交流電教材分析與教學(xué)建議

交流電教材分析與教學(xué)建議第一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六〔新〕第五章交變電流1交變電流2描述交變電流的物理量3電感和電容對(duì)交變電路的影響4變壓器5電能的輸送〔原〕第十七章交變電流

一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律

二、表征交變電流的物理量

三、電感和電容對(duì)交變電流的影響

四、變壓器

五、電能的輸送

*六、三相交變電流

新、舊教材章節(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)比第二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

〔新〕第六章傳感器

1傳感器及其工作原理

2傳感器的應(yīng)用（一）

3傳感器的應(yīng)用（二）

4傳感器的應(yīng)用實(shí)例

〔原〕第二冊(cè)（必加選）〔閱讀〕電容式傳感器

〔閱讀〕動(dòng)圈式話筒原理

〔實(shí)驗(yàn)〕傳感器的簡單應(yīng)用

新、舊教材章節(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)比第三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

教材分析和對(duì)教材處理方法

交變電流知識(shí)和生產(chǎn)、生活關(guān)系密切，有廣泛的應(yīng)用，考慮到高中階段只對(duì)交流電的產(chǎn)生、描述方法、基本規(guī)律作簡要的介紹，這些知識(shí)是已學(xué)過的電磁感應(yīng)的引伸，所以這一章的教學(xué)過程對(duì)開闊學(xué)生思路、提高能力是很有好處的。由于本章基礎(chǔ)知識(shí)是電磁感應(yīng)，所以講述這個(gè)單元之時(shí)，教學(xué)方法可采用老師多指點(diǎn)，讓學(xué)生自學(xué)、討論、推導(dǎo)總結(jié)，另一方面也采用演示、觀察、對(duì)比等，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移、活學(xué)活用的能力．第四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六教學(xué)的思考和教學(xué)建議第五章交變電流第五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六1、教學(xué)的難點(diǎn)2、教學(xué)的重點(diǎn)3、考試的熱點(diǎn)有效值的概念,遠(yuǎn)距離輸電過程的有關(guān)計(jì)算.交流電的變化規(guī)律及其應(yīng)用,理想變壓器的應(yīng)用.交流電的變化規(guī)律及其應(yīng)用.第六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1．使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理。2．掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。3．理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。（二）過程與方法1．培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。2．培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過實(shí)驗(yàn)觀察，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，體會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的重要性重點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。難點(diǎn)：交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用。第一節(jié)、交變電流第七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六建議:將一個(gè)周期內(nèi)的四個(gè)位置和四個(gè)過程的電流大小、方向從中性面起依次以問題的形式展現(xiàn),讓學(xué)生對(duì)交變電流的產(chǎn)生過程有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)一、交變電流的產(chǎn)生第八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六二.交變電流的變化規(guī)律

教材中未對(duì)交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式作理論推導(dǎo)，建議在實(shí)際教學(xué)中對(duì)交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式進(jìn)行推導(dǎo)。在課后的練習(xí)中用到Em=NBSω第九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六(1)定義:與磁感線垂直的平面。(2)強(qiáng)調(diào):

①線圈處于中性面位置時(shí)，穿過線圈Φ最大，但I(xiàn)=0。②線圈越過中性面，線圈中感應(yīng)電流方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次。三.中性面第十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六電動(dòng)勢(shì)、電流與電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間關(guān)系圖像四.交流電的圖像此處可與Φ－t圖相比較．第十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六例1：一閉合正方形線圈匝數(shù)N=100匝，邊長10cm，線圈總電阻為10Ω。線圈繞OO’軸在B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，每分鐘轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)，求(1)的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式（2）從圖示位置計(jì)時(shí)線圈平面從圖示位置轉(zhuǎn)過30O時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值是多少？(3)線圈平面從圖示位置轉(zhuǎn)過1/100s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值是多少？(4)線圈平面與磁場(chǎng)方向成30O時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值是多少？第十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

