高中物理 選修二（人教版）《交變電流》單元教學設(shè)計

交變電流單元教學設(shè)計基本要求

一、單元教學設(shè)計

(-)單元基本信息

學科物理實施年級高二設(shè)計者

課程標準模塊選擇性必修二第三章交變電流

使用教材人民教育出版社2019版

單元名稱第三章交變電流

單元課時4課時

(二)單元教學規(guī)劃

1.主題名稱：交變電流

2.主題概述：

(1)課標分析

從恒定電流到交流電流，我們對電世界的認識在加深和發(fā)展，直流電是基礎(chǔ)，交流電是發(fā)展。

在教學上應(yīng)重視在已有知識的基礎(chǔ)上探索交流電的規(guī)律，聯(lián)系實際解決問題，直流電的基本概念

有電流、電壓、電阻、電動勢和電功率等；基本規(guī)律有歐姆定律、焦耳定律及串并聯(lián)電路的計算

規(guī)律。這為學習交流電奠定了基礎(chǔ)。

交變電流跟我們的生活和產(chǎn)生有親密的關(guān)系。我們?nèi)绾卧谥绷麟姷幕A(chǔ)上把握好交流電的教

學？這要在已有的物理知識的基礎(chǔ)上探索交流電的特征，尋找交流電的規(guī)律和解決交流電問題的

方法

課程標準中對“交變電流”的教學要求：通過實驗，認識交變電流。能用公式和圖像描述正

弦交變電流.通過實驗，探究并了解變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系.知道遠距離輸電時通常

采用高壓輸電的原因，及遠距離輸電的模型，和輸送過程中電能的損失及電壓的變化.交變電流

單元由“交變電流”“變壓器的原理”“交變電流的輸送”三個進階主題構(gòu)成，其中變壓器只是

電能遠距離輸送的一個必備工具，本章的核心概念是交變電流，實質(zhì)上是能量觀念和運動與電磁

感應(yīng)定律的具體綜合應(yīng)用.單元教學內(nèi)容分析將在知識結(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、隱含的核心素養(yǎng)等方面

展開.

認真研讀課本和研讀課標有以下幾點值得關(guān)注：

①交變電流是電磁感應(yīng)的延續(xù)、發(fā)展和具體應(yīng)用，交變電流知識是單元知識的理論基礎(chǔ)，

有承上啟下的作用.在學習交變電流的產(chǎn)生原理基礎(chǔ)上，探討交變電流的定量描述問題.交變電

流變化規(guī)律是本單元的重點內(nèi)容，學生通過學習應(yīng)該能從數(shù)學角度進一步認識交變電流的周期

性，通過有效值的分析和計算體會等效代替等科學方法在科學研究中的應(yīng)用.

②變壓器是用來改變交變電流電壓的，互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ).變壓器是電磁感應(yīng)知

識與交變電流概念的綜合應(yīng)用，體現(xiàn)了交變電流的優(yōu)點，為電能輸送奠定了基礎(chǔ).讓學生在學

習電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上理解互感現(xiàn)象，明白原線圈和副線圈有共同的鐵芯，原、副線圈中的感應(yīng)

電動勢之比只與匝數(shù)有關(guān).

③高壓輸電變壓器知識與交變電流概念的綜合應(yīng)用，體現(xiàn)了交流輸電的優(yōu)點.教學設(shè)計將理

論分析與實驗驗證相結(jié)合，使學生理解高壓輸電原理，指向科學探究素養(yǎng)的形成，培養(yǎng)和提高

學生運用物理知識綜合分析、解決實際問題的能力.

(2)教材分析

“交變電流”是選擇性必修2模塊中“電磁感應(yīng)及其應(yīng)用”主題的內(nèi)容，課標中把交變電

流的產(chǎn)生與遠距離傳輸作為主題，要求如下：

①觀察電流或電壓波形圖，理解交變電流、直流電流概念與區(qū)別

②了解交變電流的產(chǎn)生及能量轉(zhuǎn)化情況，具有應(yīng)用基本原理解決新情景問題能力

③知道交變電流的變化規(guī)律及表示方法，能用公式描述正弦交變電流，會求交變電流的瞬時

值與峰值，能根據(jù)電流熱效應(yīng)計算其有效值，并學會通過實例區(qū)別四值

④知道變壓器的構(gòu)造及幾種常見變壓器，結(jié)合電磁感應(yīng)的知識和能量觀念理解變壓器工作原

理

⑤用控制變量法探究變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，分析實驗數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論，并推

導(dǎo)出原副線圈電流、功率的關(guān)系，并會用其解決問題。

⑥了解從發(fā)電站到用戶的遠距離輸電過程，建立遠距離輸電模型，同時通過實例和應(yīng)用訓(xùn)

練，掌握遠距離輸電模式及功率損耗等相關(guān)問題的求解方法，培養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任感

本單元的核心概念是：

①交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律，掌握用公式和圖像描述交變電流的方法，能綜合運用物理規(guī)

律分析求解交變電流相關(guān)問題，包含中性面、四值、功、功率等；

②從電磁感應(yīng)的知識和能量觀念理解變壓器的工作原理及作用；

③從降低輸電損耗進行遠距離輸電，掌握遠距離輸電問題的分析和求解方法。

(3)學情分析

學生在剛剛學習了電磁感應(yīng)一個章節(jié)的課程，再來學習交流電一章。雖說學生已通過對直流

電學習已有一定的基礎(chǔ)，但是對交流的認識還只是局限于生活中的常見電器，比較膚淺，對兩種

電流的區(qū)別不明確。表現(xiàn)在：

①在本單元學生第一次接觸到許多新名詞，如：交流電、正弦交流電、中性面、瞬時值、最

大值和各種模型如變壓器、遠距離輸電等，在教學中必須要讓學生搞清楚這些名詞的準確含義，

②在教學過程中學生可能會對交變電流的產(chǎn)生不理解，交流發(fā)電機原理不清楚，變壓器工作

原理模糊、遠距離輸電模型的認識不清等等，怎樣對學生的學習加深難度，所以在教學過程中要

讓學生成為主體，采用實驗探究式教學方式，讓學生直觀明了，印象深刻。

③本節(jié)內(nèi)容相對于直流電而言，最大特點就是“變“，對于變化的物理量學生往往會感到困

難，特別是第一次接觸這么多的新名詞，如交變電流、正弦式電流、中性面、瞬時值、峰值、變

壓器、遠距離輸電等，如何讓學生清楚地理解這些概念，掌握交流電的變化規(guī)律、正確理解變壓

器工作原理和遠距離輸電模型，是處理好本單元的關(guān)鍵。從情感角度看，生活在現(xiàn)代社會的我們，

交變電流是生活和生產(chǎn)中最常見的電流，是我們最親密的朋友。如果沒有了交流電，我們的生受

到好多負面影響，所以要通過實例讓學生交變電流的重要性及深深的愛上這一章。

(4)單元內(nèi)容與核心素養(yǎng)關(guān)聯(lián)分析

本部分著重從物理學科核心素養(yǎng)的四個方面來分析，具體如下：

①物理觀念

交變電流的學習是建立在學生對楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)、直流電的理解基礎(chǔ)上的，通過

觀察電流(或電壓)的波形圖，理解交直流的概念及區(qū)別，通過分析線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中電動

勢和電流方向的變化，對交變電流的產(chǎn)生有清楚的了解，具有運用基本原理解決新情景問題的能

力；知道交變電流的變化規(guī)律及表示方法，能用公式和圖像描述正弦式交變電流，正確理解交

變電流的“四值”問題，綜合運用物理規(guī)律分析求解交變電流相關(guān)問題；能完成“探究變壓器原

副線圈電壓與電流的關(guān)系”分析實驗數(shù)據(jù)總結(jié)實驗結(jié)論，構(gòu)建理想變壓器模型并應(yīng)用其解決問

題，具備相關(guān)的能量觀點；同時學會建立遠距離高壓輸電模型，從降低輸電損耗情景中發(fā)現(xiàn)并提

煉問題，提高分析探究問題能力。

②科學思維

在前面高中課程的學習中，學生已具備模型建構(gòu)的能力。在本單元中通過運用楞次定律和法

拉第電磁感應(yīng)定律分析交變電流的產(chǎn)生過程，推導(dǎo)并掌握感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流及磁通量的變化

規(guī)律，通過比較理解交變電流的“四值”及適用條件，運用等效法理解交變電流有效值的求解方

法；通過建構(gòu)理想變壓器模型，進一步體會理想化模型在物理學研究中的作用；結(jié)合電磁感應(yīng)的

知識和能量觀念理解變壓器的工作原理；用控制變量法進行''探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)

的關(guān)系”實驗，提高科學探究能力；通過建構(gòu)遠距離輸電模型，掌握遠距離輸電問題的分析和求

解方法。

③科學探究

通過實驗觀察交變電流的波形，實驗探究電感器和電容器對交變電流的作用，實驗探究變壓

器原副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系；通過對降低輸電損耗問題情境的探究，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)并提出問題、

運用已有知識分析解決問題的能力，應(yīng)用實驗及理想化模型等方法，發(fā)展科學思維，培養(yǎng)學生科

學探究能力。

④科學態(tài)度與責任

通過觀察實驗現(xiàn)象、探究問題、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，認識科學本質(zhì)，理解交變電流的產(chǎn)生及其特征，

掌握其描述和應(yīng)用的方法；通過交變電流的產(chǎn)生、發(fā)電機、電動機、變壓器、電網(wǎng)供電及遠距離

輸電等知識的學習，了解科技對人類社會發(fā)展的影響，培養(yǎng)科學態(tài)度及社會責任。

(5)單元設(shè)計亮點

①任務(wù)統(tǒng)領(lǐng)。本單元在設(shè)計時以“電能”這個大概念為統(tǒng)領(lǐng)，以“點亮燈塔”活動為主線，

再根據(jù)教學目標把單元任務(wù)進行分解，分解為如何產(chǎn)生電，如何進行遠距離輸電兩個子任務(wù)，整

個單元在停電的教學事故中展開，在停電點亮“燈塔”完成任務(wù)中結(jié)束，前后呼應(yīng)，單元內(nèi)容統(tǒng)

一、完整。

②實驗改進。實驗設(shè)計方面用將靈敏電壓傳感器引入交變電流產(chǎn)生、特點、變壓器的變壓原

理等學生實驗中，將抽象問題直觀、形象。同時教學中還用到延時攝影、無線充電等技術(shù)來進行

現(xiàn)象、規(guī)律分析。

③過程可視化。團隊成員用GeOGebra軟件，制作了發(fā)電機發(fā)電過程三維模擬動畫，直觀呈

現(xiàn)交變電流的產(chǎn)生過程及變化規(guī)律。模擬動畫能非常清晰展示線圈在不同位置時，磁場方向、線

圈線速度及分速度、感應(yīng)電流方向等物理量隨轉(zhuǎn)動角度變化情況，線圈可以在任意位置停止進行

分析，也可以轉(zhuǎn)動觀察，相應(yīng)物理量變化情況直觀、可視，有助于學生對內(nèi)容的理解。

(6)單元任務(wù)分析

整章在通過提煉出的大概念找出單元核心問題，設(shè)計出單元任務(wù)，然后對本章內(nèi)容進行整

合、重組，將第一節(jié)交變電流的表達式的內(nèi)容整合到第二節(jié)交變電流變化快慢的物理量周期和

頻率一起介紹。根據(jù)重組內(nèi)容每一節(jié)圍繞單元任務(wù)結(jié)合教學內(nèi)容設(shè)置許多子任務(wù)，逐節(jié)展開，

形成具有明確任務(wù)的結(jié)構(gòu)化教學設(shè)計。

①單元整體的設(shè)計思路:

電能

電的產(chǎn)生及遠距離傳輸

用自制發(fā)電機，通過遠距離輸電，點亮燈塔

單元任務(wù)：用自制發(fā)電機，通過遠距離輸電，點亮燈塔

子任務(wù)核心知識對應(yīng)章節(jié)課時

交變電流的產(chǎn)生第1節(jié)交變電流1課時

如何發(fā)電

交變電流的特點第2節(jié)交變電流的規(guī)律及描述1課時

如何實現(xiàn)變壓第3節(jié)變壓器1課時

如何實現(xiàn)遠

距離輸電怎樣進行遠距離輸電第4節(jié)電能的輸送1課時

單元教學流程圖

實踐

情境創(chuàng)設(shè)一：制造電能，并介紹電興趣小組匯報課前

停電的教學事故能的發(fā)展歷程參觀電廠的情況

L由特殊到一般，由簡單到復(fù)雜，由生活中常

先分析線圈在幾個特殊位置時，感應(yīng)電動勢用的220V表實驗三：用恒定電流和

推導(dǎo)出正弦交變電流的一般表

的情況，再以及在任意特殊位置時，感應(yīng)電正弦式交變電流分別給

達式，并結(jié)合電壓圖形找到周

動勢的情況，最后在找出整個轉(zhuǎn)動過程感應(yīng)示的什么電水加熱，觀察溫度變化

電動勢的變化情況、期、頻率、峰值等概念壓問題引發(fā)

思考

3.單元設(shè)計分析

(1)單元教學設(shè)計背景

根據(jù)高中物理新課程的目標要求，根據(jù)立人教育的理念，高中物理要培養(yǎng)全體學生的科學素

養(yǎng)和創(chuàng)新水平、要通過這節(jié)課的學習讓學生學習物理學的根本概念，掌握物理學研究的根本技

能，了解物理學的主要成就以及對社會開展的影響，并且要強調(diào)對學生科學探究水平、實踐水平、

自主學習水平的培養(yǎng)，要培養(yǎng)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和科學精神，培養(yǎng)

學生的空間想象能力，抽象思維水平，培養(yǎng)學生應(yīng)用數(shù)學知識綜合解決物理問題的水平，科學的

思維方法。

(2)單元教學設(shè)計指導(dǎo)思想

“交變電流”單元的學習過程設(shè)計，在單元教學內(nèi)容和學情分析的基礎(chǔ)上，將一系列學習事件

有機組織起來，不僅考慮到學生的認識由簡單到復(fù)雜的逐級進階，還考慮到學習內(nèi)容本身的知識

結(jié)構(gòu)、教材編排，以及學生的實際學習情況等特點.基于學習進階系統(tǒng)規(guī)劃知識銜接及單元內(nèi)的

認知邏輯，在促進學生知識結(jié)構(gòu)化過程中發(fā)展學生的物理觀念；基于學習進階系統(tǒng)規(guī)劃伴隨知識

學習的思維發(fā)展，在促進學生掌握思維程序與策略的過程中形成物理問題解決的思路；依據(jù)進階

理論進行教學設(shè)計，讓知識之間的內(nèi)在聯(lián)系更加緊密，將單元知識進行整合優(yōu)化，讓學生從整體

上認識物理學科體系，以整合和進階為主線促進核心素養(yǎng)發(fā)展的“交變電流”單元教學設(shè)計。

(3)單元教學設(shè)計學習目標

本章知識首先介紹交變電流的產(chǎn)生、變化規(guī)律及表征交變電流的一些基本物理量.在此基礎(chǔ)

上介紹變壓器工作原理及遠距離輸電問題。在學習本章時，既要注意本章知識所具有的新特點

(如周期性、最大值和有效值，瞬時值，平均值).還要時時注意本章知識與電磁感應(yīng)規(guī)律的聯(lián)

系更要加強同社會生活、實踐的聯(lián)系把教材本章內(nèi)容設(shè)計成四個課時來組織學習活動：

課時一：交變電流；

課時二：交變電流的規(guī)律及描述；

課時三：變壓器

課時四：電能的輸送

學生最后的預(yù)期學習成果將是一份關(guān)于“輸電技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展歷程”的研究報告。

主題學習目標(描述該主題學習所要達到的主要目標)

