【公開課】+交變電流的描述+教學(xué)設(shè)計(jì)高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

精品試卷·第2頁（共2頁）第三章交變電流第2節(jié)交變電流的描述教學(xué)設(shè)計(jì)課型新授課課時(shí)2主備人授課人學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道交變電流周期、頻率的含義及二者之間的關(guān)系；知道峰值、有效值的含義及二者之間的關(guān)系。能根據(jù)交變電流的公式和圖像識別周期（頻率）、峰值。會用周期（頻率）、峰值等物理量通過函數(shù)表達(dá)式和圖像來描述交變電流。2、經(jīng)歷根據(jù)交變電流的熱效應(yīng)推導(dǎo)交變電流有效值的過程，體會“等效”的科學(xué)方法。3、了解我國家庭電路的頻率和電壓的有效值。知道家用電器的電壓與電流的額定值是有效值。學(xué)習(xí)重點(diǎn)1、交變電流的有效值的概念；2、用公式和圖像描述正弦式交變電流。學(xué)習(xí)難點(diǎn)交變電流的有效值的概念。學(xué)情分析學(xué)生在學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)內(nèi)容時(shí)熟悉周期、頻率和角頻率ω的含義和它們的物理意義，在數(shù)學(xué)課程對正弦函數(shù)和余弦函數(shù)有了深入了解，熟悉它們的圖像。用數(shù)學(xué)表達(dá)式和圖像描述交變電流對學(xué)生容易接受，學(xué)習(xí)不會遇到很大的困難。有效值概念是本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn)，學(xué)生難以把握有效值含義。教學(xué)時(shí)可以提出如何計(jì)算交變電流通過電阻，在電阻產(chǎn)生的熱量計(jì)算問題引入有效值概念。核心素養(yǎng)1、物理觀念∶知道交流電產(chǎn)生過程、以及交流電的瞬時(shí)值的表達(dá)式并能夠解決相關(guān)問題。2、科學(xué)思維∶通過交變電流瞬時(shí)值的推導(dǎo)，體會物理模型建立在物理規(guī)律形成中的作用。3、科學(xué)探究：通過對交變電流產(chǎn)生過程及變化規(guī)律的探究，嘗試用科學(xué)探究及數(shù)學(xué)分析的方法研究物理問題，認(rèn)識數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)中的應(yīng)用。4、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶有將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識，勇于探索日常生活有關(guān)的物理問題。核心知識交變電流周期、頻率、峰值、有效值的含義教學(xué)內(nèi)容及教師活動(dòng)設(shè)計(jì)（含情景設(shè)計(jì)、問題設(shè)計(jì)等內(nèi)容）學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課環(huán)節(jié)一：溫故知新矩形線框在勻強(qiáng)磁場中怎樣勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會在線框中產(chǎn)生式交流電。如果從中性面開始計(jì)時(shí)，寫出通過線框的磁通量、電動(dòng)勢、電流、部分電路電壓與時(shí)間的函數(shù)表達(dá)式？畫出相應(yīng)的圖像？觀察圖像，有何特征？環(huán)節(jié)二：新課教學(xué)一、周期和頻率的定義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，叫作它的周期，通常用T表示，單位是秒。2、頻率：交變電流完成周期性變化的次數(shù)與所用時(shí)間之比叫做它的頻率。頻率通常用f表示，單位是赫茲?；蚧蚧蛩伎寂c討論：一交變電流的電壓隨時(shí)間的變化圖像如圖所示，這個(gè)交變電流的周期是多少？頻率是多少？3、正弦式交流電的周期和頻率：①周期：②頻率：③一個(gè)周期內(nèi)，電流的方向改變兩次。想一想：交流電的電流大小、電壓高低隨時(shí)間不斷變化，用瞬時(shí)值雖然可以精確的描述交流電，但它是一個(gè)變化的量，描述起來并不方便，有沒有更方便的方法來描述交流電的電流強(qiáng)弱和電壓高低呢？二、正弦式交流電的峰值1、峰值：交變電流的峰值是交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大值。思考與討論：家庭電路中使用交變電流，將燈泡接入電路，燈泡始終發(fā)光，亮度不變。但根據(jù)交變電流表達(dá)式，電流有時(shí)為零，有時(shí)很小，燈泡功率變化。為何看不到燈泡亮度變化呢？引導(dǎo)學(xué)生思考：既然交變電流電流大小一直變化，那么如何計(jì)算交變電流流過電阻產(chǎn)生的熱量？如果是恒定電流，如何計(jì)算熱量？老師點(diǎn)撥：熱效應(yīng)是電流最基本的性質(zhì)，能否通過熱效應(yīng)來比較交流電和直流電的效果。思考與討論：如圖所示是通過一個(gè)R為1Ω的電阻的電流i隨時(shí)間變化的曲線。這個(gè)電流不是恒定電流。（1）怎樣計(jì)算通電1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量？（2）如果有一個(gè)大小、方向都不變的恒定電流通過這個(gè)電阻R，也能在1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個(gè)電流是多大？老師總結(jié)：如圖所示的電流通過1Ω的電阻時(shí)，在1s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為2.8J，相當(dāng)于一個(gè)電流為1.67A的恒定電流通過這個(gè)電阻時(shí)，在1s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。設(shè)問：交流電的效果能否用直流電來等效？舉例：用甲、乙圖中電爐燒水，設(shè)壺材料相同、水質(zhì)量相等、水的初溫相同。若直流電源用10分鐘把水燒開，交流電源也用10分鐘把水燒開。老師點(diǎn)撥：通電相同的時(shí)間，產(chǎn)生相同的熱量，意味著消耗了相同的電能，電流做了相同的功。對于用電器來講，該段時(shí)間內(nèi)交流電和直流電的效果是一樣的，所以交流電在這段時(shí)間內(nèi)的電功、電熱、電功率、熱功率可以用直流電的等效值來計(jì)算。三、有效值1、有效值的定義：如果一個(gè)交流電和一個(gè)直流電分別通過同樣的電阻，在交流電的一個(gè)周期內(nèi)二者產(chǎn)生的熱量相等，那么這個(gè)直流電的電壓U和電流I就成為交流電的有效值。2、理論計(jì)算表明正弦交流電的有效值與峰值有如下關(guān)系：3、有效值的應(yīng)用:①計(jì)算電功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值；②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；③保險(xiǎn)絲的熔斷電流是有效值；④交流電壓表、電流表測量的數(shù)值是有效值。四、正弦式交變電流的公式和圖像3、我國市電（生活用電）的表達(dá)式：總結(jié)：市電的規(guī)律環(huán)節(jié)三:拓展學(xué)習(xí)：電感器和電容器對交變電流的作用視頻演示：電感器對直流電和交流電的影響教師總結(jié)：1、電感器對交變電流的作用①感抗：由于線圈與交變電流之間的電磁感應(yīng)作用所引起的阻礙作用，這叫感抗。②線圈的自感越大、交流的頻率越高，線圈的感抗就越大。③電感器的作用：通直流，阻交流；通低頻，阻高頻。視頻演示：電容器對直流電和交流電的影響教師總結(jié)：2、電容器對交變電流的作用①在交流電路中，電容器持續(xù)進(jìn)行充放電，電路中持續(xù)存在充放電電流，所以電容器對交流電有導(dǎo)通作用。②容抗：電容器的電容越大，交流的頻率越高，電容器對交流的阻礙作用就越小，即容抗越小。③電容器的作用：隔直流，通交流；通高頻，阻低頻。思考問題并回答理解周期和頻率的含義關(guān)系學(xué)生思考，回答。引發(fā)學(xué)生思考，有沒有用不變量表示交流電的方法？學(xué)生思考討論。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算。學(xué)生明確：交流電熱效應(yīng)的直流等效值有非常重要的意義。學(xué)生明確：從有效值的定義看，“有效”指的是熱效應(yīng)的等效。學(xué)生加深對有效值的理解，明確無特別說明時(shí)提到的交變電流的數(shù)值是指有效值。學(xué)生討論得出市電的：周期、頻率、峰值、有效值。觀察發(fā)現(xiàn)：電感器對直流電的阻礙作用不明顯；對交流電則有明顯的阻礙作用。觀察發(fā)現(xiàn)：電容器對直流電有隔斷作用；對交流電則有導(dǎo)通作用。板書設(shè)計(jì)3.2交變電流的描述1.周期∶交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間，符號∶T，單位是秒（S）2.頻率∶交變電流一秒內(nèi)完成周期性變