第二節(jié).描述交變電流的物理量

（一）知識(shí)與技能1．理解什么是交變電流的峰值和有效值，知道它們之間的關(guān)系。2．理解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關(guān)系。知道我國生產(chǎn)和生活用電的周期（頻率）的大小。（二）過程與方法能應(yīng)用數(shù)學(xué)工具描述和分析處理物理問題。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀讓學(xué)生了解多種電器銘牌，介紹現(xiàn)代科技的突飛猛進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情重點(diǎn)：交變電流有效值概念。難點(diǎn)：交變電流有效值概念及計(jì)算,有效值與平均值的區(qū)別。

第十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六有效值是表征正弦交流電的大小及衡量交流電做功能力大小的物理量。有效值是以電流熱效應(yīng)的觀點(diǎn)來量度交流電的大小。量度的方法是：不論是交流電流還是直流電流，只要它們的熱效應(yīng)相等，它們的有效值就相等。有效值是瞬時(shí)值平方的平均再開方，所以，有效值又稱為方均根值。一般不同時(shí)間內(nèi)的交流電有效值是不同的。當(dāng)時(shí)間段遠(yuǎn)大于其周期時(shí),則可以認(rèn)為這一時(shí)間內(nèi)有效值等于一個(gè)周期內(nèi)的有效值。一、交流電的有效值第十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六［強(qiáng)調(diào)］（１）上面三式僅適用于正弦（或余弦）交流電．（２）各種使用交變電流的電器設(shè)備上所示值為有效值。（３）交變電流表（電壓表或電流表）所測(cè)值為有效值。（４）計(jì)算交變電流的功、功率、熱量、確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)等用有效值。（５）僅在熱效應(yīng)上等效，并非在所有方面都等效．二、正弦交流電有效值和最大值的關(guān)系第十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六對(duì)圖1所示的方波而說,由定義顯然可得有效值與最大值相等。對(duì)圖2所示的三角波和圖3所示的鋸齒波。由定義可得有效值等于最大值被除I≈0.577Im。三、其它常見交流電的有效值第十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六交流電流的平均值是交流圖象中波形對(duì)橫軸(t軸)所圍“面積”對(duì)時(shí)間的比值。由于其值大小表示單位時(shí)間內(nèi)通過的電量平均值,因此,計(jì)算通過導(dǎo)體的電量時(shí)應(yīng)用交流電的的平均值。平均值大小與所取時(shí)間間隔有關(guān)。交流電在半周期內(nèi)，通過電路中導(dǎo)體橫截面的電量Q和其一直流電在同樣時(shí)間內(nèi)通過該電路中導(dǎo)體橫截面的電量相等時(shí)，這個(gè)直流電的數(shù)值就稱為該交流電在半周期內(nèi)的平均值。

四、交流電的平均值第十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六注意區(qū)分交流電的“四值”１、最大值２、有效值３、平均值４、瞬時(shí)值第十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

例2：如圖12－4所示，矩形線圈abcd在磁感強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO′，以角速度ω=10πrad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈共10匝，ab=0.3m，bc=0.6m，負(fù)載電阻R=45Ω。求：（l）電阻R在0.05s內(nèi)所發(fā)出的熱量；（2）0.05s內(nèi)流過的電量（設(shè)線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)）

第十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六例3、交流電有效值的計(jì)算如圖表示一交流電的電流隨時(shí)間而變化的圖像．此交流電流的有效值是[

]第二十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六第三節(jié).電感和電容對(duì)交變電流的影響

