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

课题 3.2 交变电流的描述 课型 新授课 1.教学内容分析 本节课程是学生在了解交流电的产生过程及交流电瞬时值、峰值的基础上，以正弦式交变电流的瞬时值为载体引入了周期（T）、频率（）、角速度（）的概念，并明确了三者的相互关系，重点在于引出有效值的概念，要求学生理解什么是有效值，并学会常见交变电流有效值的计算方法。了解电感器和电容器对交变电流的作用。 2.学习者分析 让学生深刻体会了探究实验的模式，培养了学生实事求是的科学态度，乐于探究自然界的奥秘，深刻体验科学家探索自然规律的艰辛与喜悦。 3.学习目标确定 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。 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。 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。 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。 1. 学习重点难点 教学重点： 瞬时值、峰值、有效值之间的关系 教学难点：有效值的理解与计算 5.学习评价设计 交流电的瞬时值、峰值、有效值之间到底存在怎样的关系，请同学们讨论一下，通过什么实例可定性地说明它们之间的关系. 6.学习活动设计 教师活动 学生活动 环节一：（根据课堂教与学的程序安排） 教师活动1 1、 周期与频率（完成导学案【合作探究一】及教材52页思考与讨论） 周期(T)——交流电完成一次周期性变化所需时间 频率(f)——1秒内完成周期性变化的次数（55页练习1） 意义：描述周期性变化的快慢 关系：T＝1/f，T秒(s)，f赫兹(Hz) 转速n(转/秒)，角速度ω(弧度/秒) 学生活动1 引导学生体会交流电瞬时表达式中的周期、角速度、频率以及转速之间的关系： T=2π/ω　 f＝ω/2π ω＝2π/T＝2πf=2πn　 提示学生交流电瞬时表达式中的可以用来替代。 活动意图说明： 矩形线框在匀强磁场中怎样匀速转动时，会在线框中产生正弦式交流电 环节二： 教师活动2 2. 峰值与有效值 1、结合交流电的瞬时表达式引导学生认识峰值电动势、峰值电压、峰值电流的概念 Em ＝NωBS Im ＝ Em /R总 Um ＝ Im R外 2.知道电容器的击穿电压就是“峰值电压”。 学生活动2 通过简单示例引入有效值的概念。 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？ 计算过程： 活动意图说明 让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流的电流与电压分别为 I、U，我们就把 I、U 叫 作这一交变电流的有效值。 环节三： 教的活动3 正弦式交变电流的公式和图像 公式 图像： 学的活动3 下图是一个正弦式交变电流的波形图。根据i-t图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值。 周期0.2s 频率5Hz 电流的峰值10A 电流的有效值 A 活动意图说明 为了得到交流电压的表达式公式 7. 板书设计 一、周期和频率 二、峰值和有效值 三、正弦式交变电流的公式和图像 四、电感器和电容器对交变电流的作用 8.作业与拓展学习设计 1．已知某电阻元件在正常工作时，通过它的电流按如图所示的规律变化，今将这个电阻元件与一个多用电表串联(已调至交变电流电流挡)，则多用电表的读数为(　　) A．5 A B．4 A C．4 A D．5 A 【答案】　A 2.通有如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，单匝线圈电阻r＝0.02 Ω，则在0～10 s内线圈产生的焦耳热为(　　) A．80 J B．85 J C．90 J D．125 J 【答案】　B 3.试电笔上的氖管，起辉电压86.6V，若将其接在电压为70.7V（=50）频率为50Hz的交流电路，氖管能发光吗？在1秒内有多少时间发光？ 引领思考：①70.7V是什么电压？　 该交流电压最大值为多少？周期又为多少？ ②交变电流的图象如何？表达式如何？ 解：①70.7V是有效值 氖管会发光（rad/s） ② 作出交变电流的U-t图　 U＝Umsinωt＝100sinl00πt伏 设电压为70.7V对应时刻为t1代入公式即70.7V＝100sin100πt1 t1＝0.0025s 由图象对称性知，1个周期氖管发光时间为Δt＝4(t1-0)＝0.01s