能、分子势能、内能。要知道这三个概念的确切含义,更为重要的是能够区分温度、内能、热量,知道内能与机械能的区别和联系。

    (2)要掌握三个物理规律:分子热运动的平均动能与温度的关系、分子间的相互作用力与分子间距离的关系、做功与热传递在使物体内能改变上的关系。

    (四)说明

    这节课是概念性很强的课,又不是从物理实验或物理现象直接得出结论的课。对于概念要知道引入的目的、确切含义、与其他概念的区别和联系。所以课上要讲分子热运动平均动能、内能、热量等概念的意义,并且要通过实际例题,让学生通过判断、推理来加深对这些概念的认识。

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    (一)教学目的

    1.知道电流周围存在着磁场。

    2.知道通电螺线管外部的磁场与条形磁铁相似。

    3.会用安培定则判定相应磁体的磁极和通电螺线管的电流方向。

    (二)教具

    一根硬直导线,干电池2~4节,小磁针,铁屑,螺线管,开关,导线若干。

    (三)教学过程

    1.复习提问,引入新课

    重做第二节课本上的图117的演示实验,提问:

    当把小磁针放在条形磁体的周围时,观察到什么现象?其原因是什么?

    (观察到小磁针发生偏转。因为磁体周围存在着磁场,小磁针受到磁场的磁力作用而发生偏转。)

    进一步提问引入新课

    小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗?也就是说,只有磁体周围存在着磁场吗?其他物质能不能产生磁场呢?这就是我们本节课要探索的内容。

    2.进行新课

    (1)演示奥斯特实验说明电流周围存在着磁场

    演示实验:将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高,沿南北方向水平放置。将小磁针平行地放在直导线的上方和下方,请同学们观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况。

    提问:观察到什么现象?

    (观察到通电时小磁针发生偏转,断电时小磁针又回到原来的位置。)

    进一步提问:通过这个现象可以得出什么结论呢?

    师生讨论:通电后导体周围的小磁针发生偏转,说明通电后导体周围的空间对小磁针产生磁力的作用,由此我们可以得出:通电导线和磁体一样,周围也存在着磁场。

    教师指出:以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的,此实验又叫做奥斯特实验。这个实验表明,除了磁体周围存在着磁场外,电流的周围也存在着磁场,即,本节课我们就主要研究。

    板书:第四节

    一、奥斯特实验

    1.实验表明:通电导线和磁体一样,周围存在着磁场。

    提问:我们知道,磁场是有方向的,那么电流周围的磁场方向是怎样的呢?它与电流的方向有没有关系呢?

    重做上面的实验,请同学们观察当电流的方向改变时,小磁针N极的偏转方向是否发生变化。

    提问:同学们观察到什么现象?这说明什么?

    (观察到当电流的方向变化时,小磁针N极偏转方向也发生变化,说明方向也发生变化。)

    板书:2.方向跟电流的方向有关。当电流的方向变化时,磁场的方向也发生变化。

    提问:奥斯特实验在我们现在看来是非常简单的,但在当时这一重大发现却轰动了科学界,这是为什么呢?

    学生看书讨论后回答:

    因为它揭示了电现象和磁现象不是各自孤立的,而是紧密联系的,从而说明表面上互不相关的自然现象之间是相互联系的,这一发现,有力推动了电磁学的研究和发展。

    (2)研究通电螺线管周围的磁场

    奥斯特实验用的是一根直导线,后来科学家们又把导线弯成各种形状,通电后研究,其中有一种在后来的生产实际中用途最大,那就是将导线弯成螺线管再通电。那么,通电螺线管的磁场是什么样的呢?请同学们观察下面的实验:

    演示实验:按课本图1113那样在纸板上均匀地撒些铁屑,给螺线管通电,轻敲纸板,请同学们观察铁屑的分布情况,并与条形磁体周围的铁屑分布情况对比。

    提问:同学们观察到什么现象?

    学生回答后,教师板书:

    二、通电螺线管的磁场

    1.通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样。

    提问:怎样判断通电螺线管两端的极性呢?它的极性与电流的方向有没有关系呢?

    演示实验:将小磁针放在螺线管的两端,通电后,请同学们观察小磁针的N极指向,从而引导学生判别出通电螺线管的N、S极。

    再改变电流的方向,观察小磁针的N极指向有没有变化,从而说明通电螺线管的极性与电流的方向有关。

    引导学生讨论后,教师板书:

    2.通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。当电流的方向变化时,通电螺线管的磁性也发生改变。

    提问:采用什么办法可以很简便地判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系呢?同学们看书、讨论,弄清安培定则的作用和判定方法。板书:

    三、安培定则

    1.作用:可以判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系。

    2.判定方法:用右手握住螺线管,让四指弯向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。

    教师演示具体的判定方法。

    练习:如附图所示的几个通电螺线管,用安培定则判定它们的两极。

    可以引导学生分别按上图将导线在铅笔上绕成螺线管,先弄清螺线管中电流的指向,再用安培定则判定出两端的极性。

    通过以上练习,强调:螺线管的绕制方向不同,螺线管中电流的方向也不同。

    3.小结(略)

    4.作业:①完成课本上的“想想议议”。

    ②课本上的练习1、2、3题。

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    教学目标

    (一)知识目标

    1、了解电流表(表头)的原理.

    2、知道什么是满偏电流和满偏电压.

    3、知道电流表和电压表内阻对测量的影响.

    (二)能力目标

    1、会改装电压表和电流表.

    2、能使用改装过的电压表或电流表进行电路测量

    (三)情感目标

    通过的改装认识到事物的发展变化是与外界环境因素由关系的.

    教学建议

    1、本节要求对的改装进行原理上的教学,所以最好能利用一定的时间先引导学生进行串并联知识的复习和讨论,充分讲清楚串联的分压原理和并联的分流原理.

    2、为了把电表改装的道理讲清楚,引入了表头的内阻、满偏电流和满偏电压等概念.对于表头的概念,可以向学生展示未经改装的表头,即灵敏电流计,利用未经改装的灵敏电流计对弱小电压和电流先行进行测量,让学生知道,表头也可以进行电压和电流的测量,只不过是量程太小,通常满偏电压和电流只有几十毫伏和几毫安,满足不了测量的需要,因此需要将表头进行扩大量程.

    3、本节通过两个例题说明改装的原理,教学中务求使学生理解原理,而不要死记公式.要着重说明,所谓扩大量程到若干伏或若干安(注意区别于扩大了多少伏或多少安),究竟是什么意思.这一点弄清楚了,可以避免学生只记住一般扩大量程的公式来套用.

    4、在讲解扩程原理时一定要强调尽管量程是扩大了,可以测量的电流的电压加大了,但是流经表头的电流和表头两端的电压却没有扩大,电流的扩大部分是通过并联电阻流过去的,电压的扩大部分是加在串联的分压电阻两端的.

    教学设计方案

    一、教学目标

    1、了解电流表(表头)的原理.

    2、知道什么是满偏电流和满偏电压.

    3、会改装电压表和电流表.

    4、知道电流表和电压表内阻对测量的影响.

    5、能使用改装过的电压表或电流表进行电路测量

    二、重点、难点分析

    重点:电流表和电压表的改装原理.

    难点:改装后的电流表与电压表与原来电表之间的关系(内阻,量程)

    三、教学过程设计

    (一)复习旧知识

    1、串并联电路的电阻、电流、电压关系

    请同学们填写下表:

    根据以上关系不难发现串联电路的分压作用和并联电路的分流作用,电阻的分压和分流比例与电阻的大小之比有关,请分析以下实例

    1、在电动势为3V,内阻为0.4Ω的电源两端并联上两个阻值分别为6Ω和9Ω电阻,求通过两个电阻的电流的大小.

    2、如图所示电路图中,当滑动变阻器的滑动片向上移动时,的读数如何变化?

    引入新课:

    在实验中使用的,实际上是由表头和电阻串联或并联而成的,表头实际上就是一个小量程的电流表,有时称之为灵敏电流计,常用的表头主要组成部分为永久磁铁和放在永久磁铁中的可以转动的线圈组成的,其工作原理是当线圈中有电流通过时,通电线圈在永久磁铁所形成的磁场中受到磁场力的作用而偏转,随着电流的增大,线圈的偏转角度增大,于是指针所指示的测量值就大.

