2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流2描述交變電流的物理量2教案新人教版選修3-2

PAGE1-描述交變電流的物理量的一、教學(xué)分析分析本節(jié)內(nèi)容在物理學(xué)科體系中的地位、與前后內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系、課標(biāo)要求，分析學(xué)生的學(xué)問和實(shí)力狀態(tài)及對(duì)教學(xué)的要求或?qū)嵭械膽?yīng)對(duì)措施。1．教學(xué)任務(wù)分析本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)習(xí)交變電流的產(chǎn)生原理基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討交變電流的定量描述問題，以利用這些物理量描述交變電流的改變規(guī)律。是探討交變電流改變規(guī)律的基礎(chǔ)和前提，帶有工具性，是本章的重點(diǎn)內(nèi)容之一。本節(jié)內(nèi)容的課標(biāo)要求為“能用函數(shù)表達(dá)式和圖像描述交變電流，測(cè)算其峰值和有效值?！蓖ㄟ^學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，學(xué)生應(yīng)當(dāng)能從數(shù)學(xué)角度進(jìn)一步相識(shí)交變電流的周期性，通過有效值的分析和計(jì)算再一次體會(huì)等效代替法在物理學(xué)科的應(yīng)用。要考試說明中的相產(chǎn)學(xué)問點(diǎn)有兩個(gè)“交變電流、交變電流的圖像”和“正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值”。均為I級(jí)要求。2．教學(xué)對(duì)象分析：在學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)問時(shí)，學(xué)生對(duì)周期性改變規(guī)律已經(jīng)有了初步的相識(shí)，應(yīng)充分利用已有的學(xué)問基礎(chǔ)，建立起交變電流的周期、頻率、角頻率（線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度）與勻速圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)物理量的聯(lián)系。交變電流的“四值”的物理意義是學(xué)生簡(jiǎn)潔混淆的地方，“四值”的應(yīng)用更簡(jiǎn)潔張冠李戴。應(yīng)讓學(xué)生通過定義細(xì)致區(qū)分其物理意義上的差別，通過實(shí)例辨析其適用范圍。3．教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)：（1）知道交變電流的周期、頻率的含義，以及它們相互音質(zhì)關(guān)系。知道我國(guó)生產(chǎn)和生活用電的周期（頻率）的大小。（2）運(yùn)用等效代替法計(jì)算某些交變電流的有效值。提高運(yùn)用類比、遷移的科學(xué)方法分析新問題的意識(shí)和實(shí)力。（3）會(huì)應(yīng)用正弦式交變電流的有效值公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。（4）區(qū)分交變電流的峰值、瞬時(shí)值、有效值和平均值的物理意義，知道上述“四值”的應(yīng)用范圍。4．教學(xué)策略設(shè)計(jì)：（1）教學(xué)重點(diǎn)及分析：課標(biāo)和考試說明對(duì)本節(jié)內(nèi)容的要求都集中在交變電流的峰值和有效值，以及瞬時(shí)值表達(dá)式和圖象的應(yīng)用上。交變電流的峰值在第一節(jié)重點(diǎn)介紹過，本節(jié)應(yīng)重點(diǎn)探討有效值；瞬時(shí)值表達(dá)式和圖象的應(yīng)用首先體現(xiàn)在提取信息上，即利用瞬時(shí)值表達(dá)式或者圖象分析交變電流的“四值”，進(jìn)而結(jié)合歐姆定律等學(xué)問進(jìn)行有關(guān)的分析和計(jì)算。依據(jù)上述分析，本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)為：①交變電流有效值的分析和計(jì)算。②利用交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式和圖象分析交變電流的“四值”。