2024-2025學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 1 交變電流（3）教案 新人教版選修3-2

2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流1交變電流（3）教案新人教版選修3-2課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃3課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教材分析本?jié)課為人教版選修3-2《物理》第五章第三節(jié)“交變電流（3）”，是對(duì)第二章“電流”的深入與拓展。本節(jié)內(nèi)容主要包括交變電流的峰值、有效值、頻率與周期等基本概念，以及交變電流的瞬時(shí)值、平均值和相位等基本性質(zhì)。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能理解交變電流的基本特征，掌握交變電流的計(jì)算方法，并能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

本節(jié)課的內(nèi)容與學(xué)生的生活實(shí)際緊密相連，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，本節(jié)課的內(nèi)容也為后續(xù)學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)、交流電的測(cè)量等奠定了基礎(chǔ)。在教學(xué)過(guò)程中，我將以學(xué)生為主體，注重啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀(guān)察、思考、討論等方式，深入理解交變電流的基本概念和性質(zhì)，提高學(xué)生的物理素養(yǎng)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，主要包括科學(xué)探究能力、科學(xué)思維能力和科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀(guān)。通過(guò)學(xué)習(xí)交變電流的基本概念和性質(zhì)，學(xué)生應(yīng)能：

1.科學(xué)探究能力：通過(guò)觀(guān)察和分析交變電流的特性，學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行探究，提高觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。

2.科學(xué)思維能力：學(xué)生應(yīng)能理解交變電流的峰值、有效值、頻率與周期等基本概念，并能運(yùn)用這些概念進(jìn)行邏輯推理和數(shù)學(xué)計(jì)算，提高運(yùn)用科學(xué)思維解決問(wèn)題的能力。

3.科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀(guān)：通過(guò)學(xué)習(xí)交變電流的實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生應(yīng)能認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)在生活中的重要性，培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)和好奇心，樹(shù)立正確的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀(guān)。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生應(yīng)已掌握直流電路的基本知識(shí)，包括歐姆定律、功率等。同時(shí)，學(xué)生應(yīng)對(duì)第二章中關(guān)于電流的概念有深入理解，如電流的定義、電流的單位等。此外，學(xué)生還應(yīng)具備一定數(shù)學(xué)計(jì)算能力，如代數(shù)、三角函數(shù)等，以便于理解和計(jì)算交變電流的相關(guān)概念。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：高中生在學(xué)習(xí)物理時(shí)，大多對(duì)實(shí)用性和趣味性較強(qiáng)的知識(shí)感興趣。因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師可結(jié)合生活實(shí)例和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)習(xí)能力方面，高中生具有較強(qiáng)的邏輯思維能力和分析問(wèn)題的能力，但部分學(xué)生可能在數(shù)學(xué)計(jì)算方面存在困難。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，進(jìn)行有針對(duì)性的輔導(dǎo)。在學(xué)習(xí)風(fēng)格方面，學(xué)生大多習(xí)慣于課堂聽(tīng)講和筆記，教師可運(yùn)用多種教學(xué)方法，如提問(wèn)、討論、實(shí)驗(yàn)等，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與課堂，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在學(xué)習(xí)交變電流的概念和性質(zhì)時(shí)，學(xué)生可能對(duì)峰值、有效值、頻率和周期等概念產(chǎn)生混淆。此外，交變電流的計(jì)算和分析對(duì)于部分學(xué)生來(lái)說(shuō)也較為復(fù)雜。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)講解這些概念，并通過(guò)具體案例和練習(xí)題，幫助學(xué)生理解和掌握。同時(shí)，教師還應(yīng)關(guān)注學(xué)生的心理狀況，鼓勵(lì)學(xué)生克服困難，建立自信心。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有本節(jié)課所需的教材或?qū)W習(xí)資料，包括《物理》第五章第三節(jié)“交變電流（3）”的相關(guān)內(nèi)容。教材中應(yīng)包含交變電流的峰值、有效值、頻率與周期等基本概念，以及交變電流的瞬時(shí)值、平均值和相位等基本性質(zhì)的介紹。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源。這些資源可以用來(lái)幫助學(xué)生更好地理解和掌握交變電流的概念和性質(zhì)。例如，可以準(zhǔn)備一些展示交變電流波形的圖表和視頻，以及一些實(shí)際應(yīng)用交變電流的例子，如交流電燈泡、電動(dòng)機(jī)等。

3.實(shí)驗(yàn)器材：如果涉及實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)器材的完整性和安全性。對(duì)于本節(jié)課，可以準(zhǔn)備一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)器材，如交流電源、電壓表、電流表等，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察和測(cè)量交變電流的特性。

4.教室布置：根據(jù)教學(xué)需要，布置教室環(huán)境，如分組討論區(qū)、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)等。確保教室中有足夠的空間供學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和討論，同時(shí)也要保證學(xué)生的安全。

5.教學(xué)工具：準(zhǔn)備投影儀、電腦、黑板等教學(xué)工具，以便于教師進(jìn)行PPT演示、板書(shū)教學(xué)內(nèi)容等。

6.練習(xí)題和作業(yè)：準(zhǔn)備一些與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的練習(xí)題和作業(yè)，用于鞏固學(xué)生對(duì)交變電流的概念和性質(zhì)的理解。這些練習(xí)題可以包括計(jì)算題、判斷題、選擇題等不同類(lèi)型的題目。

7.反饋評(píng)估工具：準(zhǔn)備一些評(píng)估工具，如問(wèn)卷調(diào)查、測(cè)驗(yàn)等，用于收集學(xué)生對(duì)交變電流知識(shí)掌握情況的反饋，以便于及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法和策略。五、教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：布置預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生閱讀教材中關(guān)于交變電流的基本概念和性質(zhì)的部分，并查找相關(guān)資料，了解交變電流的實(shí)際應(yīng)用。

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生自主閱讀教材，查找資料，了解交變電流的基本概念和性質(zhì)，并嘗試解決一些相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。

教學(xué)方法：自主學(xué)習(xí)法

教學(xué)手段：教材、資料

作用和目的：通過(guò)自主探索，讓學(xué)生對(duì)交變電流的基本概念和性質(zhì)有一個(gè)初步的了解，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和問(wèn)題解決能力。

2.課中強(qiáng)化技能

環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課

教師活動(dòng)：通過(guò)展示一些與交變電流相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，如交流電燈泡、電動(dòng)機(jī)等，引發(fā)學(xué)生的興趣，然后引導(dǎo)學(xué)生回顧直流電流的知識(shí)，為新課的學(xué)習(xí)做鋪墊。

學(xué)生活動(dòng)：觀(guān)察實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，回顧直流電流的知識(shí)。

教學(xué)方法：情境教學(xué)法

教學(xué)手段：圖片、視頻

作用和目的：激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生回顧已有知識(shí)，為新課的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

環(huán)節(jié)二：講解交變電流的基本概念和性質(zhì)

教師活動(dòng)：通過(guò)PPT展示交變電流的峰值、有效值、頻率與周期等基本概念，并用語(yǔ)言和圖示解釋這些概念的含義。然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，探討交變電流的瞬時(shí)值、平均值和相位等基本性質(zhì)。

學(xué)生活動(dòng)：觀(guān)察PPT展示的內(nèi)容，聽(tīng)講并參與討論。

教學(xué)方法：講授法、討論法

教學(xué)手段：PPT、圖示

作用和目的：讓學(xué)生理解和掌握交變電流的基本概念和性質(zhì)，提高學(xué)生的科學(xué)思維能力。

環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)觀(guān)察和分析

教師活動(dòng)：組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生使用交流電源、電壓表、電流表等實(shí)驗(yàn)器材，觀(guān)察和測(cè)量交變電流的特性。然后引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，探討交變電流的峰值、有效值等概念。

學(xué)生活動(dòng)：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀(guān)察和測(cè)量交變電流的特性，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)法、分析法

教學(xué)手段：實(shí)驗(yàn)器材

作用和目的：讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察和分析，加深對(duì)交變電流特性的理解，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和分析問(wèn)題的能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：布置課后作業(yè)，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決一些與交變電流相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，如計(jì)算交流電燈泡的功率、電流等。

學(xué)生活動(dòng)：完成課后作業(yè)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

教學(xué)方法：應(yīng)用學(xué)習(xí)法

教學(xué)手段：作業(yè)

作用和目的：通過(guò)拓展應(yīng)用，鞏固學(xué)生對(duì)交變電流知識(shí)的理解和掌握，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識(shí)與技能：

學(xué)生應(yīng)能理解并掌握交變電流的基本概念，包括峰值、有效值、頻率與周期等。同時(shí)，學(xué)生應(yīng)掌握交變電流的瞬時(shí)值、平均值和相位等基本性質(zhì)，并能運(yùn)用這些知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。例如，學(xué)生應(yīng)能夠計(jì)算交流電燈泡的功率、電流等，并理解交流電與直流電的區(qū)別。

2.過(guò)程與方法：

學(xué)生應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察和分析，掌握交變電流的特性。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生的觀(guān)察、思考、分析和解決問(wèn)題的能力將得到鍛煉和提高。此外，學(xué)生還應(yīng)通過(guò)討論和合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)：

學(xué)生應(yīng)認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)在生活中的重要性，增強(qiáng)對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)和好奇心。通過(guò)學(xué)習(xí)交變電流的實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生將能夠更好地理解科學(xué)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，培養(yǎng)積極的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀(guān)。

4.科學(xué)探究能力：

學(xué)生將能夠運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行探究，提高觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。在探究交變電流特性的過(guò)程中，學(xué)生將學(xué)會(huì)提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集和分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論等科學(xué)探究方法。

5.科學(xué)思維能力：

學(xué)生應(yīng)能運(yùn)用邏輯思維和數(shù)學(xué)計(jì)算方法，分析和解決交變電流相關(guān)問(wèn)題。通過(guò)學(xué)習(xí)交變電流的性質(zhì)和計(jì)算方法，學(xué)生的科學(xué)思維能力將得到鍛煉和提高。

6.合作與交流能力：

學(xué)生在課堂上將有機(jī)會(huì)進(jìn)行分組討論和合作實(shí)驗(yàn)，這將有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。在討論和交流過(guò)程中，學(xué)生將學(xué)會(huì)傾聽(tīng)他人意見(jiàn)，表達(dá)自己的觀(guān)點(diǎn)，提高交流和溝通能力。七、板書(shū)設(shè)計(jì)1.交變電流的基本概念

①峰值：交變電流的最大值，用符號(hào)\(I_{m}\)表示。

②有效值：交變電流的等效直流電流，用符號(hào)\(I\)表示。

③頻率：交變電流每秒變化的次數(shù)，用符號(hào)\(f\)表示。

④周期：交變電流一次完整變化所需的時(shí)間，用符號(hào)\(T\)表示。

2.交變電流的瞬時(shí)值、平均值和相位

①瞬時(shí)值：交變電流在某一瞬間的電流值，用符號(hào)\(I(t)\)表示。

②平均值：交變電流在一段時(shí)間內(nèi)的平均電流值，用符號(hào)\(\bar{I}\)表示。

③相位：交變電流波形與參考點(diǎn)（如時(shí)間軸）的相對(duì)位置，用符號(hào)\(\varphi\)表示。

3.交變電流的計(jì)算方法

①峰值與有效值的關(guān)系：\(I=\frac{I_{m}}{\sqrt{2}}\)

②頻率與周期的關(guān)系：\(f=\frac{1}{T}\)

③相位的表示方法：\(\varphi=\frac{E}{I}\)（其中\(zhòng)(E\)為電壓，\(I\)為電流）

板書(shū)設(shè)計(jì)應(yīng)條理清楚、重點(diǎn)突出、簡(jiǎn)潔明了，以便于學(xué)生理解和記憶。同時(shí)，板書(shū)設(shè)計(jì)應(yīng)具有藝術(shù)性和趣味性，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性?？梢酝ㄟ^(guò)使用顏色、圖標(biāo)、線(xiàn)條等元素，使板書(shū)更具吸引力。例如，可以使用不同顏色的筆跡表示不同的概念，用圖標(biāo)表示交變電流的波形，用線(xiàn)條表示相位差等。通過(guò)這種方式，學(xué)生可以在輕松愉快的氛圍中學(xué)習(xí)和掌握交變電流的知識(shí)。八、教學(xué)反思與總結(jié)今天的課講的是交變電流，這是一個(gè)比較抽象的概念，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)理解起來(lái)有一定的難度。我反思了一下，覺(jué)得自己在教學(xué)方法和策略上還是有些欠缺，需要改進(jìn)。

首先，我覺(jué)得我在課堂上的講解還是過(guò)于繁瑣，可能會(huì)讓學(xué)生感到困惑。下次我應(yīng)該盡量簡(jiǎn)潔明了地講解，讓學(xué)生能夠更容易地理解。此外，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)候，對(duì)交變電流的特性并不是很清楚，這說(shuō)明我在實(shí)驗(yàn)前的講解可能還不夠到位。下次我應(yīng)該更加詳細(xì)地解釋實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠更好地觀(guān)察和分析。

其次，我在課堂上的提問(wèn)和互動(dòng)環(huán)節(jié)還不夠充分。我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在回答問(wèn)題時(shí)，往往回答得不夠準(zhǔn)確，這說(shuō)明他們對(duì)交變電流的理解還不夠深入。下次我應(yīng)該更多地提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)思考和討論來(lái)加深對(duì)知識(shí)的理解。同時(shí)，我也應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提出問(wèn)題，培養(yǎng)他們的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)。

最后，我覺(jué)得我在課堂上的板書(shū)設(shè)計(jì)還有待改進(jìn)。我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在觀(guān)看板書(shū)時(shí)，往往不能迅速抓住重點(diǎn)，這說(shuō)明我的板書(shū)可能還不夠清晰和簡(jiǎn)潔。下次我應(yīng)該更加注重板書(shū)的布局和設(shè)計(jì)，使用不同顏色的筆跡和圖標(biāo)來(lái)突出重點(diǎn)，讓學(xué)生能夠更容易地理解和記憶。重點(diǎn)題型整理1.計(jì)算題：

（1）問(wèn)題：已知交變電流的有效值\(I\)為2A，頻率\(f\)為50Hz，求交變電流的峰值\(I_{m}\)。

答案：交變電流的峰值\(I_{m}\)可以通過(guò)公式\(I_{m}=\sqrt{2}I\)計(jì)算得出，其中\(zhòng)(I\)為有效值。將給定的數(shù)值代入公式，得到\(I_{m}=\sqrt{2}\times2A=2\sqrt{2}A\)。

（2）問(wèn)題：已知交流電燈泡的額定電壓\(U\)為220V，求交流電燈泡的額定功率\(P\)。

答案：交流電燈泡的額定功率\(P\)可以通過(guò)公式\(P=\frac{U^2}{R}\)計(jì)算得出，其中\(zhòng)(U\)為額定電壓，\(R\)為燈泡的電阻。由于交流電燈泡的電阻隨溫度變化而變化，因此需要使用交流電阻的計(jì)算公式。將給定的數(shù)值代入公式，得到\(P=\frac{220^2}{R}\)瓦特。

2.判斷題：

（1）問(wèn)題：交變電流的瞬時(shí)值等于有效值。

答案：錯(cuò)誤。交變電流的瞬時(shí)值是交變電流在某一瞬間的電流值，而有效值是交變電流的等效直流電流值。因此，交變電流的瞬時(shí)值不等于有效值。

（2）問(wèn)題：交變電流的頻率是指交變電流每秒變化的方向。

答案：錯(cuò)誤。交變電流的頻率是指交變電流每秒變化的次數(shù)。頻率的單位是赫茲（Hz）。交變電流的方向每周期變化一次，而不是每秒變化一次。

3.簡(jiǎn)答題：

（1）問(wèn)題：簡(jiǎn)述交變電流的峰值、有效值、頻率和周期之間的關(guān)系。

答案：交變電流的峰值是交變電流的最大值，有效值是交變電流的等效直流電流值。頻率是交變電流每秒變化的次數(shù)，周期是交變電流一次完整變化所需的時(shí)間。峰值與有效值之間的關(guān)系是\(I=\frac{I_{m}}{\sqrt{2}}\)，頻率與周期的關(guān)系是\(f=\frac{1}{T}\)。

（2）問(wèn)題：簡(jiǎn)述交變電流的瞬時(shí)值、平均值和相位的概念以及它們之間的關(guān)系。

答案：交變電流的瞬時(shí)值是交變電流在某一瞬間的電流值，平均值是交變電流在一段時(shí)間內(nèi)的平均電流值，相位是交變電流波形與參考點(diǎn)的相對(duì)位置。瞬時(shí)值和平均值之間的關(guān)系是\(\bar{I}=\frac{1}{T}\int_{0}^{T}I(t)dt\)，相位的表示方法是\(\varphi=\frac{E}{I}\)（其中\(zhòng)(E\)為電壓，\(I\)為電流）。

4.分析題：

（1）問(wèn)題：分析交變電流的有效值和峰值的關(guān)系，并說(shuō)明如何通過(guò)有效值計(jì)算峰值。

答案：交變電流的有效值和峰值之間的關(guān)系是\(I=\frac{I_{m}}{\sqrt{2}}\)。通過(guò)有效值計(jì)算峰值的方法是將有效值乘以\(\sqrt{2}\)。例如，如果有效值為2A，那么峰值為\(\frac{2A}{\sqrt{2}}=\sqrt{2}A\)。

（2）問(wèn)題：分析交變電流的平均值和瞬時(shí)值的關(guān)系，并說(shuō)明如何通過(guò)平均值計(jì)算瞬時(shí)值。

答案：交變電流的平均值和瞬時(shí)值之間的關(guān)系是\(\bar{I}=\frac{1}{T}\int_{0}^{T}I(t)dt\)。通過(guò)平均值計(jì)算瞬時(shí)值的方法是將平均值乘以時(shí)間\(T\)并除以周期\(T\)。例如，如果平均值為2A，那么瞬時(shí)值為\(\frac{2A\timesT}{T}=2A\)。

5.應(yīng)用題：

（1）問(wèn)題：已知交流電燈泡的額定電壓\(U\)為220V，額定功率\(P\)為1000W，求交流電燈泡的電阻\(R\)。

答案：交流電燈泡的電阻\(R\)可以通過(guò)公式\(P=\frac{U^2}{R}\)計(jì)算得出，其中\(zhòng)(U\)為額定電壓，\(P\)為額定功率。將給定的數(shù)值代入公式，得到\(R=\frac{U^2}{P}\)。將\(U\)為220V，\(P\)為1000W代入公式，得到\(R=\frac{220^2}{1000}\)歐姆。

（2）問(wèn)題：已知交流電機(jī)的額定電壓\(U\)為380V，額定功率\(P\)為1000W，求交流電機(jī)的額定電流\(I\)。

答案：交流電機(jī)的額定電流\(I\)可以通過(guò)公式\(P=\frac{U^2}{R}\)計(jì)算得出，其中\(zhòng)(U\)為額定電壓，\(P\)為額定功率。將給定的數(shù)值代入公式，得到\(R=\frac{U^2}{P}\)。然后，通過(guò)公式\(I=\frac{P}{U}\)計(jì)算額定電流，其中\(zhòng)(I\)為額定電流。將\(U\)為380V，\(P\)為1000W代入公式，得到\(