3.2 交变电流的描述 教学设计-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理教学设计聚焦交变电流的描述，核心知识点涵盖周期、频率、角频率、峰值、有效值及正弦式交变电流的公式和图像。通过矩形线框在匀强磁场中转动产生正弦式交流电的情境提问，衔接前序交变电流产生知识，引出描述其变化特征的物理量。 此资料以核心素养为导向，物理观念上明确各描述量的含义及关系，科学思维上通过热效应推导有效值渗透“等效”方法，科学态度与责任上联系家庭电路频率、电压有效值等实际应用。含电感器作用视频辅助教学，课堂练习结合电容器耐压值等实例，能提升学生理解与应用能力，助力教师高效开展教学。

3.2交变电流的描述 授课时间 课时 第一课时(共1课时) 课型 新课 教学 目标 物理观念：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。 科学思维及探究：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。 科学态度与责任：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。 教学重难点 教学重点：交流电的有效值 教学难点：交变电有效值的概念及计算。 教学准备 多媒体课件 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 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。 正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么我们如何描述这种电流的变化特征呢？ 观察图片思考 设制问题情境，引出研究的问题。 讲授新课 一、描述交变电流的物理量 1.周期T 交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变流电的周期，通常用 T 表示，单位s。 2.频率f 周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数。频率通常用 f 表示，单位是赫兹（Hz）。 例如：我国工农业生产和日常生活中用的交变电流周期是0.02s，频率是50Hz，电流方向每秒钟改变100次。 3.角频率ω 线圈在磁场中转动的角速度，单位rad/s。 思考讨论1：你知道周期T和频率f以及角频率ω与周期、频率的之间关系吗？ 思考与讨论2：一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？角速度是多少？ 参考答案：由交变电流的图像可知，该交变电流的周期T=0.02s；根据周期和频率的关系： 可得：f=50HZ；根据角速度与周期的关系 可得：ω=100πrad/s 二、峰值和有效值 1. 交变电流峰值（Im、Um） 指交变电流各个参量一个周期内所能达到的最大值。表示交变电流的强弱或电压的高低。 2.交变电流瞬时值 交变电流某一时刻的电压（电流）值。 从线圈位于中性面位置时开始计时交变电流瞬时值: e=Emsin𝜔𝑡 i=Imsin𝜔𝑡 注意：电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。 3.交流电的平均值 （1）交变电流图象中图线与时间轴所围的面积与时间的比值。 （2）公式 （3）适用于计算通过电路横截面电量。 思考与讨论：如图是通过一个R为1 Ω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？ 3.交变电流的有效值 让交流和恒定电流分别通过相同阻值的电阻，如果在交流的一个周期内产生的热量相等，而这个恒定电流是 I ，电压是 U，我们就把 I、U 叫作这个交流的有效值。 4.正弦交流电的有效值与峰值的关系 理论计算表明 注意：这两个关系式只适用于正弦式电流。 人们通常说家庭电路的电压是220 V， 是指有效值； 电气设备“铭牌”上所标值，是指有效值； 保险丝的熔断电流，是指有效值； 交流电表的示数，是指有效值。 以后提到交变电流的数值，凡没有特别说明的，都指有效值。 三、正弦式交变电流的公式和图像 1.正弦式交变电流的u-t图像 正弦式交变电流u-t图像 正弦式交变电流的u-t图像描述的是交变电压随时间变化的规律。可以全面记录和反映电流（或电压）每个时刻的情况。 2. 正弦式交变电流的表达式 u=umsin𝜔𝑡 i=Imsin𝜔𝑡 如果已知一交变电流的周期T或频率f，又知道它的电压的有效值或峰值，那么可得： 拓展学习：电感器和电容器对交变电流的作用 1.电感器对交变电流的阻碍作用 甲 乙 把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上（甲图），再把它们接到交流电源上（乙图）。 