（2）教學(xué)難點(diǎn)及突破：交變電流的峰值在產(chǎn)生原理、瞬時(shí)值表達(dá)式、圖象等處均有體現(xiàn)，主要應(yīng)用于電容器的擊穿電壓上；瞬時(shí)值則要求利用數(shù)學(xué)工具求得每個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的電壓或電流值，可以通過瞬時(shí)值表達(dá)式或圖象找到與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，主要應(yīng)用于瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)運(yùn)算，以及有啟動(dòng)電壓的用電器啟動(dòng)時(shí)間問題；有效值是利用電流的熱效應(yīng)得出的，始終與電功電熱親密聯(lián)系，同時(shí)也用于溝通電表的示數(shù)和日常用語中的溝通電參數(shù)；平均值的理解應(yīng)與法拉第電磁感應(yīng)定律親密結(jié)合，并由初、末時(shí)刻剛好間長(zhǎng)短有關(guān)，主要應(yīng)用于感應(yīng)電荷量的計(jì)算。由于在以往的學(xué)習(xí)中學(xué)生沒有將上述“四值”從物理意義到適用范圍加以對(duì)比，學(xué)習(xí)中簡(jiǎn)潔產(chǎn)生混淆。另外，利用瞬時(shí)值表達(dá)式和圖象分析計(jì)算時(shí)，一方面可以從中干脆提取峰值、角頻率等信息，可以通過簡(jiǎn)潔計(jì)算求得有效值、周期、某時(shí)刻的頻率瞬時(shí)值等，也可以結(jié)合匝數(shù)、電阻值等間接分析磁通量、磁通量改變率、電功、電荷量、某時(shí)刻線圈與磁場(chǎng)方向的夾角等內(nèi)容。由于抽象性和立體性強(qiáng)，間接求解對(duì)學(xué)生來說具有肯定難度。本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)為①交變電流“四值”物理意義及應(yīng)用范圍的區(qū)分。②利用交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式和圖象進(jìn)行有關(guān)的分析和計(jì)算。對(duì)于第一個(gè)難點(diǎn)，可以實(shí)行問題引導(dǎo)探究的方式辨析物理意義和適用范圍，再通過列表對(duì)比的方式讓學(xué)生加深體會(huì)；其次個(gè)難點(diǎn)須要在明確各待求量物理意義的基礎(chǔ)上，比較分析求相關(guān)量之間的相互關(guān)系，利用相互關(guān)系間接求解。同時(shí)，還要留意化抽象為詳細(xì)，化立體為平面，降低思維臺(tái)階。5．教學(xué)方法設(shè)計(jì)：主導(dǎo)教法：合作生成教學(xué)法。協(xié)助教法：?jiǎn)栴}解決式的探究教學(xué)6．教學(xué)媒體設(shè)計(jì)：課件、學(xué)案、實(shí)物投影。7．教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)：課堂即時(shí)評(píng)價(jià)以學(xué)生相互評(píng)價(jià)為主，關(guān)注激勵(lì)性的同時(shí)客觀指出被評(píng)價(jià)的學(xué)生存在的問題。合作學(xué)習(xí)中的小組評(píng)價(jià)采納學(xué)生組間評(píng)價(jià)與組內(nèi)自評(píng)相結(jié)合，老師評(píng)價(jià)與學(xué)生評(píng)價(jià)相結(jié)合。老師評(píng)價(jià)主要針對(duì)小組及小組成員的個(gè)體表現(xiàn)，剛好關(guān)注游離于小組整體之外的個(gè)別學(xué)生。教學(xué)過程合作學(xué)習(xí)方式不分組，不探討。采納以相互評(píng)價(jià)、補(bǔ)充為表現(xiàn)形式的團(tuán)體合作學(xué)習(xí)方式。事務(wù)1重復(fù)上課起立情境引入復(fù)習(xí)周期頻率（2分鐘并板書本節(jié)標(biāo)題）教學(xué)任務(wù)：復(fù)習(xí)回顧，引入新課。復(fù)習(xí)上節(jié)課交變電流產(chǎn)生的有關(guān)學(xué)問，對(duì)正弦式交變電流的產(chǎn)生條件、最大值和瞬時(shí)值表達(dá)式及其推導(dǎo)形成更清楚的相識(shí)，為本節(jié)內(nèi)容的綻開做好充分的打算。師生行為：（出示問題引導(dǎo)1分鐘）老師利用PPT課件出示如下問題1．對(duì)正弦式交變電流來說（1）、周期T：是指交變電流完成一次改變所需的時(shí)間，單位是秒．（2）、頻率f：一秒內(nèi)完成的次數(shù)。單位：HZ.（3）、角頻率ω：就是的角速度。單位：rad/s.（4）、角速度、頻率、周期，的關(guān)系ω==（5）正弦式交變電流的產(chǎn)生條件?（6）什么叫中性面?中性面有什么特點(diǎn)?