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2019-2020年高中物理 2.1 交變電流教案 教科版選修3-2 課題 交變電流 課型 新授 教學(xué)目標(biāo) 一、知識與技能 1 知道交變電流的周期和頻率，以及它們與轉(zhuǎn)子角速度ω的關(guān)系。 2 知道交變電流和電壓的最大值、瞬時值、有效值等及其關(guān)系。 3　知道我國供電線路交變電流的周期和頻率。 二、過程與方法 1　用等效的方法得出描述交變電流的有效值。 2 學(xué)會觀察實驗，分析圖象，由感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的思維方式。 三、情感態(tài)度與價值觀 1 通過對描述交變電流的物理量的學(xué)習(xí)，體會描述復(fù)雜事物的復(fù)雜性，樹立科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)和認(rèn)識事物的態(tài)度。 2 聯(lián)系日常生活中的交變電流知識，培養(yǎng)學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實際的意識，鼓勵學(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。 教學(xué)重點難點 重點：周期、頻率的概念，有效值的概念和計算 難點：有效值的概念和計算 教學(xué)方法 誘思探究教學(xué)法 教學(xué)手段 小燈泡（6V、0.3A） 手搖交流發(fā)電機(jī)模型 多媒體投影儀 板面設(shè)計 １．交變電流的周期和頻率 　　 （1）周期： （2）頻率： （3）周期和頻率的關(guān)系： ２．交變電流的峰值和有效值 （1）交變電流峰值（Im、Em、Um）： （2）交變電流有效值（I、E、U）： 1） 有效值： 2） 正弦交流電有效值與最大值的關(guān)系 ３.課堂小結(jié) ４．作業(yè) 教學(xué)過程 教法運用 教學(xué)過程 一、復(fù)習(xí)引入新課 上節(jié)課我們研究了矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動，線圈中會產(chǎn)生正弦交流電。 [師問] 如何描述線圈中交變電流的變化規(guī)律呢? [生答] 1、公式法：從中性面開始計時， 2、圖象法： 如圖所示 [師問] 試確定時刻，圖象坐標(biāo)與線圈轉(zhuǎn)動位置的對應(yīng)關(guān)系？ [生答] 線圈轉(zhuǎn)過的角度分別為：0、、、、 。 [教師指出] 線圈轉(zhuǎn)動一整圈，交變電流就完成一個周期性變化。這說明，線圈轉(zhuǎn)動速度越快，交變電流周期性變化的越快。交變電流與恒定電流比較具有不同的特點，用那些量來描述交變電流呢？ 由學(xué)生自我重現(xiàn)正弦交流電理論推導(dǎo)過程。教師提示如下關(guān)鍵點①研究對象。②垂直切割速度。③等效電路。④變化規(guī)律。 引導(dǎo)學(xué)生把兩圖結(jié)合起來分析，增強(qiáng)分析圖象的能力。以達(dá)到感性和理性認(rèn)識的結(jié)合。 教學(xué)過程 教法運用 二、講解新課 首先考慮用什么物理量來描述交變電流變化的快慢呢？ 1．交變電流的周期和頻率。 交變電流跟別的周期性過程一樣，是用周期或頻率來表示變化快慢的。 （1）周期：　我們把交變電流完成一次周期性變化所需的時間，叫做交變電流的周期。 周期用T表示，單位是s。 （2）頻率：　交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫做交變電流的頻率。 頻率用f表示，單位是Hz。 （3）周期和頻率的關(guān)系是： [說明] ① 我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中用的交變電流周期是0.02S，頻率是50Hz，電流方向每秒鐘改變100次。 ② 交變電流的周期和頻率跟發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度有關(guān)。越大，周期越短、頻率越高。 [演示實驗] 把小燈泡接在手搖交流發(fā)電機(jī)模型的輸出端。