    通过表头的电流增大时,显然说明表头两端的电压也随之增大.所以我们可以在表头上描绘出相应的刻度,从而用来测量电流和电压.

    表头的内阻一般是不会改变的,当表头内通过的电流增大到一定的值时,指针会偏转到最大,此时的电流称之为满偏电流,用表示,显然此时表头两端的电压也是最大的,称为满偏电压,用来表示,根据欧姆定律可知=·

    教师在讲解完表头的有关名称和原理之后,可以向学生展示一块灵敏电流计,并用该表头来测量一些大小不同的电流值和电压值,学生会发现该表头的测量范围很小,根本满足不了实际电路中电流和电压值,所以需要对表头进行改装.

    改装方法讲解:

    电压表=表头+串联的分压电阻

    电流表=表头+并联的分流电阻

    根据以上图示利用复习提问部分的串并联关系对电流表和电压表的结构进行简单的说明和解释,之后用以下两个例子来说明如何用表头来改装.

    探究活动

    1、欧姆表的刻度值是不均匀分布的,请你用一个电流表改装成一个欧姆表,并将刻度标志在改装后的表盘上。

    2、用欧姆表探索黑箱内的电器元件。

    3、用万用电表检测电路故障。

    4、实验设计:测量的内阻

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    (-)教学目的

    1.知道电荷的定向移动形成电流;

    2.知道电流方向的规定;

    3.知道什么叫电源和电源的作用。

    (二)教具

    验电器两个,带绝缘柄的金属棒一根,橡胶棒一根,毛皮一块,带座小灯泡一个,开关一个,干电池一节,剖面干电池1个,蓄电池一个,磁性黑板一块。

    (三)教学过程

    1.复习

    提问1:用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触验电器的金属球,金属球带什么电?金属箔片带什么电?

    提问2:验电器是通过什么方法带上电的?

    2.引入新课

    演示本节的实验。

    这个实验表明在金属棒中发生了电荷的移动。

    3.进行新课。

    (l)电流的概念:

    电荷的定向移动形成电流。

    水在水管中沿着一定的方向流动,水管中就有了水流。电荷在电路中沿着一定的方向移动,电路中就有了电流。

    在刚才的实验里,金属棒中的电荷是怎样移动的?是从A到B,还是从B到A?

    重做实验,继续观察验电器A、B金属箔片张角的变化。可看到B的金属箔片张开到一定角度就不再增大了,A的金属箔片的张角也不再减小。实验表明电荷不再通过金属棒往验电器B上移动了,金属棒中不再有电流了。“这种瞬间电流在实际当中没有多大用处。

    (2)维持持续电流的条件

    演示实验:挂上磁性黑板,把背后粘有小磁元的电池、灯座、开关依次贴在磁性黑板上。打开开关,用导线将上述元件连接好。合上开关,小灯泡持续发光;打开开关,小灯泡熄灭。将干电池取走,合上开关,小灯泡也不发光。

    引导同学思考:小灯泡持续发光,表示有持续电流通过小灯泡的灯丝。你能否通过上述实验找到维持小灯泡中有持续电流的条件?

    ①有电池。

    ②合上开关。

    (3)电源

    能够持续提供电流的装置叫电源。大量用电器的电源,是发电厂里的发电机;发电机是将机械能转化为电能的装置。日常生活中和实验室里常用的电源,是干电池和蓄电池;干电池、蓄电池是将化学能转变成电能的装置。

    干电池、蓄电池上有正极和负极,干电池的正极是碳棒,从外表看,即为带铜帽的一端;负极是锌筒(展示干电池剖面实物)。蓄电池的正、负极通常用“十”“一”号标在电池的上部。

    演示实验:用蓄电池(其中一组)、小灯泡、开关、导线连接电路,合上开关,观察小灯泡发光情况。

    启发:你在日常生活中都在哪些情况下使用过干电池?在哪些地方见过使用蓄电池?

    (4)电流的方向

    电荷有两种,电路中有电流时,发生走向移动的电荷可能是正电荷,也可能是负电荷。还有可能是正负电荷同时向相反方向发生定向移动。

    规定:正电荷定向移动的方向为电流方向。

    这个规定是在19世纪初,在物理学家刚刚开始研究电流时,并不清楚在不同的情况下究竟什么电荷在移动时做出的,而在后来的研究中发现,这样的规定并不影响研究电流的有关问题,并且在酸、碱、盐的溶液中就有正电荷的定向移动,因此这个规定一直沿用至今。

    按照这个规定,在电源外部,电流的方向是从电源的正极流向负极。

    〈思考判断〉:在课本图45的实验中,电流的方向是从A流向B还是从B流向A?在课本图46的实验中的电流方向又如何?

    〈讨论与练习〉

    如图1所示:已知验电器A带正电,B不带电。拿一根带绝缘柄的金属棒把A、B两个验电器连接起来。这时B带什么电?在连接的瞬间,金属棒中做定向移动的是正电荷还是负电荷?电流方向是从哪到哪?

    4.小结

    这节课我们学习了电流这个概念,电流是电学最重要的概念之一。我们要从电流的形成、电流方向的规定、持续电流存在的条件等几方面加深对电流的认识。

    5.布置作业

    1.复习本节教材并完成本节练习。

    2.小实验:自制一个水果电池。

    找一根5厘米长的铜片或粗铜丝,再从废干电池上剪下一条2毫米宽的锌皮,刮净,把铜片和锌皮插入苹果或番茄、柠檬等水果里,就做成了一个水果电池。取两根导线,把它们的一端分别接在水果电池的两极上,另一端和舌头断续接触,注意两根导线不要碰着。这时舌头上有什么感觉?

    (四)说明

    在演示课本图46的实验中采用了磁性黑板,这样做的目的在于方便同学们对演示电路的观察。若没有磁性黑板,可用塑料泡沫板代替。在电路元件的背面钉上长螺丝,演示时插入泡沫板即可。

    备注:本教案依据的教材为人民教育出版社初中物理第二册第四章第三节。

    高中教案交变电流的产生变化规律


    教学目标

    知识目标

    1、知道正弦交流电是矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生的.知道中性面的概念.

    2、掌握交变电流的变化规律及表示方法,理解描述正弦交流电的物理量的物理含义.

    3、理解正弦交流电的图像,能从图像中读出所需要的物理量.

    4、理解交变电流的瞬时值和最大值,能正确表达出正弦交流电的最大值、有效值、瞬时值.

    5、理解交流电的有效值的概念,能用有效值做有关交流电功率的计算.

    能力目标

    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.

    3、培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力.

    情感目标

    培养学生爱国主义精神及为富民强国认真学习的精神.

    教学建议

    教材分析以及相应的教法建议

    1、交流与直流有许多相似之处,也有许多不同之处.学习中我们特别要注意的是交流与直流的不同之处,即交流电的特殊之处.这既是学习、了解交流电的关键,也是学习、研究新知识的重要方法.在与已知的知识做对比中学习和掌握新知识特点的方法,是物理课学习中很有效和很常用的方法.

    在学习交变电流之前,应帮助学生理解直流电和交流电的区别.其区别的关键是电流方向是否随时间变化.同时给出了恒定电流的定义——大小和方向均不随时间变化.

    2、对于交变电流的产生,课本采取由感性到理性,由定性到定量,逐步深入的讲述方法.为了有利于学生理解和掌握,教学中要尽可能用示波器或模型配合讲解.教学中应注意让学生观察教材中的线圈通过4个特殊位置时电表指针的变化情况,分析电动势和电流方向的变化,使学生对线圈转动一周中电动势和电流的变化有比较清楚的了解.有条件的,还可以要求学生运用已学过的知识,自己进行分析和判断.

    3、用图像表示交变电流的变化规律,是一种重要方法,它形象、直观、学生易于接受.要注意在学生已有的图像知识的基础上,较好地掌握这种表述方法.更要让学生知道,交变电流有许多种,正弦电流只是其中简单的一种.课本中用图示的方法介绍了常见的几种,以开阔学生思路,但不要求引伸.