（7）從中性面起先計(jì)時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值和瞬時(shí)值表達(dá)式？學(xué)情預(yù)設(shè)在說出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值、瞬時(shí)值表達(dá)式以及電流的最大值、瞬時(shí)值表達(dá)式時(shí)，學(xué)習(xí)困難學(xué)生可能困難較大，應(yīng)指定學(xué)習(xí)中上的學(xué)生回答，發(fā)動(dòng)學(xué)生辨析上述回答的不完備之處，并給出補(bǔ)充或訂正。以上過程帶動(dòng)學(xué)習(xí)困難學(xué)生復(fù)習(xí)和鞏固。生成預(yù)設(shè)對(duì)于角頻率ω的物理意義，及其與周期、頻率的關(guān)系，個(gè)別學(xué)生可能產(chǎn)生困惑，甚至產(chǎn)生對(duì)角頻率和頻率產(chǎn)生混淆?？赏ㄟ^組織學(xué)生辨析，通過集體分析來解決，老師不必干脆判定對(duì)錯(cuò)。2．布置以學(xué)習(xí)小組為單位針對(duì)上述7個(gè)問題綻開探討。學(xué)生結(jié)合PPT課件出示產(chǎn)生正弦式交變電流的詳細(xì)情境，展示上述7個(gè)問題探討的結(jié)果。（要求一組同學(xué)到講臺(tái)用課件說明，5分鐘內(nèi)學(xué)生說明老師記錄板書）老師征詢某一小組的學(xué)生代表本組回答，也可以指定某小組回答?；卮鸷笳髟兤渌〗M的補(bǔ)充看法或其他見解。學(xué)生的回答包括兩部分內(nèi)容：一是問題的答案，二是針對(duì)問題綻開的探討內(nèi)容及生成的資源。7個(gè)問題回答結(jié)束后，不同小組可以充分發(fā)表自己的看法，直到?jīng)]有成員發(fā)言為止。評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)問題的回答，總結(jié)探討的成果，歸納學(xué)問框架，評(píng)價(jià)不同小組的表現(xiàn)，對(duì)表現(xiàn)突出的同桌小組給出口頭表揚(yáng)，對(duì)不完備的回答作出補(bǔ)充或訂正。老師板書學(xué)問框架如下一、周期和頻率物理意義：表示溝通電改變的快慢1、周期T：交變電流完成一次周期性改變所需的時(shí)間。2、頻率f：交變電流一秒內(nèi)完成周期性改變的次數(shù)。角頻率ω：線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度3、關(guān)系：3．請(qǐng)一組同學(xué)出示學(xué)案前4例答案，并為其他同學(xué)解決學(xué)習(xí)前4例過程中遇到的問題。生成預(yù)設(shè)四道例題均為交變電流周期頻率的應(yīng)用，涉及圖象和瞬時(shí)值表達(dá)式。學(xué)生可能出現(xiàn)求解錯(cuò)誤和不理解，通過相互評(píng)價(jià)和辨析可由學(xué)生互助解決，老師不必包辦。對(duì)于學(xué)生可能提出的新問題，要視問題的價(jià)值作出相應(yīng)處理，提交全班探討或布置課下探討。事務(wù)2在上節(jié)課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確交變電流的峰值和瞬時(shí)值，學(xué)會(huì)利用圖象分析峰值和瞬時(shí)值，了解峰值和瞬時(shí)值的應(yīng)用。師生行為：1．老師出示問題組，布置學(xué)生思索和探討。問題組：什么是交變電流的峰值（Em，Im，Um）？什么是交變電流的瞬時(shí)值（e，i，u）？思索探討時(shí)間為1分鐘。2．學(xué)生回答峰值概念，其他學(xué)生評(píng)價(jià)。峰值：電流或電壓所能達(dá)到的最大值。表達(dá)式：Em=NBSω老師出示如右圖所示的圖象，學(xué)生從中找出電流的峰值。老師出示電容器的圖片，講授電容器的耐壓值及交變電流的峰值在判定電容器是否擊穿時(shí)的應(yīng)用。讓學(xué)生從圖片標(biāo)稱值上找出該電容器的電容值和耐壓值。學(xué)生回答瞬時(shí)值概念，老師提示利用表達(dá)式求出瞬時(shí)值和利用圖象讀出瞬時(shí)值的方法。合作學(xué)習(xí)方式同桌兩人探討，學(xué)生回答，相互評(píng)價(jià)。生成預(yù)設(shè)個(gè)別學(xué)生針對(duì)電容器的耐壓值可能提動(dòng)身散性的問題，應(yīng)敏捷應(yīng)對(duì)。事務(wù)3老師生產(chǎn)簡(jiǎn)短過渡并出示本節(jié)重點(diǎn)溝通電有效值及“四值”的物理意義和區(qū)分。教學(xué)任務(wù)：合作探究交變電流的有效值。小組合作探究教材圖5.2-2對(duì)應(yīng)的思索與探討，通過問題的解決過程總結(jié)等效代替法的應(yīng)用，理解特殊交變電流熱效應(yīng)的求解方法，建立交變電流的有效值概念。