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、課標要求，分析學(xué)生的學(xué)問和實力狀態(tài)及對教學(xué)的要求或?qū)嵭械膽?yīng)對措施。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，是本章的重點內(nèi)容之一。本節(jié)內(nèi)容的課標要求為“能用函數(shù)表達式和圖像描述交變電流，測算其峰值和有效值。”通過學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，學(xué)生應(yīng)當(dāng)能從數(shù)學(xué)角度進一步相識交變電流的周期性，通過有效值的分析和計算再一次體會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)問點有兩個“交變電流、交變電流的圖像”和“正弦交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值”。均為I級要求。2．教學(xué)對象分析：在學(xué)習(xí)圓周運動學(xué)問時，學(xué)生對周期性改變規(guī)律已經(jīng)有了初步的相識，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)動的角速度）與勻速圓周運動相關(guān)物理量的聯(lián)系。交變電流的“四值”的物理意義是學(xué)生簡潔混淆的地方，“四值”的應(yīng)用更簡潔張冠李戴。應(yīng)讓學(xué)生通過定義細致區(qū)分其物理意義上的差別，通過實例辨析其適用范圍。3．教學(xué)目標設(shè)計：（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。知道我國生產(chǎn)和生活用電的周期（頻率）的大小。（2）運用等效代替法計算某些交變電流的有效值。提高運用類比、遷移的科學(xué)方法分析新問題的意識和實力。（3）會應(yīng)用正弦式交變電流的有效值公式進行有關(guān)計算。（4）區(qū)分交變電流的峰值、瞬時值、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：（1）教學(xué)重點及分析：課標和考試說明對本節(jié)內(nèi)容的要求都集中在交變電流的峰值和有效值，以及瞬時值表達式和圖象的應(yīng)用上。交變電流的峰值在第一節(jié)重點介紹過，本節(jié)應(yīng)重點探討有效值；瞬時值表達式和圖象的應(yīng)用首先體現(xiàn)在提取信息上，即利用瞬時值表達式或者圖象分析交變電流的“四值”，進而結(jié)合歐姆定律等學(xué)問進行有關(guān)的分析和計算。依據(jù)上述分析，本節(jié)課的教學(xué)重點為：①交變電流有效值的分析和計算。②利用交變電流的瞬時值表達式和圖象分析交變電流的“四值”。（2）教學(xué)難點及突破：交變電流的峰值在產(chǎn)生原理、瞬時值表達式、圖象等處均有體現(xiàn)，主要應(yīng)用于電容器的擊穿電壓上；瞬時值則要求利用數(shù)學(xué)工具求得每個時刻對應(yīng)的電壓或電流值，可以通過瞬時值表達式或圖象找到與時間的對應(yīng)關(guān)系，主要應(yīng)用于瞬時對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)運算，以及有啟動電壓的用電器啟動時間問題；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、末時刻剛好間長短有關(guān)，主要應(yīng)用于感應(yīng)電荷量的計算。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比，學(xué)習(xí)中簡潔產(chǎn)生混淆。另外，利用瞬時值表達式和圖象分析計算時，一方面可以從中干脆提取峰值、角頻率等信息，可以通過簡潔計算求得有效值、周期、某時刻的頻率瞬時值等，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、某時刻線圈與磁場方向的夾角等內(nèi)容。由于抽象性和立體性強，間接求解對學(xué)生來說具有肯定難度。本節(jié)課的教學(xué)難點為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值表達式和圖象進行有關(guān)的分析和計算。對于第一個難點，可以實行問題引導(dǎo)探究的方式辨析物理意義和適用范圍，再通過列表對比的方式讓學(xué)生加深體會；其次個難點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，還要留意化抽象為詳細，化立體為平面，降低思維臺階。5．教學(xué)方法設(shè)計：主導(dǎo)教法：合作生成教學(xué)法。協(xié)助教法：問題解決式的探究教學(xué)6．教學(xué)媒體設(shè)計：課件、學(xué)案、實物投影。7．教學(xué)評價設(shè)計：課堂即時評價以學(xué)生相互評價為主，關(guān)注激勵性的同時客觀指出被評價的學(xué)生存在的問題。合作學(xué)習(xí)中的小組評價采納學(xué)生組間評價與組內(nèi)自評相結(jié)合，老師評價與學(xué)生評價相結(jié)合。老師評價主要針對小組及小組成員的個體表現(xiàn)，剛好關(guān)注游離于小組整體之外的個別學(xué)生。教學(xué)過程合作學(xué)習(xí)方式不分組，不探討。采納以相互評價、補充為表現(xiàn)形式的團體合作學(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，對正弦式交變電流的產(chǎn)生條件、最大值和瞬時值表達式及其推導(dǎo)形成更清楚的相識，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?（7）從中性面起先計時，線圈中感應(yīng)電動勢的最大值和瞬時值表達式？學(xué)情預(yù)設(shè)在說出感應(yīng)電動勢的最大值、瞬時值表達式以及電流的最大值、瞬時值表達式時，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)動學(xué)生辨析上述回答的不完備之處，并給出補充或訂正。以上過程帶動學(xué)習(xí)困難學(xué)生復(fù)習(xí)和鞏固。生成預(yù)設(shè)對于角頻率ω的物理意義，及其與周期、頻率的關(guān)系，個別學(xué)生可能產(chǎn)生困惑，甚至產(chǎn)生對角頻率和頻率產(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錯。2．布置以學(xué)習(xí)小組為單位針對上述7個問題綻開探討。學(xué)生結(jié)合PPT課件出示產(chǎn)生正弦式交變電流的詳細情境，展示上述7個問題探討的結(jié)果。（要求一組同學(xué)到講臺用課件說明，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，二是針對問題綻開的探討內(nèi)容及生成的資源。7個問題回答結(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。評價學(xué)生對問題的回答，總結(jié)探討的成果，歸納學(xué)問框架，評價不同小組的表現(xiàn)，對表現(xiàn)突出的同桌小組給出口頭表揚，對不完備的回答作出補充或訂正。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：線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的角速度3、關(guān)系：3．請一組同學(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，涉及圖象和瞬時值表達式。學(xué)生可能出現(xiàn)求解錯誤和不理解，通過相互評價和辨析可由學(xué)生互助解決，老師不必包辦。對于學(xué)生可能提出的新問題，要視問題的價值作出相應(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，進一步明確交變電流的峰值和瞬時值，學(xué)會利用圖象分析峰值和瞬時值，了解峰值和瞬時值的應(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值（e，i，u）？思索探討時間為1分鐘。2．學(xué)生回答峰值概念，其他學(xué)生評價。峰值：電流或電壓所能達到的最大值。表達式：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的應(yīng)用。讓學(xué)生從圖片標稱值上找出該電容器的電容值和耐壓值。學(xué)生回答瞬時值概念，老師提示利用表達式求出瞬時值和利用圖象讀出瞬時值的方法。合作學(xué)習(xí)方式同桌兩人探討，學(xué)生回答，相互評價。生成預(yù)設(shè)個別學(xué)生針對電容器的耐壓值可能提動身散性的問題，應(yīng)敏捷應(yīng)對。事務(wù)3老師生產(chǎn)簡短過渡并出示本節(jié)重點溝通電有效值及“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，找尋求解方法并進而求得問題結(jié)果。2．小組匯報求解結(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)生進行對比。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，以小組為單位匯報求解思路和結(jié)果。評價針對四人小組，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，以四個區(qū)域大組分工探討，詳細分工為：一組第（1）、（2）小題，二組第（3）、三組第（4）、四組第（5）小題。師生詳細活動方式與事務(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對于有特殊說明的均指有效值3．強調(diào)平均值的物理意義：表示一段時間內(nèi)電壓或電流的平均大小，與初、末時刻剛好間長短均有關(guān)系。強調(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，對學(xué)生的奇思妙想賜予激勵。部分學(xué)生可能出現(xiàn)思維困難，若時間不足時，可留待課下探討。事務(wù)5教學(xué)任務(wù)：對比交變電流“四值”的意義和應(yīng)用。學(xué)生自主填寫交變電流“四值”對比表格。比照答案檢驗學(xué)習(xí)效果。鞏固重、難點。師生行為：1．老師出示交變電流“四值”對比表物理含義重要關(guān)系適用情境瞬時值峰值有效值

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)系適用狀況瞬時值交變電流某一時刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt計算線圈某一時刻的受力狀況峰值交變電流所能達到的最大值

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)溝通電表的測量值(3)電氣設(shè)備標注的額定電壓、額定電流(4)保險絲的熔斷電流平均值交變電流在某段時間內(nèi)的平均大小

計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。一個同學(xué)為主，其他同學(xué)補充。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)方式團體合作，補充完善。生成預(yù)設(shè)關(guān)注學(xué)生的心得體會，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）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)線圈在勻強磁場中繞時，線圈中產(chǎn)生的溝通是隨時間按改變的。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，但各個邊都未切割磁感線，或者說這時線圈的磁通量改變率，線圈中無。3、規(guī)律：（1）、函數(shù)表達式：從中性面起先計時，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)電機產(chǎn)生的電動勢為u=220sin100πtV。求周期、頻率和線圈轉(zhuǎn)動的角速度。112t/10-2sE/v311-3110例題2我國生產(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)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間的改變規(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)生的電動勢隨時間的改變規(guī)律變?yōu)椤＠}4某溝通發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系如圖所示，假如其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則溝通電動勢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：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，所產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的峰值為，即僅由，，和四個量確定。與軸的詳細位置，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行推導(dǎo)，如對于正負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。對于溝通電若沒有