（一）知識(shí)與技能1．理解為什么電感對(duì)交變電流有阻礙作用。2．知道用感抗來表示電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關(guān)。3．知道交變電流能通過電容器.知道為什么電容器對(duì)交變電流有阻礙作用。4．知道用容抗來表示電容對(duì)交變電流的阻礙作用的大小.知道容抗與哪些因素有關(guān)。（二）過程與方法1．培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的思維習(xí)慣。2．培養(yǎng)學(xué)生用學(xué)過的知識(shí)去理解、分析新問題的習(xí)慣。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生有志于把所學(xué)的物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去的學(xué)習(xí)習(xí)慣。重點(diǎn)1．電感、電容對(duì)交變電流的阻礙作用。2．感抗、容抗的物理意義。難點(diǎn)1．感抗的概念及影響感抗大小的因素。2．容抗概念及影響容抗大小的因素。第二十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六（一）知識(shí)與技能1．知道變壓器的構(gòu)造，了解變壓器的工作原理。2．理解理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系和電流與匝數(shù)的關(guān)系，能應(yīng)用它分析解決有關(guān)問題。（二）過程與方法在探究變壓比、電流比和匝數(shù)比的關(guān)系中培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理理想化模型分析問題、解決問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1．使學(xué)生體會(huì)到能量守恒定律是普遍適用的。2．培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。重點(diǎn)：探究理想變壓器變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。難點(diǎn)：探究理想變壓器變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。第四節(jié).變壓器第二十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

一、理想變壓器1.沒有漏磁即通過兩繞組每匝的磁通量都一樣2、兩繞組中沒有電阻從而沒有銅損即忽略繞組導(dǎo)線中的焦耳損耗3.鐵芯中沒有鐵損即忽略鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗4.原副線圈的感抗趨于無窮大，從而空載電流趨于零第二十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六第二十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六變壓器的鐵芯由高導(dǎo)磁材料硅鋼片制成，它的導(dǎo)磁系數(shù)μ約為空氣的導(dǎo)磁系數(shù)的2000倍以上。大部分磁通都在鐵芯中流動(dòng)，主磁通約占總磁通的99％以上，而漏磁通占總磁通的1％以下。

也就是說沒有鐵芯，變壓器的效率會(huì)很低，大部分磁通就在空氣中浪費(fèi)掉了。如果有超導(dǎo)材料出現(xiàn)超導(dǎo)材料那么硅鋼片就可以退休了

鐵芯的作用第二十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六二、變壓比公式的推導(dǎo)u1-e1=I1r1e2=I2r2+u2r1、r2很小∴u1≈e1e2≈u2∵e1=N1ΔΦ/Δte2=N2ΔΦ/Δt∴u1/u2=N1/N2第二十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六三、理想變壓器各物理量變化的決定因素及動(dòng)態(tài)分析當(dāng)理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)不變時(shí)，如果變壓器的某物理量發(fā)生變化，怎樣確定其它物理量的變化呢？可依據(jù)以下原則判斷：（1）輸入電壓U1決定輸出電壓U2。U2與U1成正比。（2）輸出電流I2決定輸入電流I1。I1與I2成正比。（3）輸出功率P2決定輸入功率P1。P1=P2第二十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六思考一：升壓變壓器，n2＞n1，降壓變壓器，n2＜n1。升壓變壓器，I2<I1，降壓變壓器，I2>I1。思考二：在繞制升壓變壓器原副線圈時(shí)，副線圈導(dǎo)線應(yīng)比原線圈導(dǎo)線粗一些好，還是細(xì)一些好？降壓變壓器呢？因?yàn)樯龎鹤儔浩?，I2<I1，所以副線圈導(dǎo)線可以比原線圈導(dǎo)線細(xì)一些。降壓變壓器，I2>I1，所以副線圈導(dǎo)線要比原線圈導(dǎo)線粗一些。了解：電壓互感器和電流互感器的作用和原理四、應(yīng)用第二十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六為什么電壓互感器和電流互感器的二次側(cè)必須接地?電壓互感器和電流互感器的二次側(cè)接地屬于保護(hù)接地。因?yàn)橐弧⒍?、次?cè)絕緣如果損壞，一次側(cè)高壓串到二次側(cè)，就會(huì)威脅人身和設(shè)備的。第二十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六例4．如圖所示為一理想變壓器，S為單刀雙擲開關(guān)．PU1是滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強(qiáng)度，則[]A．保持U1及P的位置不變，S由a合到b時(shí)，I1將增大B．保持P的位置及U1不變，S由b合到a時(shí)R消耗的功率減小C．保持U1不變，S合在a處，使P上滑，I1將增大D．保持P的位置不變，S合在a處，若U1增大，I1將增大第三十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六例5．如圖所示，A、B、C、D是四個(gè)相同的白熾燈，都處于正常發(fā)光狀態(tài)，則圖中ab、cd兩端電壓U1與U2之比是[]A．3∶1B．4∶1C．3∶2D．2∶1第三十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六第五節(jié).電能的輸送

