普通高中课程标准实验教科书—物理选修3-2[人教版].doc

普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－2[人教版] 第五章 交变电流 5．2 描述交变电流的物理量 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．理解什么是交变电流的峰值和有效值，知道它们之间的关系。 2．理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。 （二）过程与方法 能应用数学工具描述和分析处理物理问题。 （三）情感、态度与价值观 让学生了解多种电器铭牌，介绍现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情 ★教学重点 交变电流有效值概念。 ★教学难点 交变电流有效值概念及计算。 ★教学方法 在教师指导下的启发式教学。 ★教学工具 电源、电容器、灯泡“6 V，0.3 A”、幻灯片、手摇发电机 ★教学过程 （一）引入新课 师：上节课讲了矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，在线圈中产生了正弦交变电流。如何描述交变电流的变化规律呢？ 生1：可以用公式法描述。从中性面开始计时，得出 瞬时电动势：e=Emsinωt 瞬时电流：i=Imsinωt 瞬时电压：u=Umsinωt 其中Em=NBSω 生2：可以用图象法描述。如图所示： 师：交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，只用电压、电流描述不全面。这节课我们学习表征正弦交变电流的物理量。 ［板书课题］描述交变电流的物理量 （二）进行新课 1．周期和频率 师：请同学们阅读教材，回答下列问题： （1）什么叫交变电流的周期？ （2）什么叫交变电流的频率？ （3）它们之间的关系是什么？ （4）我国使用的交变电流的周期和频率各是多大？ 生1：交变电流完成一次周期性的变化所用的时间，叫做交变电流的周期，用T表示。 生2：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率，用f表示。 生3：T= 生4：我国使用的交变电流频率f=50 Hz，周期T=0。02 s。 师：有个别欧美国家使用交变电流的频率为60 Hz。 2．交变电流的峰值（Em，Im，Um） 师：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数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。 ［演示］电容器的耐压值 将电容器（8 V，500μF）接在学生电源上充电，接8 V电压时电容器正常工作，接16 V电压时，几分钟后闻到烧臭味，后听到爆炸声。 师：从这个实验中可以发现：电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压，若电源电压的最大值超过耐压值，电容器可能被击穿。但是交变电流的最大值不适于表示交变电流产生的效果，在实际中通常用有效值表示交变电流的大小。 思考与讨论： 生1：0～0.2s、0.2～0.5s、0.5～0.8s、0.8～1s这四个阶段电流大小不变化，分别计算出热量，然后加起来。由解得J；J；J；J 所以，1s内电阻R中产生的热量为 J 生2：由解得，A=1.67A 2．有效值（E、I、U） 师：让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在相同时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交变电流的有效值。通常用大写字母U、I、E表示有效值。 在上面的“思考与讨论”中，交变电流通过电阻R的热效应，与1.67A的直流通过电阻R的热效应相同，这一交变电流的有效值就是1.67A。 师：计算表明，正弦交变电流的最大值与有效值有以下关系： I==0.707Im U==0.707Um ［强调］ （1）各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值。 （2）交变电流表（电压表或电流表）所测值为有效值。 （3）计算交变电流的功、功率、热量等用有效值。 （三）课堂总结、点评 本节课主要学习了以下几个问题： 1．表征交变电流的几个物理量：周期和频率、峰值和有效值。 2．交变电流的周期与频率的关系：T=。 3．正弦式交变电流最大值与有效值的关系： I=，U=。 （四）实例探究 ☆有效值的概念 【例1】表示交变电流随时间变化图象如图所示，则交变电流有效值为（ ） A．5A B．5 A C．3.5 A D．3.5 A 解析：设交变电流的有效值为I，据有效值的定义，得 I2RT=（4）2R +（3）2R 解得I=5 A 综上所述应选择B。 ☆综合应用 【例2】交流发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4 m，bc=ad=0.2 m，共50匝，线圈电阻r=1 Ω，线圈在B=0.2 T的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO′以r/s转速匀速转动，外接电阻9Ω，如图所示。求： （1）电压表读数； （2）电阻R上电功率。 解析：（1）线圈在磁场中产生： Em=NBSω=50×0.2×0.4×0.2××2πV=160 V I= A=8 A U=IR=72 V101.5 V （2）P=UI=72×8 W=1152 W （五）巩固练习 1．．下面关于交变电流的说法中正确的