①體現(xiàn)實驗樂趣，進一步提高對新問題的觀察、分析和推理能力，結(jié)合演示實驗，體會交直

流電的區(qū)別，采取由感性到理性，由定性到定量逐步深入的方法，運用數(shù)學規(guī)律，導(dǎo)出交變

電流的變化規(guī)律。

②培養(yǎng)學生獨立思考的思維習慣。培養(yǎng)學生用學過的知識去理解、分析新問題的習慣，了解

從變電站到住宅的輸電過程，知道遠距離輸電時應(yīng)用高電壓的道理

③在探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系中培養(yǎng)學生運用物理理想化模型分析問題、解決問題的能力

通過思考、討論、閱讀，培養(yǎng)學生閱讀、分析、綜合和應(yīng)用能力情感態(tài)度與價值觀

④通過對物理規(guī)律的定性、定量的推導(dǎo)，體驗探究發(fā)現(xiàn)的樂趣，培養(yǎng)探究物理規(guī)律的能力。

讓學生了解多種電器銘牌，介紹現(xiàn)代科技的突飛猛進，激發(fā)學生的學習熱情

⑤培養(yǎng)學生有志于把所學的物理知識應(yīng)用到實際中去的學習習慣。培養(yǎng)學生遇到問題要認真、

全面分析的科學態(tài)度，介紹我國遠距離輸電概況，激發(fā)學生投身祖國建設(shè)的熱情。

4.開放性學習環(huán)境：

(1)學習資源的應(yīng)用平臺，在線學習平臺，智慧校園物聯(lián)網(wǎng)平臺。

(2)課程演播室及視頻制作工作室。

(3)課程教學中各種應(yīng)用軟件的使用教程微課。

(4)視頻、圖片、多媒體課件、實物投影展臺、實物投影儀、手機等多媒體設(shè)備及相關(guān)數(shù)據(jù)

處理軟件。

(5)教師的信息素質(zhì)，不斷提高的教師數(shù)字資源開發(fā)能力。

5.教學評價建議：

本單元教學與現(xiàn)實生活緊密相連，知識體系框架容易搭建，但在教學中要想體現(xiàn)實驗的創(chuàng)新

和打造新穎實驗課堂有一定的難度，只有實現(xiàn)了實驗活動的創(chuàng)新，才能更好培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。

6.反思性教學改進：

本單元教學設(shè)計圍繞交變電流這一章的核心概念展開，分別從主題概述、主題學情分析、開

放性學習環(huán)境、單元學習目標、教學過程和教學評價等方面系統(tǒng)地設(shè)計單元教學內(nèi)容。我們均

清楚直流電是基礎(chǔ)，交流電是發(fā)展，《交變電流》實質(zhì)上是對上一章《電磁感應(yīng)》的延續(xù)，是

電磁感應(yīng)理論的應(yīng)用，跟科學技術(shù)和實際生活密切相關(guān)，我們?nèi)绾卧谥绷麟姷幕A(chǔ)上把握好交

流電的教學？這要在已有的物理知識的基礎(chǔ)上探索交流電的特征，尋找交流電的規(guī)律和解決交

流電問題的方法。在教學上應(yīng)重視在已有知識的基礎(chǔ)上探索交流電的規(guī)律，聯(lián)系實際解決問題

通過對這一章節(jié)的系統(tǒng)學習，幫助學生逐步構(gòu)建起交變電流的產(chǎn)生、變壓器、遠距離高壓輸電

的模型，形成大概念和大思路，進而發(fā)展了學生物理核心素養(yǎng)。學習交流電，應(yīng)理論聯(lián)系實

際，在分析和解決實際問題中掌握知識，聯(lián)系實際，學以致用，我們不僅要認識世界，重要的

是改造世界。

7.課時教學設(shè)計

第1課時1、交變電流

1.1課時教材分析：

本節(jié)內(nèi)容是前一章電磁感應(yīng)的運用，也是本章后續(xù)學習的基礎(chǔ)，具有承上啟下的作用，同時本

節(jié)內(nèi)容與生產(chǎn)生活緊密相連，既有理論建構(gòu)的難度，也有實際應(yīng)用的價值，因此可以有效的培養(yǎng)

學生理論模型建構(gòu)的能力與運用理論知識解決實際問題的能力。

1.2課時學情分析：

學生在剛剛學習了電磁感應(yīng)一個章節(jié)的課程，再來學習交流電一章。雖說學生已通過對直流電

學習已有一定的基礎(chǔ)，但是對交流的認識還只是局限于生活中的常見電器，比較膚淺，對兩種電

流的區(qū)別不明確。高中生認知發(fā)展已經(jīng)接近成人水平，具有更高的抽象概括性。思維上具有更大

的獨立性，喜歡探尋事物本質(zhì)。

1.3課時學習重點：

交流電的變化規(guī)律及表達式的推導(dǎo)交流電的有效值

1.4課時學習難點：

對交流電規(guī)律的掌握和對有效值的理解

1.5開放性學習環(huán)境：

探究一研討學習、討論法、啟發(fā)式教學、實驗探究式教學

1.6課時學習目標：

(1)知道發(fā)電機的原理和分類

(2)知道什么是交變電流

(3)理解交變電流是如何產(chǎn)生的

1.7課時教學過程：

教學過程

情境引入

師：同學們，我們上課了

活動：在正式開始上課后，設(shè)計一個停電的教學事故，教室突然處于黑暗之中，學生躁動緊

張，大約5-6秒后，打開教室照明設(shè)備。

師：剛剛我們經(jīng)歷了一小段停電的時光，伸手不見五指，你有什么感受？停電給我們的課堂

就帶來了很多的不便，可見電對我們的生產(chǎn)生活的重要作用，小到教室里的電腦燈火，大到高樓

工廠，電無處不在，而我們現(xiàn)在習以為常的電，在100多年前，可是非常稀缺的資源，吃水不忘

挖井人，讓我們一起來了解一下電力的發(fā)展簡史。

師：介紹電力發(fā)展簡史

設(shè)計意圖：讓學生切身感受電對課堂的重要性，沒有電教學都無法正常進行，聯(lián)系現(xiàn)實生活，知

道現(xiàn)代生活中電無處不在，深刻體會電對現(xiàn)代生活的重要作用，并介紹電力發(fā)展簡史，感受科學

進步對我們生產(chǎn)生活與發(fā)展的積極作用。

師：正是這些科學先輩的不懈努力才為我們今天的美好生活奠定了基礎(chǔ)，他們?nèi)缤瑹羲樟?/p>

人類進步的道路，為了進一步了解現(xiàn)代電力系統(tǒng)，課前同學們參觀了銅陵發(fā)電廠，現(xiàn)在請幾位學

生代表來和我們分享一下他們的所見所聞。

活動：學生代表上講臺分享在發(fā)電廠看到的場景和感受。

師：同學們參觀了發(fā)電廠，學習到了一些電廠發(fā)電的知識（初步了解了些發(fā)電、輸電、用電

知識），但還有一些疑惑。在接下來的這一章學習中，我們就將一步步的揭開“第三章交變電流”

的神秘面紗。同學們，再看看老師手上有一盞燈塔（燈塔讓學生說），大家都知道燈塔代表著希

望，我希望同學們在本章內(nèi)容的學習帶著一個點亮燈塔的任務(wù)，用我們學到的知識去設(shè)計一個完

整的發(fā)電、輸電電路來點亮黑夜中的這一盞燈塔，體會科技進步對人類發(fā)展的重要作用。

設(shè)計意圖：教師帶領(lǐng)學生進行實踐活動，實地參觀銅陵發(fā)電廠，讓學生對現(xiàn)代電力發(fā)展有一定了

解，并切身感受科技的力量。教師總結(jié)學生代表的介紹，在此基礎(chǔ)上明確本單元的學習內(nèi)容，發(fā)

布單元學習任務(wù)，確定本單元“點亮燈塔”的活動主線。

引導(dǎo)探究1.兩類發(fā)電機

師：要點亮燈塔，你覺得最重栗的是什么？

生：要有電才行/要有電源

師：在你的印象中，哪些物品可以作為電源？

生：電池/學生電源/發(fā)電機/充電寶等

師：電池和學生電源我們比較熟悉，還有同學注意到了實驗臺上的發(fā)電機，我們一起來了解

一下。

結(jié)合課件與實物，介紹兩類發(fā)電機。

引導(dǎo)探究2.交變電流

開放性實驗1：利用我們提供的各種電源，讓我們桌上的二極管亮起來。

學生介紹連接方法，描述實驗現(xiàn)象。

實驗現(xiàn)象1:連接電池，發(fā)現(xiàn)二極管只有一側(cè)發(fā)光。

教師利用電壓傳感器測量二極管的電壓，并通過軟件在屏幕上顯示，發(fā)現(xiàn)是一條電壓不變的

直線，得出直流電的概念。

實驗現(xiàn)象2：連接學生電源的交流檔，發(fā)現(xiàn)二極管都發(fā)光，不停閃爍。

教師利用電壓傳感器測量二極管的電壓，并通過軟件在屏幕上顯示，發(fā)現(xiàn)是一條正弦函數(shù)的

圖像，得出的交變電流的概念。

實驗現(xiàn)象3：連接發(fā)電機，發(fā)現(xiàn)二極管都發(fā)光，不停閃爍。

通過實驗現(xiàn)象，我們知道發(fā)電機產(chǎn)生的也是交變電流。

師：我們發(fā)現(xiàn)利用發(fā)電機和學生電源交流檔的實驗現(xiàn)象一樣，說明發(fā)電機產(chǎn)生的也是交流電，

學生電源我們無法拆解研究，下面就讓我們一起通過發(fā)電機來研究交變電流是如何產(chǎn)生的？

設(shè)計意圖：設(shè)計開放性實驗，學生通過不同方法，得出不同現(xiàn)象，提高學生的實驗動手能力，

培養(yǎng)學生的實驗探究思維。教師利用傳感器，將數(shù)據(jù)可視化、具體化，從定性的認識提高到定量

的研究，直觀明了，影響深刻。并通過相互對比，明確接下來課堂學習任務(wù)與目標，指明探究方

向。

引導(dǎo)探究3.交變電流的產(chǎn)生

師：發(fā)電機轉(zhuǎn)動過程中，我們發(fā)現(xiàn)二極管交替發(fā)光，你能告訴我，你看到線圈轉(zhuǎn)到哪個位置

時二極管發(fā)光么？

生：不能，發(fā)電機轉(zhuǎn)的慢，不會發(fā)光，轉(zhuǎn)的快時能發(fā)光，但無法清楚具體發(fā)光的位置。

師：如果我們能看到，發(fā)電機旋轉(zhuǎn)的慢動作是不是就可以進一步研究了？

演示實驗2：利用手機凝時攝影功能記錄發(fā)電機發(fā)電過程中線圈位置與二極管發(fā)光情況。并

手機投屏的功能將整拍攝到的視頻，在大屏幕上進行展示。

師：為探究現(xiàn)象背后的原理，我們利用自制的3D模型來模擬發(fā)電機的發(fā)電過程。

活動：展示自制ge。軟件模型，結(jié)合電磁感應(yīng)的內(nèi)容，依次對四個特殊位置來分析

問題：哪些邊能產(chǎn)生電動勢？在這幾個位置磁通量是多少？電動勢多大？電流多大？電流是

什么方向？

師：分析好這四個特殊位置，那對于一般位置處，又沒有什么規(guī)律？繼續(xù)分析兩個一般位置。

演示實驗3：用電壓傳感器連接手搖發(fā)電機

將用電壓傳感器連接手搖發(fā)電機，出現(xiàn)如下的實驗現(xiàn)象

師：怎么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？為什么圖像和我們用學生電源的圖像不一樣？下節(jié)課再深入分

析。

設(shè)計意圖：創(chuàng)新實驗，利用手機拍攝的新功能，對整個過程進行展示，激發(fā)學生的好奇心，

使學生對二極管具體發(fā)光位置有明確認識，為后續(xù)探究準備事實基礎(chǔ)。結(jié)合自制的3D模型，幫

助學生建立起發(fā)電機的發(fā)電模型。在對特殊位置分析后，從特殊到一般，搭建對抽象規(guī)律理解的

臺階，更易于理解掌握交變電流產(chǎn)生的原理。鼓勵學生利用身邊的資源來進行科學探究，培養(yǎng)學

生創(chuàng)新思維。

【教學反思】

本節(jié)課是第三單元交變電流的第一節(jié)課，是本單元學習的開端，如何讓學生體會電對生活的

重要作用？如何在第一節(jié)課明確本單元的學習內(nèi)容、發(fā)布單元學習任務(wù)、確定本單元的活動主

線？等均是我們要解決的問題。故創(chuàng)設(shè)停電的教學事故與生活建立聯(lián)系、進行發(fā)電簡史的介紹提

升課程內(nèi)容的廣度，帶領(lǐng)學生參觀銅陵發(fā)電廠，使學生具備學習本節(jié)知識的情感基礎(chǔ)。與燈塔相

聯(lián)系，明確本單元的學習內(nèi)容、單元任務(wù)、確定本單元活動主線。

課程標準中對“交變電流”的教學要求：通過實驗，認識交變電流。能用公式和圖像描述正

弦交變電流。在課程設(shè)計中加入學生實驗，培養(yǎng)學生動手實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新思維。通過傳感器演示

實驗的直觀現(xiàn)象得出概念，直觀生動，易于理解。運用手機的凝時攝影技術(shù)，化動為靜，使過程

可視化，消除疑惑。借助自制發(fā)電機3D模型，培養(yǎng)學生的建模能力。創(chuàng)新的實驗活動，能更好

培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。鼓勵學生利用身邊的資源來進行科學探究，培養(yǎng)學生科學探究能力。

1.8課時教學板書設(shè)計：

3.1交變電流

1.兩類發(fā)電機

2.交變電流

3.交變電流的產(chǎn)生

1.9課時作業(yè)設(shè)計：作業(yè)：思考課堂留下的問題、完成課后習題

第2課時2、交變電流的規(guī)律及描述

2.1課時教材分析：

交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律是本章的重點，是電磁感應(yīng)、楞次定律、右手定則等知識的綜合

運用，與生產(chǎn)生活有密切聯(lián)系，是對學生綜合應(yīng)用電磁學知識分析解決問題能力的一個檢驗。

與直流電相比，交流電的最大特點就是變化，而學生對于變化的物理量往往感到困難，特別是

第一次接觸許多新的概念，比如：交變電流、正弦式交流電、中性面、瞬時值、峰值等，如何

讓學生透徹理解這些概念掌握交流電的變化規(guī)律，是處理好這節(jié)課的關(guān)鍵。

2.2課時學情分析：

學生對交流電所知很少，而交流電因其產(chǎn)生過程及規(guī)律較為復(fù)雜，有效值概念較為抽象，因

此本節(jié)內(nèi)容學習難度較大。

2.3課時學習重點：

交流電的變化規(guī)律及表達式的推導(dǎo)交流電的有效值

2.4課時學習難點：

對交流電規(guī)律的掌握和對有效值的理解

2.5開放性學習環(huán)境：

探究一研討學習、討論法、啟發(fā)式教學

2.6課時學習目標：

(1)知道交流電變化規(guī)律

(2)掌握并會推導(dǎo)交流電的瞬時值表達式

(3)掌握描述交流電的幾個物理量，包括周期、頻率、有效值

2.7課時教學過程：

教學過程

環(huán)節(jié)1：新課導(dǎo)入

師：在上一節(jié)課中，我們初步了解了交變電流的產(chǎn)生過程，但交變電流在我們面前依然

很陌生，為了完成我們點亮象征人類文明傳承的燈塔的任務(wù)，這節(jié)課我們深入來學習

交變電流所包含的規(guī)律以及如何描述交變電流

問題：在上一節(jié)課中，我們通過傳感器觀察到手搖發(fā)電機所發(fā)出的電流的波形，它像什么曲

線？

生：正弦曲線

師：會不會是正弦函數(shù)曲線呢？

生：很有可能，因為跟正弦曲線一樣有周期性。

問題：如果真的是正弦曲線，有哪些原因可能導(dǎo)致圖像不平滑？

生：磁場不一定是勻強的，搖動速度不穩(wěn)定。

師：在我們周圍就存在著地磁場，地磁場雖然不是勻強磁場，但這是相對于巨大的地球

而言的，在■一個非常小的區(qū)域內(nèi)的磁場完,全可以看成是勻強磁場

【展示利用地磁場發(fā)電，微電流傳感器展示波形圖，波形非常像正弦曲線】

師：是否是正弦曲線。不能僅憑觀察。需要經(jīng)過嚴謹論證。如果是正弦曲線，我們?nèi)绾巫C明

它呢？

生：需要把感應(yīng)電動勢隨時間變化的關(guān)系式推導(dǎo)出來

【設(shè)計意圖：通過上節(jié)課的手搖發(fā)電機波形圖引導(dǎo)學生思考，交變電流的變化規(guī)律，通過展示

地磁場發(fā)電，使得學生進一步相信自己的判斷。體現(xiàn)了知識學習都循序漸進】

環(huán)節(jié)2：交流電表達式推導(dǎo)