视频：电感器对交变电流的阻碍作用 取直流电源的电压与交流电压的有效值相等，可以发现，接交流电源时灯泡要暗一些。 在直流电路中，当电压一定时，影响电流强弱的只是电阻； 但把线圈接入交流电路时，除了线圈自身的电阻对交变电流有阻碍作用外，还有由于线圈与交变电流之间的电磁感应作用所引起的阻碍作用，这叫感抗。 实验和理论分析都表明，线圈的自感越大、交流的频率越高，线圈的感抗就越大。 扼流圈 扼流圈是电工技术和电子技术常用的元件，它利用了电感器对交流的阻碍作用，分为高频扼流圈和低频扼流圈。 2.交变电流能够通过电容器 甲 乙 交流能够通过电容器 直流不能通过电容器，所以接直流电源的灯泡不亮。当电容器接到交流电源两端时，由于电容器两端电压不断变化而不断地充电和放电，电路中就有了充、放电的电流，表现为交流“通过”了电容器。 这表明，电容器对交流有阻碍作用。电容器对交流阻碍作用的大小叫容抗。 实验和理论分析都表明，电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，即容抗越小。 课堂练习 1.下列各种情况中，哪一项所指的电压或电流一定不属于交流电的有效值（　　） A．220V的家庭照明电压 B．保险丝的熔断电流 C．家用电器上标明的额定电压值 D．电容器标明的耐压数值 【答案】D 2.某交变电流电压的表达式为u=sin（100πt） V，关于这个交变电流的下列说法中 正确的是（　　） A．电压的有效值为 220V B．电压的峰值为 220 V C．频率为 100 Hz D．周期为 0.05 s 【答案】A 3.某交变电压瞬时值表达式为，则（　　） A．用此交变电流作为打点计时器的电源时，打点周期为 B．把额定电压为的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光 C．把额定电压为的小灯泡接在此电源上，小灯泡将被烧毁 D．耐压的电容器可以直接接在此电源上 【答案】B 4.关于我国家庭照明电路所用的交流电，下列说法正确的是（　　） A．电流方向每秒钟改变50次 B．电压瞬时值的表达式为u＝220sin50πtV C．额定电压为220V的灯泡可以直接接入使用 D．耐压值为220V的电容器可以直接接入使用 【答案】C 5.矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．交流电压的有效值为36V B．交流电压的最大值为36V，频率为50Hz C．2s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大 D．1s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化得最快 【答案】C 阅读课文了解交变电流的周期和频率。 学生思考讨论 学生阅读课文了解峰值和有效值 学生思考讨论 学生计算 学生阅读课文 学生阅读课文了解正弦式交变电流的公式和图像 观看视频：电感器和电容器对交变电流的作用 学生练习 锻炼学生的自主学习能力 让学生进一步了解周期T、频率f 和角频率ω，锻炼学生的逻辑思维能力和理解能力 锻炼学生的自主学习能力，了解电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值 为下面交变电流的有效值的引出打下基础 锻炼学生的逻辑思维能力 掌握交变电流的有效值 了解正弦式交变电流的u-t图像和公式描述的是交变电压随时间变化的规律。可以全面记录和反映电流（或电压）每个时刻的情况。 拓展学生的知识面，了解电感器对交变电流的阻碍作用和电容器对交流电的作用 巩固本节的知识 课堂小结 ( 交变电流的描述 描述交变电流的物理量 周期T 频率f 角频率 ω 峰值：一个周期内所能达到的最大值。 有效值与峰值的关系 峰值和有效值 正弦式交变电流的公式和图像 ) 梳理自己本节所学知识进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。 作业设计 必做：课后练习全部 选做：预习3.3 板书 3.2交变电流的描述 一、周期和频率 1.周期T 交变电流完成一次周期性变化所需的时间，单位s。 2.频率f 周期的倒数叫作频率，数值等于交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz）。 3.角频率ω 线圈在磁场中转动的角速度，单位rad/s。 二、峰值和有效值 1. 交变电流峰值（Im、Um） 指交变电流各个参量一个周期内所能达到的最大值。 2.正弦交流电的有效值与峰值的关系 三、正弦式交变电流的公式和图像 课后反思 备课组长签字： www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $