第3章 第1节 交变电流的特点（Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版 福建专用）

本高中物理讲义聚焦交变电流的特点这一核心知识点，系统梳理直流与交变电流的概念及图像特征，递进讲解周期、频率的定义与关系，深入剖析最大值、有效值的物理意义及计算方法，构建完整知识支架。 资料以“多维度理解-微点拨-全方位练明”为框架，通过概念辨析、图像分析、典例计算等环节，培养学生物理观念的提炼与科学思维的推理能力。如有效值计算结合等效替代法，强化知识应用，课中辅助教师系统授课，课后助力学生通过分层练习查漏补缺，提升学习效果。

　第3章　交变电流与远距离输电 第1节　交变电流的特点(强基课——逐点理清物理观念) 课标要求 学习目标 通过实验，认识交变电流。 1.掌握直流电流和交变电流的周期、频率、最大值、有效值的概念。 2.学会用等效替代法、公式法解决实际问题。 3.能观察恒定电流和交变电流的图像。 4.会计算现实生活中交变电流的最大值和有效值。 逐点清(一)　直流电流与交变电流 [多维度理解] 1.直流电流：方向不随时间变化的电流。 2.恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流。 3.交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，俗称交流电。 4.图像特点 (1)恒定电流的图像是一条与时间轴平行的直线，如图甲所示。 (2)交变电流的图像有时会在时间轴的上方，有时会在时间轴的下方，即随时间做周期性变化，如图乙所示。 [微点拨] 1.交变电流的特点 (1)交变电流最主要的特点是方向随时间做周期性变化。 (2)交变电流虽然有方向，但它是标量，遵循代数运算法则。 2.区分直流电流和交变电流的关键 (1)方向不变是直流电流。 (2)大小和方向都不变是恒定电流。 (3)只要方向随时间做周期性变化，就是交变电流。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流。 (×) (2)直流电的大小和方向一定不变。 (×) (3)交变电流一定是按正弦规律变化的。 (×) (4)交变电流的最大特征就是电流方向随时间做周期性变化。 (√) 2.(双选)下列图像描述的电流属于交变电流的是 (　　) 解析：选AD　题图B、C电流的方向没有发生变化，属于直流电流，而题图A、D电流的方向随时间发生周期性变化，属于交变电流，故A、D正确。 逐点清(二)　交变电流的周期和频率 [多维度理解] 1.周期和频率 名称 周期(T) 频率(f) 定义 交变电流完成一次周期性变化所需要的时间 交变电流在一段时间内完成周期性变化的次数与这段时间之比 单位 秒(s) 赫兹(Hz) 作用 表示交变电流变化的快慢 我国交变电流 0.02 s 50 Hz 联系 T= 2.正弦式交变电流 大小和方向随时间按正弦规律变化的电流。 3.周期、频率与角速度、转速之间的关系 决定正弦式交变电流周期和频率大小的因素是发电机转子转动的角速度ω(单位为 rad/s)，有时也用转速n(单位为 r/s)来描述。 T、f与ω、n之间的关系是T==，ω=2πf=2πn。 [微点拨] 交变电流的周期 　　我国工农业生产和生活所用的交变电流，周期是0.02 s，频率是50 Hz，电流方向每秒改变100次。打点计时器所用的交变电流，频率是50 Hz，周期是0.02 s，所以打点计时器每隔0.02 s打一次点。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间等于周期。 (×) (2)交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍。 (√) (3)50 Hz的交变电流，其周期是0.05 s。 (×) 2.(双选)如图所示，下列对图像的描述正确的是 (　　) A.该电压是直流电压 B.该电压是交变电压 C.该电压的周期是0.2 s D.该电压的频率是 Hz 解析：选BD　从图像可以看出，每经过0.3 s开始重复上一个过程，所以0.3 s是一个周期，频率是 Hz，在一个周期内，前0.1 s电压为正值，后0.2 s 电压为负值，表示前后电压方向相反，所以是交变电压，B、D正确，A、C错误。 逐点清(三)　交变电流的最大值和有效值 [多维度理解] 1.最大值 交变电流在一个周期内所能达到的最大值叫作交变电流的最大值，又称峰值，以此可以表示交变电流的强弱或电压的高低。交变电流和电压的峰值分别用Im和Um表示。 2.有效值 让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把该恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值。交变电流和电压的有效值分别用I、U表示。 3.正弦式交变电流的有效值和最大值的关系 U=≈0.707Um，I=≈0.707Im。 4.计算有效值的两种方法 (1)对于按正(余)弦规律变化的交变电流，可利用交变电流的有效值与峰值的关系求解，即E=，U=，I=。 (2)对于非正弦式交变电流，必须根据有效值的定义进行计算。 第一步：计算交变电流在一个周期内产生的热量Q; 第二步：将热量Q用相应的物理量的有效值表示，Q=I2RT或Q=T; 第三步：代入数值，求解有效值。 [微点拨] 对交变电流有效值的理解 (1)交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，交变电流和恒定电流是一种等效替代关系。 (2)理解交变电流的有效值要注意“三同”：电阻相同，时间相同，产生的热量相同。 (3)在计算交变电流通过导体产生的热量和电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值，如电功率的计算式P=UI中，U、I均为有效值。 　　[典例]　如图所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得，此交变电压的有效值为 (　　) A.7.5 V　　　　　　 B.8 V C.3 V D.2 V [解析]　由题图可知，在0~0.01 s内是正弦式交变电压，则电压的有效值等于3 V，在0.01~0.03 s内是恒定电压，则有效值等于9 V，由电流的热效应可得×+×T=T，解得U=2 V，故D正确。 [答案]　D [全方位练明] 1.(双选)如图所示是一个正弦式交变电流的i⁃t图像，对于该正弦式交变电流，下列说法正确的是 (　　) A.周期是0.2 s，电流的峰值是10 A B.周期是0.15 s，电流的峰值是10 A C.频率是5 Hz，电流的有效值是5 A D.频率是0.2 Hz，电流的有效值是5 A 解析：选AC　由图像可知交变电流的周期T=0.2 s，则频率f==5 Hz;电流的峰值Im=10 A，则电流的有效值I==5 A。故A、C正确，B、D错误。 2.(2024·河北高考)R1、R2为两个完全相同的定值电阻，R1两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍)，R2两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比Q1∶Q2为 (　　) A.2∶3　　　　　　　　 B.4∶3 C.2∶ D.5∶4 解析：选B　根据有效值的定义可知，题图1的有效值的计算为T=×+×，解得U1=U0，题图2的有效值为U2=，接在阻值大小相等的电阻上，因此Q1∶Q2=∶=4∶3，故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $