3.2 交变电流的描述（教学设计）-高二物理（人教版2019选择性必修第二册）.docx

3.2交变电流的描述

教学设计

备课人

学科

物理

课题

3.2交变电流的描述

教学内容分析

通过本节的教学，要让学生知道可以用图像全面、细致地描述交变电流。由于交变电流的电压、电流等物理量的大小和方向都随时间做周期性变化，这就需要用一些特殊的物理量来描述它。例如：周期和频率表示交变电流周期性变化的快慢；峰值表示交变电流在变化过程中所能达到的最大数值，反映了交变电流的变化范围；有效值反映的是交变电流的热效应在时间上的平均效果。交变电流的有效值和用公式和图像描述正弦式交变电流是本节教学的重点，其中交变电流的有效值概念还是教学的难点。教学中要通过分析，使学生逐步建立描述交变电流的周期、频率、峰值和有效值等概念，然后再用公式和图像等数学方法全面描述交变电流，最后通过“拓展学习”栏目中电感器和电容器对交变电流的作用，加深、拓宽学生对交变电流的认识。

学情分析

理论概念理解不透彻：学生在理解交变电流的基本概念，如周期、频率、相位等方面存在模糊或误解。

公式应用不熟练：对于描述交变电流的数学公式，如正弦波的表达、有效值与峰值的关系等，学生未能熟练掌握和应用。

实验操作能力欠缺：学生在实验操作环节表现不佳，难以将理论知识与实际操作相结合。

教学目标

1.知道交变电流周期、频率的含义及二者之间的关系；知道峰值和有效值的含义及二者之间的关系。能结合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。

2.经历根据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。

3.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

1.教学重点：瞬时值、峰值、有效值之间的关系

2.教学难点：有效值的理解与计算

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

新课导入

通过上一节的学习，我们已经知道坚实的钢架托着输电线输送的电流是由发电厂产生的交变电流，那么我们需要掌握哪些数据才能准确的将电输送到千家万户中？

回答需要掌握哪些数据才能准确的将电输送到千家万户中。

利用实际问题激发学生兴趣。

新课教学

一、周期和频率

交流电的变化快慢

仔细观察下图中的交变电流变化规律，他们有什么异同？

交变电流的变化快慢情况不一样。

交流电的周期和频率

我们可以利用周期和频率描述交变电流变化的快慢情况：

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，单位s。

2.频率f：1s内完成周期性变化的次数，叫频率，单位Hz

周期和频率间有什么关系，它们和交流电发电机转子转动的角速?度间又有什么关系？

除此之外，交变电流还有哪些特性？

回答交变电流变化情况。

学生阅读课文总结周期和频率的定义。

回答周期频率的关系

让学生体会周期的概念的建立过程。

锻炼学生阅读归纳问题能力。

提升学生归纳问题能力。

二、峰值和有效值

峰值

上一节中，我们知道正弦式交变电流的变化规律是怎样的？

e=E

e=Emsinωt

i=I

i=Imsinωt

u=u

u=umsinωt

峰值：

E

Em＝NωBS

U

Um＝ImR外

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，可以用来表示交流电的电流或电压变化幅度。

我国家用交变电流的电压为220V,这里的“220V”是怎么来的？

思考与讨论

如图是通过一个R=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。

（三）有效值

（1）怎样计算通过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内产生同样的热量，这个电流是多大？

在0-0.2s内电路中产生的热量为Q1，则

在0.2-0.5s内电路中产生的热量为Q2，则

故1s内产生的总热量：

Q

Q交=2（Q1+Q2）=2.8J

（2）Q直=Q交

代入数据可得：

解得：

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。

从有效值的定义看，“有效”指的是电流热效应的等效。

理论计算表明，正弦交流电的峰值与有效值有以下关系：

对有效值的理解

(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)注意“三同”：电阻相同，时间相同，产生的热量相同．

怎样求一般交流电的有效值？

（四）有效值与峰值的应用

1.峰值的应用

把电容器接在交流电路中，就需要知道电压的峰值。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。

2.有效值的应用

交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是指有效值

保险丝的熔断电流是指有效值

交流电压