《萬家燈火》導(dǎo)學(xué)案

《萬家燈火》導(dǎo)學(xué)案班次：組號：姓名：【學(xué)習(xí)目標(biāo)】知識與能力目標(biāo)：了解交流電的基本概念，知道交流電在生活中的廣泛應(yīng)用；能夠簡單描述交流電是如何改變我們生活的。過程與方法目標(biāo)：通過觀察生活中的電器設(shè)備，分析其工作原理與交流電的關(guān)系；參與小組討論，分享自己對交流電的認(rèn)識，提高合作學(xué)習(xí)和探究能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：體會交流電對現(xiàn)代生活的重要意義，培養(yǎng)對物理學(xué)科的興趣，激發(fā)探索科學(xué)技術(shù)與生活關(guān)系的熱情?！緦W(xué)法指導(dǎo)】觀察生活、小組討論、查閱資料、總結(jié)歸納【重、難點(diǎn)】重點(diǎn)：1、理解交流電的產(chǎn)生原理。2、掌握交流電的基本特征，如頻率、周期、有效值等。難點(diǎn)：1、用物理知識解釋交流電在不同電器設(shè)備中的工作原理。2、理解交流電的有效值概念及其計(jì)算。【課前檢測】：1、下列關(guān)于交流電的說法正確的是（）A.大小不變，方向隨時(shí)間做周期性變化的電流叫交流電B.方向不變，大小隨時(shí)間做周期性變化的電流叫交流電C.大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫交流電D.以上說法都不對答案：C2、我國照明電路使用的交流電的頻率是（）A.30HzB.50HzC.60HzD.100Hz答案：B3、關(guān)于交流電的有效值，下列說法正確的是（）A.最大值是有效值的sqrt(2)倍B.有效值是最大值的sqrt(2)倍C.最大值是有效值的2倍D.有效值是最大值的2倍答案：A【知識鏈接】一、電的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展同學(xué)們，你們有沒有想過，當(dāng)夜幕降臨，整個(gè)城市燈火通明的時(shí)候，這背后是什么在支撐著呢？這可都離不開電呀。電的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展可是一段非常有趣的歷史呢。很久以前，人們對電的認(rèn)識還非常有限，只知道自然界中存在一些靜電現(xiàn)象，比如摩擦起電。那時(shí)候，人們最多也就是用摩擦起電的方法來做一些小把戲，像讓小紙片吸附在玻璃棒上之類的。后來，經(jīng)過許多科學(xué)家的不斷探索，才逐漸發(fā)現(xiàn)了電流的奧秘。其中，有一位非常了不起的科學(xué)家叫法拉第。他呀，在實(shí)驗(yàn)室里做了無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)。據(jù)說，他整天都待在那個(gè)堆滿了各種儀器和電線的實(shí)驗(yàn)室里，眼睛緊緊盯著那些實(shí)驗(yàn)設(shè)備，就盼著能發(fā)現(xiàn)點(diǎn)什么新東西。有一次，他在做電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)神奇的現(xiàn)象：當(dāng)磁場發(fā)生變化的時(shí)候，導(dǎo)線中居然產(chǎn)生了電流。這個(gè)發(fā)現(xiàn)就像是打開了一扇通往新世界的大門，為后來交流電的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。二、交流電的產(chǎn)生1、交流發(fā)電機(jī)的原理咱們來想象一下，假如你有一個(gè)小的發(fā)電機(jī)模型（就像那種在科學(xué)課上看到的簡單模型）。這個(gè)發(fā)電機(jī)里有一個(gè)線圈，這個(gè)線圈在磁場里轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動的時(shí)候，穿過線圈的磁通量就會發(fā)生變化。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，線圈里就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這個(gè)感應(yīng)電動勢的大小和方向是不斷變化的，這就產(chǎn)生了交流電。就好像你在一個(gè)旋轉(zhuǎn)木馬上，你看到周圍的景色一會兒在左邊，一會兒在右邊，不斷地變化著。2、正弦交流電在大多數(shù)情況下，我們生活中用到的交流電是正弦交流電。這是一種非常有規(guī)律的交流電。它的電壓或者電流隨時(shí)間的變化是按照正弦函數(shù)的規(guī)律來的。比如說，我們可以用一個(gè)公式來表示正弦交流電的電壓：u=U?sin(ωt+φ)，這里的U?就是電壓的最大值，ω是角頻率，t是時(shí)間，φ是初相位。不過，大家先別被這個(gè)公式嚇倒，我們會慢慢理解它的。三、交流電在生活中的應(yīng)用1、照明咱們每天晚上都要用到燈吧?