3.2 交变电流的描述 教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第三章 交变电流 第2节 交变电流的描述 教学设计 课型 新授课 课时 2 主备人 授课人 学习目标 1、知道交变电流周期、频率的含义及二者之间的关系；知道峰值、有效值的含义及二者之间的关系。能根据交变电流的公式和图像识别周期（频率）、峰值。会用周期（频率）、峰值等物理量通过函数表达式和图像来描述交变电流。 2、经历根据交变电流的热效应推导交变电流有效值的过程，体会“等效”的科学方法。 3、了解我国家庭电路的频率和电压的有效值。知道家用电器的电压与电流的额定值是有效值。 学习重点 1、交变电流的有效值的概念； 2、用公式和图像描述正弦式交变电流。 学习难点 交变电流的有效值的概念。 学情分析 学生在学习圆周运动内容时熟悉周期、频率和角频率ω的含义和它们的物理意义，在数学课程对正弦函数和余弦函数有了深入了解，熟悉它们的图像。用数学表达式和图像描述交变电流对学生容易接受，学习不会遇到很大的困难。有效值概念是本节教学的难点，学生难以把握有效值含义。教学时可以提出如何计算交变电流通过电阻，在电阻产生的热量计算问题引入有效值概念。 核心素养 1、物理观念∶知道交流电产生过程、以及交流电的瞬时值的表达式并能够解决相关问题。 2、科学思维∶通过交变电流瞬时值的推导，体会物理模型建立在物理规律形成中的作用。 3、科学探究：通过对交变电流产生过程及变化规律的探究，尝试用科学探究及数学分析的方法研究物理问题，认识数学工具在物理学中的应用。 4、科学态度与责任∶有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。 核心知识 交变电流周期、频率、峰值、有效值的含义 教学内容及教师活动设计 （含情景设计、问题设计等内容） 学生活动设计 二次备课 环节一：温故知新 矩形线框在匀强磁场中怎样匀速转动时，会在线框中产生 式交流电。 如果从中性面开始计时，写出通过线框的磁通量、电动势、电流、部分电路电压与时间的函数表达式？画出相应的图像？观察图像，有何特征？ 环节二：新课教学 一、周期和频率的定义 1、周期：我们把交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫作它的周期，通常用T表示，单位是秒。 2、频率：交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比叫做它的频率。频率通常用f表示，单位是赫兹。 ( 或 ) 或 思考与讨论：一交变电流的电压随时间的变化图像如图所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？ 3、正弦式交流电的周期和频率： ①周期： ②频率： ③一个周期内，电流的方向改变两次。 想一想：交流电的电流大小、电压高低随时间不断变化，用瞬时值虽然可以精确的描述交流电，但它是一个变化的量，描述起来并不方便，有没有更方便的方法来描述交流电的电流强弱和电压高低呢？ 二、正弦式交流电的峰值 1、峰值：交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大值。 思考与讨论：家庭电路中使用交变电流，将灯泡接入电路，灯泡始终发光，亮度不变。但根据交变电流表达式，电流有时为零，有时很小，灯泡功率变化。为何看不到灯泡亮度变化呢？ 引导学生思考：既然交变电流电流大小一直变化，那么如何计算交变电流流过电阻产生的热量？如果是恒定电流，如何计算热量？ 老师点拨：热效应是电流最基本的性质，能否通过热效应来比较交流电和直流电的效果。 思考与讨论：如图所示是通过一个R为1Ω的电阻的电流 i 随时间变化的曲线。这个电流不是恒定电流。 （1）怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量？ （2）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大？ 老师总结：如图所示的电流通过1 Ω的电阻时，在1 s内产生的热量为2.8 J，相当于一个电流为1.67 A的恒定电流通过这个电阻时，在1 s内产生的热量。 设问：交流电的效果能否用直流电来等效？ 举例：用甲、乙图中电炉烧水，设壶材料相同、水质量相等、水的初温相同。若直流电源用10分钟把水烧开，交流电源也用10分钟把水烧开。 老师点拨：通电相同的时间，产生相同的热量，意味着消耗了相同的电能，电流做了相同的功。对于用电器来讲，该段时间内交流电和直流电的效果是一样的，所以交流电在这段时间内的电功、电热、电功率、热功率可以用直流电的等效值来计算。 三、有效值 1、有效值的定义：如果一个交流电和一个直流电分别通过同样的电阻，在交流电的一个周期内二者产生的热量相等，那么这个直流电的电压U和电流I就成为交流电的有效值。 2、理论计算表明正弦交流电的有效值与峰值有如下关系： 3、有效值的应用: ①计算电功、功率或电热时必须用交流电的有效值； ②交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值； ③保险丝的熔断电流是