師生行為：1．老師出示教材中如圖所示的問題與探討，布置以6人小組為單元綻開探討，找尋求解方法并進(jìn)而求得問題結(jié)果。2．小組匯報(bào)求解結(jié)果，其他小組判定其正誤。老師征詢其他小組的不同求解方法和結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對(duì)比。3．提示學(xué)生總結(jié)求解方法，回憶等效代替法在其他學(xué)問點(diǎn)的應(yīng)用。上述求解過程用到了哪種科學(xué)方法？你從中得到什么啟示？4．給出交變電流有效值的定義，引導(dǎo)學(xué)生理解有效值的物理意義。給出正弦式交變電流的有效值與最大值的關(guān)系：，，強(qiáng)調(diào)適用條件：正弦式交變電流包括中性面和最大值位置的1/4周期以上。合作學(xué)習(xí)方式因問題稍有難度，且須要綜合運(yùn)用問題解決策略，采納四人小組探討求解，以小組為單位匯報(bào)求解思路和結(jié)果。評(píng)價(jià)針對(duì)四人小組，結(jié)合小組表現(xiàn)加分。生成預(yù)設(shè)學(xué)生在求解過程中可能產(chǎn)生新的方法或思想，留意運(yùn)用靈感放大、佯謬等策略捕獲和應(yīng)用生成資源。事務(wù)4教學(xué)任務(wù)：分組分工探討例題5，明確交變電流“四值”的應(yīng)用。分9個(gè)大組分別探討解決例題5各小題（見附錄學(xué)案），通過問題解決明確交變電流“四值”的適用范圍。師生行為：1．老師出示例題5，以四個(gè)區(qū)域大組分工探討，詳細(xì)分工為：一組第（1）、（2）小題，二組第（3）、三組第（4）、四組第（5）小題。師生詳細(xì)活動(dòng)方式與事務(wù)3類似。2．明確適用交變電流有效值的四種情境：①求電功、電功率、電熱時(shí)必需用有效值；②溝通用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；③溝通電流表和溝通電壓表的讀數(shù)是有效值；④對(duì)于有特殊說明的均指有效值3．強(qiáng)調(diào)平均值的物理意義：表示一段時(shí)間內(nèi)電壓或電流的平均大小，與初、末時(shí)刻剛好間長(zhǎng)短均有關(guān)系。強(qiáng)調(diào)平均值的適用情境：求通過某導(dǎo)體截面的電量肯定要用平均值。合作學(xué)習(xí)方式與事務(wù)3相同。生成預(yù)設(shè)學(xué)生在求解過程中可能產(chǎn)生“四值”亂用的現(xiàn)象，應(yīng)組織學(xué)生經(jīng)過集中探討和辨析，明確各小題的正確應(yīng)用：第（2）小題用峰值、第（3）小題用瞬時(shí)值、第（4）小題用有效值、第（5）小題用1/4周期內(nèi)的平均值。第（3）小題可能出現(xiàn)多種求解方法，如代數(shù)法、圖象法等，應(yīng)留意靈感放大和方法歸納，對(duì)學(xué)生的奇思妙想賜予激勵(lì)。部分學(xué)生可能出現(xiàn)思維困難，若時(shí)間不足時(shí)，可留待課下探討。事務(wù)5教學(xué)任務(wù)：對(duì)比交變電流“四值”的意義和應(yīng)用。學(xué)生自主填寫交變電流“四值”對(duì)比表格。比照答案檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。鞏固重、難點(diǎn)。師生行為：1．老師出示交變電流“四值”對(duì)比表物理含義重要關(guān)系適用情境瞬時(shí)值峰值有效值

平均值學(xué)生自主填寫上表，老師巡回檢查學(xué)生的完成狀況。2．老師出示參考答案，學(xué)生比照答案，用另一種顏色的筆訂正完善表格。物理含義重要關(guān)系適用狀況瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt計(jì)算線圈某一時(shí)刻的受力狀況峰值交變電流所能達(dá)到的最大值

Em=NBSωIm=確定用電器的耐壓值有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值，，(1)計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量(如功率、熱量)(2)溝通電表的測(cè)量值(3)電氣設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流(4)保險(xiǎn)絲的熔斷電流平均值交變電流在某段時(shí)間內(nèi)的平均大小

