2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章交變電流2交變電流的描述教案新人教版選擇性必修第二冊

PAGE1-描述交變電流的物理量教學(xué)目標(biāo)1.學(xué)問與技能(1)知道交變電流的周期和頻率，知道頻率和角速度的關(guān)系．(2)知道交變電流和電壓的峰值、瞬時(shí)值、有效值及其關(guān)系，能利用有效值定義計(jì)算某些交變電流的有效值．(3)會(huì)用正弦溝通電的有效值進(jìn)行有關(guān)計(jì)算．(4)知道我國生產(chǎn)和生活用電的周期(頻率)大?。?.過程與方法(1)用等效的方法得出交變電流的有效值．(2)學(xué)會(huì)視察試驗(yàn)，分析圖象，由感性相識(shí)到理性相識(shí)的思維方式．3.情感、看法與價(jià)值觀通過對描述交變電流的物理量的學(xué)習(xí)，體會(huì)描述困難事物的困難性，樹立科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)和相識(shí)事物的看法．教學(xué)重點(diǎn)駕馭表征交變電流大小的物理量。理解有效值的定義并會(huì)用它解決相關(guān)問題。教學(xué)難點(diǎn)有效值的理解。教學(xué)打算[事務(wù)1]幻燈片、溝通發(fā)電機(jī)模型、演示電流表。學(xué)問回顧(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，簡稱溝通。如圖所示(b)、(c)、(e)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。(二)正弦溝通的產(chǎn)生及改變規(guī)律。1．產(chǎn)生：當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的溝通是隨時(shí)間按正弦規(guī)律改變的。即正弦溝通。2．規(guī)律：如下圖所示新課教學(xué)[事務(wù)2]交變電流是周期性改變的，用什么來描述周期性改變的快慢呢？周期(T)——溝通電完成一次周期性改變所需的時(shí)間頻率(f)——1秒內(nèi)完成周期性改變的次數(shù)它們關(guān)系如何？各自單位是什么？T＝1/f，T秒(s)，f赫茲(Hz)描述交變電流改變快慢的物理量除周期，頻率外，還有什么物理量？轉(zhuǎn)速n(轉(zhuǎn)/秒)，角速度ω(弧度/秒)那它們間又有什么關(guān)系呢？T＝2π/ω，f＝ω/2πω＝2π/T＝2πf＝2πn[事務(wù)3]峰值和有效值。交變電流不同時(shí)刻，瞬時(shí)值不同，但我們用什么來表示交變電流平均的效果呢？假如初溫相同，同時(shí)加熱相同時(shí)間燒開下圖所示的壺中水。相同水壺盛了相同的水放相同電爐上燒開水。即通過相同電阻在相同的時(shí)間里甲圖直流電與乙圖交變電流產(chǎn)生了相同的熱量，我們把此時(shí)直流電壓稱為交變電流電壓的有效值。那如何定義交變電流的電流有效值呢？有效值定義：讓溝通電和直流電分別通過同樣阻值的電阻，假如它們在同一時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等。這一溝通電的電流有效值就跟這個(gè)直流電的電流相等。有效值是交變電流一個(gè)特別重要的物理量，它依據(jù)電流熱效應(yīng)來表示電流產(chǎn)生的平均效果。正弦式交變電流的有效值與最大值間有什么關(guān)系呢？經(jīng)推導(dǎo)I＝Im/eq\r(2)U＝Um/eq\r(2)E＝Em/eq\r(2)同時(shí)交代學(xué)生最大值、有效值、瞬時(shí)值的符號(hào)表示。通常我們說的生活用電220V即為有效值。請同學(xué)們用萬用電表測量學(xué)生電源溝通輸出10V時(shí)，溝通電壓表的讀數(shù)。老師提示留意選擋、量程、正確讀數(shù)等問題。請同學(xué)們將“220V100W”燈泡接至學(xué)生電源溝通10V輸出的兩端，測出此時(shí)通過燈泡的電流強(qiáng)度并視察燈泡亮度。