    4、在这一节中学生要第一次接受许多新名词,如交变电流、正弦电流、中性面、瞬时回值、最大值(以及下一节的有效值)等等.要让学生明白这些名词的准确含义.特别是对中性面的理解,要让学生明确,中性面是指与磁场方向垂直的平面.当线圈位于中性面时,线圈中感应电动势为零,线圈转动过程中通过中性面时,其中感应电动势方向要改变.

    5、课本上介绍的交变电流的产生,实际上是正弦交流电的产生.以矩形线框在匀强磁场中匀速转动为模型,以线框通过中性面为计时起点,得到电动势随时间满足正弦变化的交变电流.这里可以明确指出,电动势的最大值由线框的匝数、线框面积、转动角速度和磁感应强度共同决定.

    6、课本将线框的位置与产生的电动势的对应起来,意图是帮助学生建立起鲜明的形象,把物理过程和描述它的物理规律对应起来.教师可以通过一些问题的提问,帮助学生理解有关内容,例如,如果在线框转到线框平面与磁感线平行时开始计时,它产生的电动势随时间变化的图像应是什么样的?

    7、交流电的有效值、周期等概念的学习重在理解.

    交流电的有效值概念是本章的重点,也是难点.课本中的交流电有效值定义特别强调是从使电阻产生热量等效这一方面来定义交流电的有效值的.教材中直接给出了正弦交流电流的有效值与最大值的关系式,但不要求证明,为了让学生更好地理解和熟悉有效值,课本上已经指出,交流电压表和电流表的示数都是有效值,家用电器上的标称也是有效值.

    交流电的周期描述交流电的变化快慢.在一个周期时间内,交流电完成一次完全变化.在实际生活中,经常能见到的是交流电的频率.我国民用交流电的频率是50HZ.在一些欧美国家,交流电的频率是60HZ.

    8、交流电的最大值、有效值、周期和频率都是描述交流电某一方面的特性,而交流电的图像却可以全面反映某一交流电的情况.所以,要求学生能够从交流电的图像中得到描述交流电的各个物理量.

    教学重点、难点分析以及解决办法

    1、重点:交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点.

    2、难点:交变电流产生的物理过程的分析.

    3、疑点:当线圈处于中性面时磁通量最大,而感应电动势为零.当线圈处于平行磁感线时,通过线圈的磁通量为零,而感应电动势最大.即,有最大值;,的理解.

    4、解决办法:

    通过对矩形线圈在匀强磁场中匀速转动一周的实物演示,立体图结合侧视图的分析、特殊位置结合任一位置分析使学生了解交变电流的大小和方向是如何变化的.

    通过侧视图分析线圈运动方向与磁场方向之间关系,利用导体切割磁场线方法来处理,使问题容易理解.

    教学设计方案

    交流电的产生和变化规律

    教学用具:交流发电机模型、演示电流表

    教学过程:

    一、知识回顾

    教师: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.

    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

    投影显示: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(甲图),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时(乙图),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)再转过时(丙图),线圈又处于中性面位置,线圈中没有感应电动势.

    (4)当线圈再转过时,处于图(丁)位置,ab、cd边的瞬时速度方向,跟线圈经过图(乙)位置时的速度方向相反,产生的感应电动势方向也跟在(图乙)位置相反.

    (5)再转过线圈处于起始位置(戊图),与(甲)图位置相同,线圈中没有感应电动势.

    在场强为的匀强磁场中,矩形线圈边长为,逆时针绕中轴匀速转动,角速度为,从中性面开始计时,经过时间.线圈中的感应电动势的大小如何变化呢?

    线圈转动的线速度为,转过的角度为,此时ab边线速度以磁感线的夹角也等于,这时ab边中的感应电动势为:

    同理,cd边切割磁感线的感应电动势为:

    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,这时感应电动势最大值;

    感应电动势的瞬时表达式为:

    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,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为,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),纵坐标表示感应电动势(感应电流).

    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.

    三、小结:

    1、交流电的产生

    强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流.

    2、交流电的变化规律

    感应电动势的瞬时表达式为:.

    感应电流瞬时值表达式:.

    3、交流电的图像

    4、交流发电机

    (1)发电机的基本组成:①电枢.②磁极.

    (2)发电机的基本种类:①旋转电枢式发电机.②旋转磁极式发电机.

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