2013人教版本選修（3-2）（描述交變電流的物理量）教案

1、5.2描述交變電流的物理量一、教材分析選自選修3-2第5.2節(jié)描述交變電流的物理量?jī)?nèi)容。學(xué)習(xí)了交變電流的產(chǎn)生原理，對(duì)交變電流的定量描述問(wèn)題進(jìn)一步學(xué)習(xí)，以利用這些物理量描述交變電流的變化規(guī)律，是研究交變電流變化規(guī)律的基礎(chǔ)和前提。課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)內(nèi)容的要求是“能用函數(shù)表達(dá)式和圖像描述交變電流，測(cè)算其峰值和有效值”。教材是這樣來(lái)處理的：首先，學(xué)生應(yīng)該能從數(shù)學(xué)角度進(jìn)一步認(rèn)識(shí)交變電流的周期性；然后，通過(guò)有效值的分析和計(jì)算再一次體會(huì)等效代替法在物理學(xué)科的應(yīng)用；最后，通過(guò)一些拓展訓(xùn)練加深學(xué)生的理解。二、學(xué)情分析在這節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)時(shí)，學(xué)生對(duì)周期性變化規(guī)律已經(jīng)有了初步的認(rèn)識(shí)，應(yīng)充分利用已有的知

2、識(shí)基礎(chǔ)，另外，他們對(duì)交變電流的周期、頻率、角頻率（線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度）與勻速圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)物理量的聯(lián)系也有了一定的了解。但是，對(duì)交變電流的“四值”的物理意義容易混淆，“四值”的應(yīng)用更容易張冠李戴。應(yīng)讓學(xué)生通過(guò)定義細(xì)致區(qū)分其物理意義上的差別，通過(guò)實(shí)例辨析其適用范圍。三、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能.知道交變電流的周期和頻率，以及它們與轉(zhuǎn)子角速度的關(guān)系。.知道交變電流和電壓的最大值、瞬時(shí)值、有效值等及其關(guān)系。.知道我國(guó)供電線路交變電流的周期和頻率。 2、過(guò)程與方法.用等效的方法得出描述交變電流的有效值。.學(xué)會(huì)觀察實(shí)驗(yàn)，分析圖象，由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的思維方式。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀.通過(guò)對(duì)描述交變電流的物理量

3、的學(xué)習(xí)，體會(huì)描述復(fù)雜事物的復(fù)雜性，樹(shù)立科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)事物的態(tài)度。.聯(lián)系日常生活中的交變電流知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)際的意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問(wèn)題。四、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：周期、頻率的概念，有效值的概念和計(jì)算難點(diǎn)：有效值的概念和計(jì)算五、教具 ：多媒體教學(xué)課件、小燈泡、手搖交流發(fā)電機(jī)模型、多媒體投影儀六、教學(xué)方法：誘思探究教學(xué)法七、課型：新授課八、教學(xué)過(guò)程、引入上節(jié)課我們研究了矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中會(huì)產(chǎn)生正弦交流電。 師問(wèn) 如何描述線圈中交變電流的變化規(guī)律呢?生答 、公式法：從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)， 、圖象法： 如圖所示師問(wèn) 試確定時(shí)刻，圖象坐標(biāo)

4、與線圈轉(zhuǎn)動(dòng)位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系？生答 線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度分別為：0、 。教師指出 線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一整圈，交變電流就完成一個(gè)周期性變化。這說(shuō)明，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)速度越快，交變電流周期性變化的越快。交變電流與恒定電流比較具有不同的特點(diǎn)，用那些量來(lái)描述交變電流呢？、揭示與強(qiáng)化首先考慮用什么物理量來(lái)描述交變電流變化的快慢呢？1、交變電流的周期和頻率。交變電流跟別的周期性過(guò)程一樣，是用周期或頻率來(lái)表示變化快慢的。（1）周期：我們把交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間，叫做交變電流的周期。周期用T表示，單位是s。（2）頻率：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫做交變電流的頻率。頻率用f表示，單位是Hz。（3）周期和頻率的關(guān)系

5、是：說(shuō)明 我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中用的交變電流周期是0.02S，頻率是50Hz，電流方向每秒鐘改變100次。 交變電流的周期和頻率跟發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度有關(guān)。越大，周期越短、頻率越高。演示實(shí)驗(yàn) 把小燈泡接在手搖交流發(fā)電機(jī)模型的輸出端。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由小增大時(shí)，我們看到，小燈泡發(fā)光的閃爍頻率也由小增大，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大到一定程度，由于交變電流的大小和方向變化太快，由于人眼存在視覺(jué)暫留的緣故，所以眼睛已不能分辨燈光的閃爍。這就是為什么照明電是交變電流，而電燈亮?xí)r看不見(jiàn)一閃一閃的原因。、交變電流的峰值和有效值 （1）交變電流峰值（Im、Em、Um）：指交變電流各個(gè)參量一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大值。表示交變

6、電流的強(qiáng)弱或電壓的高低。實(shí)際中需要考慮。例如：電容器接在交流電路中，應(yīng)需要知道交變電壓的最大值，電容器的額定電壓應(yīng)高于交變電壓的最大值，否則電容器有可能被擊穿。（2）交變電流有效值（I、E、U）：思考與討論 如圖所示的電流通過(guò)一個(gè)R=1的電阻，它不是恒定電流。(a)、怎樣計(jì)算通電1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量?解析：圖象反映的交變電流可以分為4段。前半個(gè)周期中，00.2S內(nèi)，可看成電流大小為1A的恒定電流，0.2S0.5S內(nèi)，可看成電流大小為2A的恒定電流.后半個(gè)周期的電流與前半個(gè)周期方向相反，但產(chǎn)生熱量相同。則交流電的熱量：（b）如果有一個(gè)大小、方向都不變的恒定電流通過(guò)電阻R，也能在1s內(nèi)產(chǎn)生同樣

7、的熱，這個(gè)電流是多大? 恒定電流的熱量： 教師指出 1） 有效值：（抓三個(gè)相同）讓交流與恒定電流通過(guò)相同的電阻，如果它們?cè)谝粋€(gè)周期內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，把恒定電流的值叫做這個(gè)交變電流的有效值。2） 正弦交流電有效值與最大值之間的關(guān)系說(shuō)明 交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流是有效值；交流電壓表和交流電流表的示數(shù)是有效值；交變電流的數(shù)值在無(wú)特別說(shuō)明時(shí)都是指有效值。交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定的。引入有效值的的概念便于把處理恒定電流的一些方法拓展到交流電中。、延伸例1、試寫出我國(guó)生活用電的規(guī)律表達(dá)式？學(xué)生 V 解析 生活用電的有效值U=220V，頻率f=50Hz，所以V，Hz。又表達(dá)式可得 。 例2 、如圖表示一交流的電流隨時(shí)間變化的圖像,求該電流的有效值?學(xué)生板演做題步驟，教師點(diǎn)評(píng)解析：交變電流一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量恒定電流的熱量： 由有效值定義知： 解得： A例3、圖中兩交變電流通過(guò)相同的電阻R。求：（1）分別寫出它們的有效值、周期和頻率。（2）計(jì)算它們?cè)赗上產(chǎn)生的功率之比。（2）P甲:P乙I12R:I22R（I1I2）21:2、回歸1.周期或頻率：表示交變電流變化的快慢。2.有效值：表示交變電流的熱效應(yīng)。3.正弦交變電流有效值與最大值存在著一定的關(guān)系。、檢測(cè)1.完成課后習(xí)