計(jì)算通過電路截面的電量合作學(xué)習(xí)方式自主學(xué)習(xí)，個(gè)人表現(xiàn)記入?yún)^(qū)域大組。生成預(yù)設(shè)關(guān)注學(xué)生存在的個(gè)別問題，剛好解答。事務(wù)6教學(xué)任務(wù)：小結(jié)新課，布置作業(yè)。學(xué)生分學(xué)問、方法、困惑、感悟等不同側(cè)面小結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容。一個(gè)同學(xué)為主，其他同學(xué)補(bǔ)充。布置分層作業(yè)。師生行為：找一名中等學(xué)生總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，包括學(xué)問、方法和感悟。其他同學(xué)補(bǔ)充。布置本節(jié)課的作業(yè)：完成學(xué)案上的鞏固練習(xí)；有余力者完成新課堂上本節(jié)練習(xí)。合作學(xué)習(xí)方式團(tuán)體合作，補(bǔ)充完善。生成預(yù)設(shè)關(guān)注學(xué)生的心得體會(huì)，適度推廣。附錄：配套學(xué)案2描述交變電流的物理量【知能打算】(一)、交變電流：大小和方向都隨時(shí)間作周期性改變的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱溝通。如圖所示（b）、（c）所示電流都屬于溝通，其中按正弦規(guī)律改變的溝通叫正弦溝通。如圖（b）所示。而（a）、(d)為直流其中（a）為恒定電流。titiOctiOditatiOd1、產(chǎn)生：當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞時(shí)，線圈中產(chǎn)生的溝通是隨時(shí)間按改變的。即正弦溝通。2、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于的平面叫做中性面。這一位置穿過線圈的磁通量，但各個(gè)邊都未切割磁感線，或者說這時(shí)線圈的磁通量改變率，線圈中無。3、規(guī)律：（1）、函數(shù)表達(dá)式：從中性面起先計(jì)時(shí)，則e=。用ε表示峰值則e=在純電阻電路中,電流I=，電壓u=?！就綄?dǎo)學(xué)】①、周期T：的時(shí)間。單位：s.②、頻率f：一秒內(nèi)完成的次數(shù)。單位：HZ.③、角頻率ω：就是的角速度。單位：rad/s.④、角速度、頻率、周期，的關(guān)系ω==一、周期和頻率例題1某發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為u=220sin100πtV。求周期、頻率和線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。112t/10-2sE/v311-3110例題2我國(guó)生產(chǎn)和生活用溝通電的周期如圖，T=_____s，頻率f=____Hz，角速度ω=_____rad/s，在1s內(nèi)電流的方向改變____次。例題3某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的改變規(guī)律為u=EmsinωtV。假如其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的改變規(guī)律變?yōu)椤＠}4某溝通發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系如圖所示，假如其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則溝通電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期分別變?yōu)椋ǎ?4t/10-2sE/v100-1000A．24t/10-2sE/v100-1000C．400V，0.08sD．200V，0.08s二、表征交變電流大小物理量1．課本第35頁思索與探討：2．交變電流的“四值”：①瞬時(shí)值：用小寫字母x表示，e、i、u②峰值：即最大的用大寫字母表示，UmＩmεmεm=；Ｉm=留意：線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為，即僅由，，和四個(gè)量確定。與軸的詳細(xì)位置，線圈的形態(tài)及線圈是否閉合都是無關(guān)的。③有效值：ⅰ、意義：的物理量ⅱ、定義：跟的值叫做溝通的有效值。ⅲ、正弦溝通的有效值與峰值之間的關(guān)系是ε=I=U=。留意：正弦溝通的有效值和峰值之間具有ε=，U=的關(guān)系，非正弦（或余弦）溝通無此關(guān)系，但可按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo)，如對(duì)于正負(fù)半周最大值相等的方波電流，其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I。ⅳ、溝通用電器的額定電壓和額定電流指的是值；溝通電流表和溝通電壓表的讀數(shù)是值。對(duì)于溝通電若沒有