，F(xiàn)在大部分的燈具都是使用交流電的。就拿家里的白熾燈來說，當(dāng)你打開開關(guān)的時(shí)候，交流電就通過燈絲。燈絲因?yàn)橛须娏魍ㄟ^，就會發(fā)熱，發(fā)熱到一定程度就會發(fā)光，把整個(gè)房間都照亮。你看，這就是交流電在照明方面的簡單應(yīng)用。2、家用電器再看看家里的其他電器，像電視、冰箱、洗衣機(jī)等等。電視里有很多復(fù)雜的電路，交流電為這些電路提供電能，使得電視能夠顯示出精彩的畫面，播放出聲音。冰箱呢，它需要交流電來驅(qū)動壓縮機(jī)，把熱量從冰箱內(nèi)部轉(zhuǎn)移到外部，從而保持食物的新鮮。洗衣機(jī)也是，交流電讓電機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動洗衣桶旋轉(zhuǎn)，這樣就能把衣服洗干凈了。【學(xué)習(xí)過程】一、導(dǎo)入：萬家燈火的背后同學(xué)們，我想跟你們分享一件我自己的經(jīng)歷。有一次晚上，我走在回家的路上，突然小區(qū)里停電了。那一瞬間，整個(gè)世界都變得黑漆漆的。路燈不亮了，樓道里也沒有了燈光，大家都只能摸黑找路。我當(dāng)時(shí)就特別深刻地感受到了電對我們生活的重要性。過了一會兒，電來了，一盞盞燈重新亮了起來，各種電器也開始工作了，整個(gè)小區(qū)又恢復(fù)了生機(jī)。你們想過沒有，這些燈和電器使用的電很多都是交流電，那交流電到底是怎么回事呢？今天我們就來一起學(xué)習(xí)一下。二、點(diǎn)評學(xué)案完成情況咱們先看看大家課前檢測做得怎么樣。我發(fā)現(xiàn)有些同學(xué)對交流電的基本概念掌握得很好，但是在有效值的理解上還有些模糊。這沒關(guān)系，通過今天的學(xué)習(xí)，我們會把這些問題都弄清楚的。三、明確本堂課的任務(wù)目標(biāo)今天這堂課啊，我們主要就是要搞清楚交流電是怎么產(chǎn)生的，它有哪些特點(diǎn)，還有就是它在我們生活中的各種應(yīng)用是基于什么原理的。大家要積極思考，有什么問題隨時(shí)提出來哦。四、交流電的基礎(chǔ)知識講解1、交流電的概念同學(xué)們，我們先來回顧一下課前檢測里的問題。交流電就是大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流。那為什么會這樣呢？這就跟我們前面說的交流發(fā)電機(jī)的原理有關(guān)啦。2、交流電的特征參數(shù)（1）頻率頻率就是交流電在1秒鐘內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。我們國家照明電路用的交流電頻率是50Hz，這意味著什么呢？這就表示在1秒鐘內(nèi)，電流的大小和方向會變化50次呢。就像時(shí)鐘的秒針，每秒都會滴答滴答地走，交流電的頻率也是一樣，按照固定的次數(shù)在變化。（2）周期周期和頻率是有關(guān)系的。周期就是交流電完成一次周期性變化所需要的時(shí)間。它們之間的關(guān)系是：周期等于1除以頻率。比如說，我們國家交流電的頻率是50Hz，那么它的周期就是1除以50，也就是0.02秒。這就好像你繞著一個(gè)操場跑圈，跑一圈所用的時(shí)間就是周期，而你在1分鐘內(nèi)跑的圈數(shù)就有點(diǎn)像頻率。（3）有效值這個(gè)有效值的概念有點(diǎn)難理解哦。我們可以這樣想，假如有一個(gè)直流電和一個(gè)交流電，它們在相同的時(shí)間內(nèi)，通過相同的電阻，產(chǎn)生的熱量是一樣的，那么這個(gè)直流電的數(shù)值就叫做這個(gè)交流電的有效值。比如說，我們家庭照明電路的電壓是220V，這個(gè)220V就是交流電的有效值。五、小組討論：交流電在生活中的應(yīng)用原理1、分組現(xiàn)在我們分成小組來討論一下。每個(gè)小組4-5個(gè)人，大家要發(fā)揮自己的想象力，結(jié)合我們生活中的電器，討論一下交流電是怎么讓它們工作的。2、討論內(nèi)容（1）以電視為例，電視里有很多電子元件，像電容、電阻、晶體管等等。交流電是怎么在這些元件之間傳輸電能，并且讓它們協(xié)同工作，從而顯示出畫面和聲音的呢？（2）再看看冰箱，冰箱的壓縮機(jī)是它的核心部件。交流電是如何驅(qū)動壓縮機(jī)工作的呢？壓縮機(jī)工作的時(shí)候需要有一定的功率，這個(gè)功率和交流電的哪些參數(shù)有關(guān)呢？（3）對于洗衣機(jī)來說，電機(jī)的轉(zhuǎn)動是實(shí)現(xiàn)洗衣功能的關(guān)鍵。交流電怎樣讓電機(jī)按照我們想要的方式轉(zhuǎn)動呢？是如何控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的呢？3、小組展示好啦，現(xiàn)在每個(gè)小組派一個(gè)代表來展示一下你們小組的討論結(jié)果。第一組代表：我們小組討論了電視。我們覺得交流電通過電源插頭進(jìn)入電視后，首先會經(jīng)過一個(gè)變壓器，把電壓變成適合電視內(nèi)部電路工作的電壓。然后，電流會在不同的電路元件之間流動，電容起到儲存和釋放電能的作用，電阻控制電流的大小，晶體管就像是一個(gè)開關(guān)，控制著電流的通斷，這樣就能夠把信號轉(zhuǎn)化為圖像和聲音了。第二組代表：我們來說說冰箱。我們知道冰箱壓縮機(jī)是由電機(jī)帶動的。交流電進(jìn)入電機(jī)后，會在電機(jī)的線圈里產(chǎn)生磁場，這個(gè)磁場和電機(jī)里的永磁體相互作用，就會讓電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。電機(jī)的功率和交流電的電壓、電流都有關(guān)系，根據(jù)公式P=UI，電壓越高，電流越大，功率就越大，這樣就能提供足夠的動力來驅(qū)動壓縮機(jī)工作了。第三組代表：我們小組研究的是洗衣機(jī)。洗衣機(jī)的電機(jī)也是靠交流電工作的。交流電的頻率會影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速，一般來說，頻率越高，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越快。而且通過改變電流的方向，可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向，這樣就能實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而把衣服洗得更干凈了。六、探究實(shí)驗(yàn)：觀察交流電的波形1、實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備我們現(xiàn)在來做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，觀察一下交流電的波形。我們需要用到示波器、信號發(fā)生器、導(dǎo)線等器材。2、實(shí)驗(yàn)步驟（1）首先，把信號發(fā)生器和示波器連接起來，用導(dǎo)線連接好各個(gè)接口，確保連接牢固。（2）然后，在信號發(fā)生器上設(shè)置輸出為正弦交流電，設(shè)置好頻率和電壓等參數(shù)。（3）打開示波器和信號發(fā)生器，觀察示波器屏幕上顯示的波形。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析同學(xué)們，你們看示波器屏幕上顯示的波形，是不是像一個(gè)波浪一樣上下起伏呢？這個(gè)波形就是正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的曲線。這個(gè)曲線的最高點(diǎn)就是電壓的最大值，曲線的周期就是我們前面說的交流電的周期。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們可以更直觀地看到交流電的特征。七、課堂小結(jié)今天我們學(xué)習(xí)了交流電的很多知識呢。我們知道了交流電是怎么產(chǎn)生的，了解了它的頻率、周期、有效值等特征，還討論了交流電在生活中的各種應(yīng)用原理，并且做了一個(gè)觀察交流電波形的實(shí)驗(yàn)。大家要記住，交流電在我們的生活中無處不在，它對我們的生活有著至關(guān)重要的意義。八、當(dāng)堂演練：1、一個(gè)正弦交流電的表達(dá)式為u=220sin(100πt+π/6)，求這個(gè)交流電的最大值、頻率和初相位。答案：最大值為220V，根據(jù)ω=2πf，可得頻率f=ω/2π=100π/2π=50Hz，初相位為π/6。2、已知一個(gè)電阻為10Ω的電器，接在有效值為220V的交流電源上，求通過這個(gè)電器的電流有效值和電器消耗的功率。答案：根據(jù)I=U/R，可得電流有效值I=220/10=22A，根據(jù)P=UI，可得功率P=220×22=4840W。3、請列舉三個(gè)除了照明、電視、冰箱、洗衣機(jī)之外的使用交流電的電器，并簡單說明交流電在其中的工作原理。答案：空調(diào)：空調(diào)里的壓縮機(jī)和風(fēng)扇電機(jī)都需要交流電來工作。交流電通過電機(jī)線圈產(chǎn)生磁場，使電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動壓縮機(jī)壓縮制冷劑，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外空氣的循環(huán)。電磁爐：電磁爐利用交流電產(chǎn)生交變磁場，這個(gè)磁場在鍋底產(chǎn)生渦流，渦流使鍋底發(fā)熱，從而實(shí)現(xiàn)加熱食物的目的。電烤箱：交流電通過加熱元件（如電阻絲），電阻絲因?yàn)橛须娏魍ㄟ^而發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，從而對食物進(jìn)行烘烤。九、作業(yè)：1、回家后找一個(gè)家用電器，仔細(xì)觀察它的說明書或者標(biāo)簽，看看上面有沒有關(guān)于交流電參數(shù)的說明，比如電壓、頻率等，然后寫一篇小短文介紹這個(gè)電器與交流電的關(guān)系。2、思考一下，如果