（一）知識(shí)與技能1．知道“便于遠(yuǎn)距離輸送”是電能的優(yōu)點(diǎn)，知道輸電過程。2．知道降低輸電損耗的兩個(gè)途徑，會(huì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電的有關(guān)計(jì)算．3．了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)和意義。（二）過程與方法通過思考、討論、閱讀，培養(yǎng)學(xué)生閱讀、分析、綜合和應(yīng)用能力（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1．培養(yǎng)學(xué)生遇到問題要認(rèn)真、全面分析的科學(xué)態(tài)度。2．介紹我國遠(yuǎn)距離輸電概況，激發(fā)學(xué)生投身祖國建設(shè)的熱情。重點(diǎn)：找出影響遠(yuǎn)距離輸電損失的因素，使學(xué)生理解高壓輸電可減少功率與電壓損失。難點(diǎn)：理解高壓輸電原理，區(qū)別導(dǎo)線上的輸電電壓U和損失電壓ΔU。第三十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六一、電路模型：幾個(gè)基本關(guān)系：①功率關(guān)系：P1=P2，P’1=P’2，P2=P’1+P損。②電壓電流關(guān)系：③具體U、I、P的計(jì)算，根據(jù)歐姆定律和功率公式求解。找到各部分U、I、P的關(guān)系是解題的關(guān)鍵，特別注意電流常是聯(lián)系各部分的一個(gè)重要量，在變壓器的輸入、輸出端有：，在線路電阻上有：或都可求I。第三十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六二、遠(yuǎn)距離輸電問題解題思路：（１）畫好遠(yuǎn)距離輸電示意圖（２）將有關(guān)物理量字母標(biāo)在圖上（３）認(rèn)真分析輸電過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，列出物理方程式求解。該過程一般有五個(gè)環(huán)節(jié)：發(fā)電機(jī)回路；升壓變壓器；遠(yuǎn)距離輸電部分；降壓變壓器；用戶。第三十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六三、電網(wǎng)供電采用電網(wǎng)供電可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機(jī)組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益；此外，電網(wǎng)可以減少斷電的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。第三十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六例6．某學(xué)校配有一套校內(nèi)備用供電系統(tǒng)，由一臺(tái)內(nèi)阻為1Ω的發(fā)電機(jī)向全校22個(gè)教室（每個(gè)教室有“220V40W”的白熾燈6盞）供電．如果輸電線的總電阻R是4Ω，升壓變壓器和降壓變壓器（都認(rèn)為是理想變壓器）的匝數(shù)比分別是1∶4和4∶1，那么，（1）發(fā)電機(jī)的輸出功率應(yīng)是多大？（2）發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)是多大？（3）輸電效率是多少？（4）若只使用總數(shù)一半的電燈，并正常發(fā)電，發(fā)電機(jī)的輸出功率是否也減少一半？第三十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六第六章傳感器教學(xué)的思考和教學(xué)建議第三十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六第一節(jié)、傳感器及其工作原理（一)、知識(shí)和技能

1、知道什么是傳感器。2、知道什么是光敏電阻、熱敏電阻金屬熱電阻以及霍爾元件3、知道傳感器的工作原理(二）、

過程與方法1、通過實(shí)驗(yàn)的方法獲取對(duì)傳感器的感性認(rèn)識(shí)2、運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題，是學(xué)生對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)由感性認(rèn)