高中二年級上學期物理《交流電的描述》教學設計

《3.2交變電流的描述》教學設計一、教學內(nèi)容分析《交變電流的描述》是《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》選擇性必修第二冊模塊中“電磁感應及其應用”主題下的內(nèi)容。課程標準要求為：能用公式和圖像描述正弦交變電流?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標準(2017年版)解讀》對課程標準的解讀為：學生能夠根據(jù)交流電的特征，會用函數(shù)表達式來描述交變電流，并知道公式中的交變電流的電流或電壓的最大值、瞬時值、有效值以及它們之間的相互關系；能夠用圖像來表示一個交變電流，并從圖像特征找出電流或電壓的最大值、有效值和某一時刻的瞬時值。本節(jié)微課的內(nèi)容是交變電流的有效值，且這個點也是第二節(jié)的難點，要理解有效值是從電阻產(chǎn)生的焦耳熱相等這意義來定義的。二、學情分析在數(shù)學課程對正弦函數(shù)和余弦函數(shù)有了深入了解，熟悉它們的圖像。用數(shù)學表達式和圖像描述交變電流對學生容易接受，學習不會遇到很大的困難。有效值概念是本節(jié)教學的難點，學生難以把握有效值含義。教學時可以提出如何計算交變電流通過電阻，在電阻產(chǎn)生的熱量計算問題引入有效值概念。三、教學目標與核心素養(yǎng)【物理觀念】理解有效值的物理含義，經(jīng)歷根據(jù)電流熱效應推導交變電流有效值的過程，體會“等效”的科學方法?！究茖W思維】經(jīng)歷推導有效值的過程，體會等效的科學方法?！究茖W探究】了解家用電路的頻率和電壓的有效值?！究茖W態(tài)度與責任】要勇于探索生活中的物理現(xiàn)象，勤于思考，體會物理知識在生活中的重要性。四、教學重難點教學重點：對交變電流有效值概念的理解教學難點：對交變電流有效值概念的理解教學過程五、新課教學既然交變電流電流大小一直變化，那么如何計算交變電流流過電阻產(chǎn)生的熱量？如果是恒定電流，如何計算熱量？利用焦耳定律Q=I2Rt.思考與討論：某交流電的電流波形圖如圖所示。該電流流過R=1Ω的電阻.請大家看圖示電流，如何計算這個電流在1s中產(chǎn)生的熱量。分段計算，電流在每一段大小不變，可以先把各段時間在電阻R上產(chǎn)生的熱量計算出來，最后求和相加得到在1s時間產(chǎn)生的總熱量。我們一起來算一下。在0-0.2s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量在0.2-0.5s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q交Q交=2（Q1+Q2）=2.8JQQ直=Q交師：我們將這個電阻接在恒定電路中，通過R的電流恒定不變，如果該電流在1s時間產(chǎn)生的熱量也是2.8J，如何計算這個恒定電流的大??？I2Rt=Q，解出I=eq\r(2.8)A。這個eq\r(2.8)A就被稱為交流電的有效值，一般交流電流計算熱量需要用到積分，計算不方便。為簡便計算交變電流通過電阻產(chǎn)生的熱量，物理學中引入有效值概念。有效值這是一個正弦式交流電的i-t圖，我們分別截取一個周期的圖像，為下列兩幅圖，寫出他們電流隨時間的函數(shù)關系。分別利用焦耳定律Q=I2Rt計算出熱量Q.通過相一的電阻R上，經(jīng)過相同的時間T，由于電流的熱效應與電流的方向及先后作用的時間順序無關，故在一個周期內(nèi)兩個交流電產(chǎn)生的焦耳熱相同，所以這個交流電通過R電阻，在時間為兩個周期2T產(chǎn)生的熱量為根據(jù)電流熱效應，所以同理：通過以上理論計算我們可以得到理論計算表明，正弦交變電流的有效值I、U與峰值Im、Um之間的關系為：在實際生活中我們看到的電器上的名牌上標識的是有效值人們通常說家庭電路的電壓是220V，是指有效值。