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由小增大時，我們看到，小燈泡發(fā)光的閃爍頻率也由小增大，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大到一定程度，由于交變電流的大小和方向變化太快，由于人眼存在視覺暫留的緣故，所以眼睛已不能分辨燈光的閃爍。這就是為什么照明電是交變電流，而電燈亮?xí)r看不見一閃一閃的原因。 啟發(fā)式提問 我們以前學(xué)過那種典型的周期性運動？在周期和頻率的定義上有什么區(qū)別和聯(lián)系。 通過與勻速圓周運動的比較，讓學(xué)生感受物理規(guī)律內(nèi)在的和諧與同一性。 通過實驗激發(fā)興趣，讓學(xué)生體會到“學(xué)有所用”的樂趣。培養(yǎng)正確的科學(xué)態(tài)度。 教學(xué)過程 教法運用 ２．交變電流的峰值和有效值 （1）交變電流峰值（Im、Em、Um）：指交變電流各個參量一個周期內(nèi)所能達(dá)到的最大值。表示交變電流的強(qiáng)弱或電壓的高低。實際中需要考慮。 例如：電容器接在交流電路中，應(yīng)需要知道交變電壓的最大值，電容器的額定電壓應(yīng)高于交變電壓的最大值，否則電容器有可能被擊穿。 （2）交變電流有效值（I、E、U）： [思考與討論] 如圖所示的電流通過一個R=1Ω的電阻，它不是恒定電流。 (a)、怎樣計算通電1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量? 解析：圖象反映的交變電流可以分為4段。前半個周期中，0---0.2S內(nèi)，可看成電流大小為1A的恒定電流，0.2S---0.5S內(nèi)，可看成電流大小為2A的恒定電流.后半個周期的電流與前半個周期方向相反，但產(chǎn)生熱量相同。 交流電的熱量： （b）如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過電阻R，也能在1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個電流是多大? 結(jié)合［思考與討論］進(jìn)行自主探究式學(xué)習(xí) 放手讓學(xué)生思考與討論，找學(xué)生說出自己的分析思路。教師再略做點評。最后由學(xué)生獨立完成該題。 教學(xué)過程 教法運用 恒定電流的熱量： [教師指出] 1） 有效值：（抓三個相同）讓交流與恒定電流通過相同的電阻，如果它們在一個周期內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，把恒定電流的值叫做這個交變電流的有效值。 2） 正弦交流電有效值與最大值之間的關(guān)系 [說明] ① 交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流是有效值；交流電壓表和交流電流表的示數(shù)是有效值；交變電流的數(shù)值在無特別說明時都是指有效值。 ② 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。引入有效值的的概念便于把處理恒定電流的一些方法拓展到交流電中。 練習(xí)1 試寫出我國生活用電的規(guī)律表達(dá)式？ [學(xué)生] V [析] 生活用電的有效值U=220V，頻率f=50Hz，所以 在自主學(xué)習(xí)過程中讓學(xué)生體會研究物理問題的一個重要思想——等效思想的應(yīng)用。 物理知識在生活實際中的應(yīng)用 教學(xué)過程 教法運用 V， Hz。又表達(dá)式可得 。 練習(xí)2 現(xiàn)有一交流電隨時間而變化的圖象，其中電流的正值為正弦曲線的正半周，其最大值為4A，則該交流電的有效值為多大? [學(xué)生板演做題步驟，教師點評] 解析： 交變電流一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量 恒定電流的熱量 由有效值定義知 解之 A 三 、課堂小結(jié)： 周期或頻率：表示交變電流變化的快慢。 有效值：表示交變電流的熱效應(yīng)。 正弦交變電流有效值與最大值存在著一定的關(guān)系。 通過練習(xí)加深對有效值概念的理解和應(yīng)用。 由學(xué)生完成課堂小結(jié)，教師做補(bǔ)充。 教學(xué)過程 教法運用 四、作業(yè) 　1.完成課后習(xí)題 第4題 [選做] 2．找一臺的小型交流發(fā)電機(jī)，觀察它的銘牌和構(gòu)造，嘗試用今天所學(xué)知識解釋上面的數(shù)據(jù)和工作原理。