【展示程序模擬發(fā)電過程】

師：我們?nèi)匀皇褂蒙瞎?jié)課所使用的程序模擬發(fā)電過程，

問題：導(dǎo)體棒切割磁感線時電動勢的大小跟哪些因素有關(guān)？

生：磁場強弱，導(dǎo)線長度，切割速度。

問題：磁場強弱不變，導(dǎo)線長度固定。線圈勻速旋轉(zhuǎn)。速度大小不變。為何電動勢會發(fā)生變

化？

生：因為速度方向與磁場方向的夾角在不斷變化。

師：在磁場強弱不變，導(dǎo)線長度固定的情況下，感應(yīng)電動勢的大小就只跟有效切割速度有

關(guān)。只需找出有效切割速度隨時間的變化規(guī)律，就能得出感應(yīng)電動勢隨時間的變化規(guī)律。

引導(dǎo)學生將三維視圖轉(zhuǎn)化為二維視圖，構(gòu)建物理模型，合作探究交變電流表達式。利用多

媒體展示學生的探究結(jié)果，并總結(jié)最終得出結(jié)論。

N匝線圈中感應(yīng)電動勢e=NBSωsinωt

令Em=NBSω

e=Emsinωt

可知線框的電動勢隨時間是按照正弦函數(shù)的規(guī)律變化的。

式中的Em是交變電流所能達到的最大值稱之為峰值峰值反映了交變電流的強弱程度

問題：發(fā)電機的電動勢按照正弦規(guī)律變化。那么負載電阻R的電流電壓會按照什么規(guī)律變化

呢？

生：也按正弦規(guī)律變化。

師：由于發(fā)電機的電動勢按正弦規(guī)律變化，所以當負載為電燈等純電阻用電器時，負載兩端

的電壓u、流過的電流i,也按正弦規(guī)律變化，即"=Unιsin3t,i=這種按

正弦規(guī)律變化的交變電流叫作正弦式交變電流，簡稱正弦式電流。

【設(shè)計意圖：通過制作的3D程序向?qū)W生展示模擬發(fā)點過程，使得難以理解的動態(tài)過程具體

化，降低學生學習難度，通過啟發(fā)式提問使學生循序漸進的認識到導(dǎo)致電動勢變化的根本

原因，最后讓學生自主合作討論并最終找到結(jié)論，體驗學習的樂趣，且有成就感】

環(huán)節(jié)3:交流電的周期和頻率

師：我們從理論上證明了交變電流是按照正弦函數(shù)的規(guī)律在變化，并且得出了交變電流變化

的瞬時值表達式，交變電流的電動勢電流電壓隨時間的變化圖像是怎樣的呢？

生：跟正弦函數(shù)圖像一樣

[PPT展示正弦交變電流的變化圖像】

師：正弦式電流是最簡單最基本的交變電流，電力系統(tǒng)中應(yīng)用的大多數(shù)是正弦式交流電。

師：顯然，正弦式電流在不斷周期性變化，跟一切周期性變化的過程一樣，我們可以用周期

和頻率來描述周期性變化的快慢。

用程序展示線圈旋轉(zhuǎn)一周，可以看到交變電流也完成一個周期性變化。

師：我們把交變電流完成一次周期性變化所用的時間叫交變電流的周期。周期長，則交變電

流變化的慢，周期短則交變電流變化的快。

師：還可以用什么物理量來描述交變電流變化的快慢呢？

生：頻率

師：把交變電流在單位時間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫做交流電的頻率，頻率是周期的倒

數(shù)，頻率大，交變電流變化的快，頻率小，交變電流變化的慢。

思考與討論

思考與討論

一交變電流的電壓隨時間的變化圖像如圖3.2-1

所示，這個交變電流的周期是多少？頻率是多少？

問題：我國電網(wǎng)中交流電的頻率是50赫茲，一秒鐘內(nèi)交流電的方向會變化多少次？

生：100次。

師：在一個周期內(nèi)，線圈會兩次經(jīng)過中性面，電流的方向會變化兩次，一秒鐘內(nèi)有50個周

期，因此一秒鐘內(nèi)電流方向會變化IOO次。

【設(shè)計意圖】：使學生正確認識到交流電在一個周期內(nèi)方向變化的次數(shù)，并為后續(xù)有效值的

學習做過度。

環(huán)節(jié)4：交流電的峰值與有效值

師：你們還知道哪些關(guān)于電網(wǎng)中電流的數(shù)據(jù)？【設(shè)計意圖：學生在未學習有效值之前會容易

認為220伏】

生：電壓是220伏。

師：我們都知道家用電的電壓是220伏，而正弦交流電的電壓是在隨時間不斷變化的，那么

220伏是指什么電壓呢？

生：可能是指最大值？

【用電子示波器展示正弦式交流電的波形圖。觀察到正弦交流電的峰值遠超過220伏】

【設(shè)計意圖：通過詢問220V為什么電壓并和示波器數(shù)據(jù)對比引起矛盾，為順利引入有效值概

念做鋪墊】

師：如果讓正弦交流電通過一個電阻發(fā)熱。要計算在一段時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量。電壓應(yīng)取何值

呢？用峰值計算可以嗎？

生：不行，在一個周期內(nèi)只有兩個時刻達到了峰值，而其他時間都達不到峰值，這樣計算會

使結(jié)果不準確。

師：回答很好，通過類比力的合成與分解，變力做功的計算方法，引導(dǎo)學生思考與討論，探

尋描述交變電流通過電阻發(fā)熱的方法。

生：可以把交變電流通過電阻所產(chǎn)生的熱量等效成直流電通過電阻所產(chǎn)生的熱量

師：這位同學的想法很好，下面一起看演示實驗

使用電子示波器展示直流電源和交流電源的輸出波形。

實驗展示交變電流與恒定電流通過相同電阻產(chǎn)生相同的熱量

師：同學們發(fā)現(xiàn)2個杯子中的水溫度上升的完全一致，這說明恒定電流和交變電流通過相同

的電產(chǎn)生了相同的熱量，那么在產(chǎn)生熱量這個事情上恒定電流和這個交變電流是完全等效

的，我們把這個恒定電流的電壓值叫做這個交變電流的電壓的有效值。

給出有效值定義，并強調(diào)有效值的3個相同，所謂有效是指電流的熱效應(yīng)的等效。

問：我們通常說的家庭電路的電壓是220伏，是指有效值。反問：老師是怎么做到讓兩個杯

子的水溫度上升幾乎一致？

師：理論計算表明正弦式交變電流的有效值與峰值之間有如下關(guān)系：

/=A=0.707∕m

√2

U=口=0.707UnI

√2

利用之前測出的電網(wǎng)峰值數(shù)據(jù)進行驗證

【設(shè)計意圖：通過設(shè)計實驗，使學生深刻認識到交變電流的有效值是一種對電流熱效應(yīng)的等

效替代，即用恒定電流值代替交變電流，同時通過啟發(fā)式提問，提高學生的實驗?zāi)芰?，?/p>

及解決實際問題的能力?！?/p>

強調(diào)：交流電表測量的數(shù)值是有效值交流電器設(shè)備上標出的額定電壓額定電流是有效值，

交變電流的數(shù)值在無特別說明時都是指有效值

思考與討論

1.一個電容器，當它的兩個極板間的電壓超過IOV時，其間的電介質(zhì)就可能被破壞而不再絕

緣，這個現(xiàn)象叫作電介質(zhì)的擊穿，這個擊穿電壓叫作這個電容器的耐壓值。能否把這個電容

器接在正弦式交流電壓是9V的電路兩端？為什么？

2.保險絲的熔斷電流指的是有效值還是峰值？

2.8課堂小結(jié)

課時教學反思

本節(jié)內(nèi)容是交變電流這章的重點內(nèi)容，涵蓋了交變電流的規(guī)律、瞬時值、峰值、周期、頻率、

有效值等等概念。其中難點在于交變電路瞬時值表達式的推導(dǎo)，有效值的理解。教學過程中為了

突破這兩個難點，專門設(shè)計了程序模擬發(fā)電過程，并設(shè)計了實驗有效降低了有效值概念的理解難

度，通過教學過程發(fā)現(xiàn)，學生對規(guī)律的理解主要難在動態(tài)理解，即一個周期內(nèi)完整的變化規(guī)律，

以往通過幾個特殊位置分析后進入規(guī)律的推導(dǎo)，學生對整個過程為何按正弦規(guī)律變化還是理解的

不透徹，通過程序模擬，能讓學生直觀的看出為何電動勢會按正弦規(guī)律周期性變化，另外學生也

能更好的理解線圈的轉(zhuǎn)速是交變電流周期的決定因素。對于有效值的教學，難在對有效二字的理

解，教學中發(fā)現(xiàn)通過實驗?zāi)芎芎玫耐黄齐y點，應(yīng)該讓學生多思考等效的含義。2.8課時教學板書

2.9板書設(shè)計：

交變電流的規(guī)律和描述

1.規(guī)律：e=NBSωsinωt（瞬時值）

Em=NBSω（峰值）

2.周期和頻率：

3.有效值：

正弦式：I=隼u=??

v2√2

2.10課時作業(yè)設(shè)計：

1.作業(yè)：完成課后練習

2.實踐：小組合作制作一臺發(fā)電機

第3課時3、變壓器

3.1課時教材分析：

交變電流是電學知識的重要組成單元。新教材的特點之一是“具有基礎(chǔ)性、豐富性和開放

性。”學習內(nèi)容是基礎(chǔ)而豐富的，呈現(xiàn)形式是開放的。“變壓器”這一課時圍繞“為什么需要

變壓器”、“變壓器是怎么改變電壓的”兩個問題展開，本教材配有簡單的小實驗，思考與討

論，簡明扼要的文字說明和開闊眼界的科學漫步，但對于變壓器原理的表述不夠深入透徹，本

節(jié)教學設(shè)計，利用自制教具和傳感器幫助學生設(shè)計探究活動，將抽象知識可視化，幫助學生掌

握探究方法、理解根本原理。

本節(jié)課蘊含著典型的物理思想和方法，變壓器原理的探究和學習過程采用定性和定量相結(jié)

合、理論推導(dǎo)和實驗驗證相結(jié)合的方法，有助于提高學生的物理學科核心素養(yǎng)。

3.2課時學情分析：

學生雖然在學習本節(jié)前對電磁學知識有了一定的基礎(chǔ)，但將前后知識串接理解、探究變壓器

原理還是比較困難，需要更高效的方式方法。

3.3課時學習重點：

探究變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系

3.4課時學習難點：

理解變壓器原理

3.5開放性學習環(huán)境：

探究一研討學習、討論法、啟發(fā)式教學

3.6課時學習目標：

物理觀念Q）知道變壓器的構(gòu)造及工作原理。

（2）知道變壓器的應(yīng)用。

科學思維（1）通過對可拆變壓器構(gòu)造的分析，構(gòu)建變壓器結(jié)構(gòu)模型。

（2）能夠推導(dǎo)得出理想變壓器的基本規(guī)律。

實驗探究Q）通過分組合作實驗，探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。

科學態(tài)度與責任（1）通過對變壓器在生活中的應(yīng)用及利弊分析，感受物理、技術(shù)、社會的緊密

聯(lián)系，使學生逐步形成STSE意識和責任感

3.7課時教學過程：

課前任務(wù)

了解大國重器之三峽水電站、白鶴灘水電站的相關(guān)信息，著重思考水力發(fā)電的輸出電壓是

如何為家家戶戶所用，這中間可能需要什么儀器。

課堂教學

環(huán)節(jié)1：新課導(dǎo)入

創(chuàng)設(shè)情境1:舉例說明發(fā)電和用電電壓大小有明顯區(qū)別

活動1:通過視頻和圖片介紹大國重器之三峽、白鶴灘水電站

活動2：觀察三峽發(fā)電站、白鶴灘水電站額定輸出電壓和家庭用電的額定電壓

問題2:這些電壓大小不盡相同，那生活中想要解決用電電壓問題，該怎么辦呢？

（設(shè)計意圖：通過對大國重器的介紹，偉大的工程亦需要從點點滴滴的課堂知識開始積累，

從課堂走向生活，培養(yǎng)學生的愛國情懷和民族自信。通過生活中常見的用電器間電壓不同的問

題，激發(fā)學生的好奇心，尋找解決問題的辦法，引出變壓器的概念。）

環(huán)節(jié)2:變壓器的概念和結(jié)構(gòu)

創(chuàng)設(shè)情境2:通過小實驗了解變壓器結(jié)構(gòu)

活動1:跟隨教師拆卸變壓器

問題1:變壓器有幾個部分組成？

講解變壓器的概念、結(jié)構(gòu)。

活動2：改變變壓器線圈匝數(shù)觀察小燈泡亮度變化

問題2:實驗結(jié)果說明了什么？

定性歸納，說明變壓器原副線圈匝數(shù)和電壓具有一定的聯(lián)系。

（設(shè)計意圖：通過小實驗，活躍課堂氣氛，增強學生對物理概念源于生活的認識。）

創(chuàng)設(shè)情境3:理論探索變壓器原理

問題1:我們曾學過的哪些知識可以解釋剛才的變壓器燈泡實驗？

活動1：小組交流討論后回答，電磁感應(yīng)定律、互感現(xiàn)象。

問題2：可以通過這些知識推導(dǎo)變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系么？

紅=L

活動2：小組交流討論后分別進行推導(dǎo)，得出結(jié)論：υ-'v-O

（設(shè)計意圖：引導(dǎo)學生用特以往學習過的知識解決新出現(xiàn)問題，在探究中感受解決問題的快樂，

形成科學的思維方式。）

環(huán)節(jié)3:變壓器的原理和應(yīng)用

創(chuàng)設(shè)情境4：利用無線傳感器設(shè)計實驗電路，分組探究變壓器兩端電壓和匝數(shù)的具體關(guān)系

活動1：小組合作，分別設(shè)計實驗方案，利用無線電壓傳感器和智慧課堂軟件觀察變壓器兩

端的正弦電壓圖像

活動2：根據(jù)每個小組的表格任務(wù)，測量不同匝數(shù)比之下的電壓有效值。

活動3：利用電腦軟件處理實驗數(shù)據(jù)，歸納實驗結(jié)論，加深對變壓器原理和規(guī)律的理解。

活動4：實驗探究完成，聯(lián)系已學電磁知識，分析誤差來源，得出最終結(jié)論。

（設(shè)計意圖：學生通過分組實驗探究，形象地認知變壓器的交變電壓規(guī)律，同時根據(jù)理論分

析誤差來源，培養(yǎng)分析問題和探究的能力，加深對變壓器原理的理解。）

創(chuàng)設(shè)情境5:探究無線充電背后的原理

問題1:變壓器結(jié)構(gòu)當中的“鐵芯”是變壓功能所必備的么？

活動1:播放無線充電科技應(yīng)用的視頻并現(xiàn)場展示手機的無線充電功能。

問題2：無線充電器和變壓器有什么關(guān)系？

活動2：現(xiàn)場拆解無線充電器，小組交流討論。

無線充電器主要由發(fā)射線圈和接收線圈組成，其中發(fā)射線圈相當于變壓器的原線圈，接收線

圈相當于變壓器的副線圈，由此可知“鐵芯”并不是實現(xiàn)變壓功能的必備元件。

（設(shè)計意圖：通過對生活中新興科技的拆解分析，從物理走向生活，從理論走向?qū)嶋H，學以

致用，培養(yǎng)學生的物理核心素養(yǎng)。）

環(huán)節(jié)4:鞏固訓(xùn)練

例題1:

在圖甲所示的電路中，理想變壓器原線圈兩端的正弦交變電壓變化規(guī)律如圖乙所示。已知變

壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1:n2=10:1,電路中電流表都是理想電表，下列說法正確的是（）

A.電壓表V的示數(shù)為200J∑V

B.電阻R兩端的電壓有效值為20V

C.電阻R兩端沒有電壓

D.變壓器輸出端交流電的頻率為100Hz

課時教

學反思

1.變壓器是聯(lián)系電學前后知識的重要環(huán)節(jié)，是電磁感應(yīng)定律的重要應(yīng)用和遠距離輸電的重栗

部分。新一輪的課程改革強調(diào)學生的學習主體地位，強調(diào)學生自主建構(gòu)，將新知識和舊知識建立

聯(lián)系，融入、擴展原有的認知結(jié)果，應(yīng)給學生充足的時間思考，表達自己的想法，運用理論推導(dǎo)

和實驗探究等多種方式掌握變壓器的原理，在課堂教學和課后拓展中落實物理學科核心素養(yǎng)。

2.學生只有充分掌握電磁學知識才能自己推導(dǎo)出變壓器原理，也只有通過實驗親手驗證才能

真正理解物理知識在現(xiàn)實生活中的重要地位，上課要敢于給時間給學生，讓他們討論，走上講臺

去講自己的分析過程；課堂總體達到了預(yù)期的效果，以后還要加強師生的互動。

3.8課時教學板書設(shè)計：

3.3變壓器

一、變壓器

1.概念：改變交流電壓大小的儀器

2.結(jié)構(gòu)：原線圈、副線圈、鐵芯

二.原理

1.理論推導(dǎo)不一后

2.實驗探究

3.9課時作業(yè)設(shè)計：完成課后練習

第4課時4.電能的輸送

3.4電能的輸+"

4.1課時教材分析

《電能的輸送》是選擇性必修第二冊模塊中“電磁感應(yīng)及其應(yīng)用”主題下的內(nèi)容。課程標準

要求為：知道遠距離輸電時通常采用高壓輸電的原因。課程標準的解讀為：輸配電過程在初中物

理（科學）中已經(jīng)有一個大致的了解，這里要求在初中基礎(chǔ)上對輸配電有更深的了解。可組織

學生參觀小型發(fā)電廠，了解“發(fā)電一升壓一輸電一降壓——用戶''整個流程，了解各種設(shè)施設(shè)備。

參觀后要讓學生畫出從電廠到用戶輸電的流程圖，并解釋各部分結(jié)構(gòu)的原理。

要求學生在初中學習的基礎(chǔ)上探究高壓輸電的理論基礎(chǔ)?？勺寣W生探究：輸電線的電能損耗

主要有哪些？如何降低電能損耗？既經(jīng)濟又可行的輸電方式應(yīng)該是怎樣的？

電網(wǎng)建設(shè)是電力輸送的關(guān)鍵，高壓輸電技術(shù)研究非常重要。我國的高壓輸電技術(shù)發(fā)展非常迅

速，已達到世界領(lǐng)先水平。要讓學生通過資料查閱、訪談等方式了解我國高壓輸電研究與應(yīng)用的

最新成果，了解本地區(qū)電力建設(shè)的基本情況，并寫出一份有關(guān)電網(wǎng)建設(shè)、電力輸送的調(diào)查報告。

本節(jié)內(nèi)容是電磁感應(yīng)和交變電流知識在生產(chǎn)生活中的實際應(yīng)用。教材首先通過''問題”欄目，

從能量角度提出“遠距離輸電中，如何減少電能的損耗”的問題，引發(fā)學生思考。接著從能量損

耗的表達式分析減少能量損耗的兩種方法，并分析得到降低電流能更有效的減少能耗。從降低電

流方法提出提高輸電電壓的解決方法。

4.2課時學情分析

學生已經(jīng)學習了焦耳定律、變壓器等內(nèi)容，知道導(dǎo)線具有電阻，產(chǎn)生焦耳熱，知道電能損耗。

在實際生活中學生已經(jīng)知道高壓輸電概念，但還不理解為什么采用高壓輸電可以降低能量損耗。

要在學生已學知識的基礎(chǔ)上設(shè)置合適的問題引導(dǎo)學生自主分析推理，得到降低能量損耗的方法，

設(shè)計遠距離輸電的物理模型。

4.3課時學習重點

高壓輸電的基本工作原理及降低電能消耗的兩種途徑

4.4課時學習難點

高壓輸電的數(shù)學推導(dǎo)過程及各物理量之間的相互關(guān)系

4.5課時教學目標

（物理觀念】了解電能的輸送過程中電壓與功率都存在著必然的損耗。

【科學思維】知道降低輸電損耗的兩個途徑要從控制輸電電阻，提高輸電電壓作為出發(fā)點來

進行研究，提升根據(jù)理論公式指導(dǎo)實際的思維能力。

［科學探究】培養(yǎng)學生運用物理規(guī)律和公式分析解決實際問題的能力。

【科學態(tài)度與責任】養(yǎng)成利用理論公式知道實際的學習態(tài)度，通過對課本拓展知識的學習了

解電能輸送技術(shù)的發(fā)展歷史，不斷提升理論結(jié)合實際解決問題的能力。

4.7課時教學過程

教學過程

【新課引入】

今天是“點亮燈塔”活動的最后一站。

在前幾節(jié)課中，我們已經(jīng)學習了如何利用發(fā)電機，將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。又學習了

如何利用變壓器，將不合適的電壓，改變?yōu)樗枰闹怠?/p>

以這些作為基礎(chǔ)，是否能實現(xiàn)燈塔點亮呢？

這節(jié)課就讓我們一起動手試一試！

【新課教授】

用學生電源模擬發(fā)電站，由學生設(shè)計出最簡單的輸電線路，即直接連接。

【學生演示實驗一】近距離輸電，觀察燈塔點亮情況。

（觀察發(fā)現(xiàn)燈塔被點亮）

請學生分析得出，這一輸電方式與現(xiàn)實不相符，現(xiàn)實中輸電距離非常遠。

拉長燈塔與電源距離，給出遠程輸電線。

【學生演示實驗二】連接遠距離電路，觀察燈塔點亮情況。

（觀察發(fā)現(xiàn)這次燈塔沒有被點亮）

【思考】為什么沒有達到理想效果？

（學生猜想，由于遠程輸電線損耗所致）

由此可以看出，遠距離輸電不是想象中的那么簡單。

一、電能輸送的基本要求

【討論】從實際角度出發(fā)，電能輸送中，需要滿足哪些基本要求？

根據(jù)學生的回答，進行總結(jié)，得出三大基本要求。

1、保質(zhì)

2、可靠

3、經(jīng)濟

關(guān)于“經(jīng)濟”這一要求，除了節(jié)約工程造價以外，降低輸電線上的損耗也是一大重要問題。

接下來我們就一起詳細分析，如何有效做到降低輸電損耗。

二、降低輸電損耗的途徑

]R戰(zhàn)7JAP

≡7P

把剛剛連接的電路，簡化成如圖所示的電路圖，分析輸電線上的損耗：

=U-U1=/R線

AP=P-F=WR線

引導(dǎo)學生根據(jù)剛剛理論分析的結(jié)果，從表達式入手，分析得出降低損耗的兩大途徑：

1、減小輸電電阻

2、減小輸電電流

再逐步深入，詳細分析兩大途徑的具體操作，結(jié)合實際客觀分析，最終從理論上得出，采用

高壓輸電是減小輸電線上功率損失，最有效、最經(jīng)濟的措施。

引導(dǎo)學生根據(jù)學過的知識，逐步分析高壓輸電需要的元件，最終設(shè)計出合理電路。

【學生演示實驗三】學生協(xié)作，連接高壓輸電電路，觀察燈塔點亮情況。

（觀察發(fā)現(xiàn)燈塔被成功點亮）

實驗證明，高壓輸電確實能實現(xiàn)降低損耗。

但是輸電電壓與損耗值之間，有著怎樣的具體的數(shù)量關(guān)系？嘗試用實驗來探究

【學生探究實驗】探究AU與輸電電壓UI的關(guān)系

AU

?/?UiUl/I!04③

講解實驗電路及相關(guān)電壓值，引導(dǎo)學生設(shè)計測量方案，利用交流電壓表測量電壓UI和〃2,再

由

AU=U1-U2o

利用變壓器不同匝數(shù)比，測量出以不同輸電電壓UI時，對應(yīng)的電壓損耗值A(chǔ)U。

學生協(xié)作，共同完成并記錄實驗結(jié)果。

分析實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：隨著輸電電壓Ul升高，電壓損耗值A(chǔ)U減少。

三、遠距離輸電電路分析

剛剛的實驗結(jié)果整體反映出輸電電壓UI和電壓損耗值A(chǔ)U之間的變化趨勢，那么兩者之間到

底有著怎樣具體的定量關(guān)系呢？接下來再利用學過的電路原理，從理論上推導(dǎo)分析。

電源回路輸送回路用戶回路

引導(dǎo)學生回顧變壓器相關(guān)知識，結(jié)合電路關(guān)系，推導(dǎo)電路中的電壓和功率損耗值A(chǔ)U和AP,

與輸電電壓的數(shù)量關(guān)系式，并邀請學生分享自己的推導(dǎo)過程和思路。

P

△u=【紋R=告2R

觀察分析表達式，得出輸電電壓對降低損耗，確實有顯著效果。

四、電網(wǎng)供電

【思考1】將剛剛設(shè)計的電路，轉(zhuǎn)化為如圖所示的模擬圖，引導(dǎo)學生結(jié)合實際情況，分析這樣的

輸電方式有什么樣的缺陷。

（存在斷電風險，高峰時產(chǎn)能不足，低峰時產(chǎn)能浪費）

由于這一輸電方式存在明顯缺陷，因此早已被各國淘汰。

【思考2】有沒有什么方法彌補這些缺點？

（將多個發(fā)電站，與多個用戶群連接，實現(xiàn)電能按需調(diào)度，即電網(wǎng)供電）

電網(wǎng)供電優(yōu)勢明顯，被現(xiàn)代各國廣泛應(yīng)用。

【觀看視頻】了解當下我國輸電現(xiàn)狀。

了解特高壓輸電技術(shù)在電網(wǎng)供電中的重要作用，知道我國在這一領(lǐng)域中，領(lǐng)跑世界的地位，

提高學生名族自豪感。

【回顧總結(jié)】

針對手搖發(fā)電機的工作原理，了解了交變電流的相關(guān)特性和規(guī)律。

緊接著，當面臨用電器所需電壓，與發(fā)電機提供電壓不相符時，我們又一起學習了如何利用

變壓器實現(xiàn)電壓的改變。

最后，以這些知識為基礎(chǔ)，我們又根據(jù)現(xiàn)實情境，一步步設(shè)計出遠程輸電電路，為燈塔實現(xiàn)

了遠距離輸電。

邀請學生最后完善遠程高壓輸電電路，架設(shè)輸電鐵塔，啟動點亮燈塔儀式。

【課后任務(wù)】

請學生課后查閱資料，了解世界電力輸電技術(shù)的發(fā)展歷程與輸電電壓的數(shù)量關(guān)系式，并邀請

學生分享自己的推導(dǎo)過程和思路。

△U="R=￥R

入U2

觀察分析表達式，得出輸電電壓對降低損耗，確實有顯著效果。

四、電網(wǎng)供電

【思考1】將剛剛設(shè)計的電路，轉(zhuǎn)化為如圖所示的模擬圖，引導(dǎo)學生結(jié)合實際情況，分析這樣的

輸電方式有什么樣的缺陷。

（存在斷電風險，高峰時產(chǎn)能不足，低峰時產(chǎn)能浪費）

由于這一輸電方式存在明顯缺陷，因此早已被各國淘汰。

【思考2】有沒有什么方法彌補這些缺點？

（將多個發(fā)電站，與多個用戶群連接，實現(xiàn)電能按需調(diào)度，即電網(wǎng)供電）

電網(wǎng)供電優(yōu)勢明顯，被現(xiàn)代各國廣泛應(yīng)用。

【觀看視頻】了解當下我國輸電現(xiàn)狀。

了解特高壓輸電技術(shù)在電網(wǎng)供電中的重要作用，知道我國在這一領(lǐng)域中，領(lǐng)跑世界的地位，

提高學生名族自豪感。

【回顧總結(jié)】

再過去的一章學習中，我們一起了解了電學的發(fā)展歷史和進程，學習了如何使用手搖發(fā)電機

產(chǎn)生電能。

教學反思

本教學設(shè)計從學生的實際出發(fā)，以學情視角進行設(shè)計，教師通過引導(dǎo)，讓學生積極主動地進

行理論探究和實驗探究，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題的能力.該教學設(shè)計凸顯了學

生的主體地位，開拓學生的思維，鍛煉學生的動手能力，增強學生合作與交流的能力，讓學生主

動參與其中而不是被動地接受教師的結(jié)論，從而達到培養(yǎng)和發(fā)展學生物理核心素養(yǎng)的目的.同

時，該教學設(shè)計教學方法多樣，情境與問題的設(shè)計符合學習目標，知識的展開也能較好地符合學

生思維的發(fā)展規(guī)律，教學建議具有較強的針對性和指導(dǎo)性.這樣的教學設(shè)計達到了預(yù)期效果，不

僅能充分體現(xiàn)新課改理念和符合學生物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求，而且具有很強的操作性和實效

性.

4.8板書設(shè)計

3.4電能的輸送

一、電能輸送的基本要求

1、保質(zhì)

2、可靠

3、經(jīng)濟

二、降低輸電損耗的途徑

1、減小輸電電阻

2、減小輸電電流

三、遠距離輸電電路分析

四、電網(wǎng)供電

4.9課時作業(yè)設(shè)計

完成一份關(guān)于“輸電技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展歷程”的研究報告

8.課時、單元作業(yè)設(shè)計意圖

作業(yè)設(shè)計是教學活動的重要環(huán)節(jié)，它包括課時作業(yè)和單元作業(yè)，是知識的鞏固和加深，是

對課本知識的延伸和拓展，是提高教學效果的有效手段，單元作業(yè)設(shè)計是在單元知識學習結(jié)束

后，對各節(jié)凌亂的知識進行系統(tǒng)研究，形成知識的網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)化，使課內(nèi)知識與課外的拓展

相結(jié)合，識記與探究相結(jié)合，動腦與動手相結(jié)合的綜合性作業(yè)設(shè)計，對檢驗學習成果及檢測能

力的提高有著重要的作用，學生是單元作業(yè)的執(zhí)行者、操作者，因此單元作業(yè)設(shè)計應(yīng)以學生為

主體，突出新物理課程標準的主旨，全面提高學生的科學素養(yǎng)。

在本章《交變電流》的單元作業(yè)設(shè)計圍繞“交變電流產(chǎn)生及傳輸”強調(diào)尊重個體差異，進行

分層作業(yè)設(shè)計，力求各層次學生學習具備針對性，學習效果明顯提高，同時除了設(shè)計基本的習題

外，還增加了情景類試題，緊扣生活，讓學生深深感受到物理就在身邊。

通過作業(yè)讓學生進一步理解交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律，熟練應(yīng)用公式和圖像描述交變電流

的方法，綜合運用物理規(guī)律分析求解交變電流相關(guān)問題；從電磁感應(yīng)的知識和能量觀念理解變壓

器的工作原理及作用；從降低輸電損耗進行遠距離輸電，掌握遠距離輸電問題的分析和求解方

法。

總而言之，課時作業(yè)能及時鞏固新知識，以大單元為基本單位進行作業(yè)設(shè)計，既可以從宏觀

上把握整體要求，突顯知識點的全面性，又可避免