請學(xué)生回答為什么燈泡幾乎不亮？強(qiáng)調(diào)：①凡是沒有說明時(shí)，所指的均為有效值。②各類溝通電表所測的值也為有效值。③各類用電器銘牌所示值也為有效值。④電容器的耐壓值為峰值。[事務(wù)4]有效值計(jì)算舉例。PPT顯示：1．某用電器兩端允許加的最大直流電壓是100V，能否把它接在溝通電壓100V的電路里？為什么？不能。溝通電壓100V，則峰值為100eq\r(2)V，會(huì)損壞用電器。2．照明用溝通電壓是200V，動(dòng)力供應(yīng)線路的電壓是380V，它們的有效值、最大值各是多少？若用電壓表測，測得值各是多大？200V，200eq\r(2)V；380V，380eq\r(2)V；200V，380V。提問個(gè)別學(xué)生，剛好訂正，并給出正確答案。PPT顯示：1．一電壓U＝10V的直流電通過電阻R，在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生熱量與一溝通電通過電阻R/2時(shí)在同一時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量相同，則該溝通電壓的有效值為()A．10VB.eq\r(2)VC．5eq\r(2)VD．20V答案(C)2．請寫出下列各圖的周期、頻率、最大值、有效值。甲T＝4sf＝0.25HzUm＝2VU＝eq\r(2)V乙T＝2sf＝0.5HzUm＝2VU＝eq\r(2)V丙T＝2sf＝0.5HzUm＝2VU＝2V丁T＝2sf＝0.5HzUm＝4eq\r(2)VU＝5V甲、乙兩圖有效值相同，說明正弦式交變電流的有效值與最大值的關(guān)系與頻率無關(guān)。學(xué)生求解丁圖的有效值時(shí)遇到了問題。交變電流有效值是表示交變電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)的平均效果，就是平均值嗎？我們應(yīng)當(dāng)從有效值的定義入手，相同時(shí)間可取半個(gè)周期嗎？為什么？有效值表示交變電流產(chǎn)生平均效果，用半個(gè)周期無法體現(xiàn)出來。又由于它具有周期性特點(diǎn)，相同時(shí)間必需取周期整數(shù)倍，一般為了便利計(jì)算，只取一個(gè)周期便可以。師生共同完成以下步驟：Q交＝Q直即eq\f(U\o\al(2,1),R)t1＋eq\f(U\o\al(2,2),R)t2＝eq\f(U2,R)(t1＋t2)U＝5V思索：可以用這種方法去計(jì)算正弦式交變電流的有效值嗎？為什么？不行以。現(xiàn)有學(xué)問無法求得交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量。幻燈顯示：3．試電筆上的氖管，起輝電壓86.6V，若將其接在電壓為70.7V頻率為50Hz的溝通電路，問：(1)氖管能發(fā)光嗎？在1秒內(nèi)有多少時(shí)間發(fā)光？(2)70.7V是什么電壓？該溝通電壓最大值為多少？周期又為多少？(3)交變電流的圖象如何？表達(dá)式如何？解：作出交變電流的Ut圖，U＝Umsinωt＝100sin100πtV設(shè)電壓為70.7V對應(yīng)時(shí)刻為t1，代入公式即70．7V＝100sin100πt1，t1＝0.0025s由圖象對稱性知，氖管發(fā)光時(shí)間為Δt＝4(t1－0)＝0.01s。70．7V是有效值。Um＝eq\r(2)U＝100V>86.6V氖管會(huì)發(fā)光。ω＝eq\f(2π,T)＝100π弧度/秒[事務(wù)5]總結(jié)、擴(kuò)展1．全面具體描述交變電流的公式，圖象、最大值、有效值、周期、頻率等是描述交變電流某一方面特性的物理量。2．由圖象和公式均可求出最大值、周期、有效值、頻率等物理量。反之，由最大值、周期等也可求出交變電流的公式及圖象。3．思索題如下圖圖象的交變電壓有效值能求嗎？eq\o(\s\up7(),\s\do5(板書設(shè)計(jì)))2描述交變電流的物理量1．表征交變電流改變快慢的物理量周期T(s)，頻率(Hz)角速度ω(弧度/秒)，轉(zhuǎn)速n(轉(zhuǎn)/秒)T＝eq\f(1,f)ω＝eq\f