3.1 交变电流（教学设计）高二物理同步备课系列（人教版2019选择性必修第二册）

3.1交变电流（教学设计）高二物理同步备课系列（人教版2019选择性必修第二册）一、课程基本信息

1.课程名称：3.1交变电流

2.教学年级和班级：高二（1）班

3.授课时间：2022年3月15日星期二下午第二节

4.教学时数：45分钟

一、教学目标

1.让学生了解交变电流的产生和变化规律。

2.让学生掌握交变电流的描述方法，包括周期、频率和初相。

3.让学生了解交变电流的波形图，并能够根据波形图分析交变电流的特性。

二、教学内容

1.交变电流的产生

2.交变电流的描述方法

3.交变电流的波形图

三、教学过程

1.导入：通过生活中的实例，引导学生了解交变电流的产生。

2.新课讲解：通过PPT展示，讲解交变电流的描述方法，包括周期、频率和初相。

3.实例分析：通过分析生活中的实例，让学生了解交变电流的波形图，并能够根据波形图分析交变电流的特性。

4.课堂练习：通过习题，让学生巩固所学知识。

5.总结：对本节课的内容进行总结，强调重点和难点。

四、教学评价二、核心素养目标

1.科学探究能力：让学生通过观察生活中的实例，了解交变电流的产生，培养学生的观察能力和实验操作能力。

2.数学建模能力：让学生掌握交变电流的描述方法，包括周期、频率和初相，培养学生的数学建模能力。

3.数据分析能力：让学生通过分析生活中的实例，了解交变电流的波形图，并能够根据波形图分析交变电流的特性，培养学生的数据分析能力。

4.物理思维能力：让学生了解交变电流的特性，培养学生的物理思维能力。三、重点难点及解决办法

1.重点：交变电流的描述方法，包括周期、频率和初相。

-突破策略：通过PPT展示，讲解交变电流的描述方法，并通过实例分析，让学生理解并掌握这些描述方法。

2.难点：交变电流的波形图分析。

-突破策略：通过分析生活中的实例，让学生了解交变电流的波形图，并能够根据波形图分析交变电流的特性。同时，通过习题练习，巩固学生对交变电流波形图的分析能力。四、教学资源

1.软硬件资源：多媒体投影仪、白板、物理实验器材（如示波器）

2.课程平台：人教版2019选择性必修第二册物理教材

3.信息化资源：PPT课件、在线习题库

4.教学手段：讲授法、演示法、实验法、讨论法五、教学实施过程

1.课前自主探索

-教师活动：布置预习任务，要求学生阅读教材，了解交变电流的产生和描述方法。

-学生活动：阅读教材，完成预习任务。

-教学方法：自主学习法

-教学手段：人教版2019选择性必修第二册物理教材

-教学资源：多媒体投影仪、白板

-作用和目的：帮助学生提前了解课程内容，为课堂学习打下基础。

2.课中强化技能

-教师活动：通过PPT展示，讲解交变电流的描述方法，包括周期、频率和初相。

-学生活动：跟随教师的讲解，记录关键信息，参与课堂讨论。

-教学方法：讲授法、演示法

-教学手段：PPT课件、白板

-教学资源：多媒体投影仪、白板

-作用和目的：让学生掌握交变电流的描述方法，为后续学习打下基础。

-教师活动：通过实验，展示交变电流的波形图，引导学生分析交变电流的特性。

-学生活动：观察实验，参与讨论，分析交变电流的特性。

-教学方法：实验法、讨论法

-教学手段：物理实验器材（如示波器）

-教学资源：物理实验器材（如示波器）

-作用和目的：让学生直观地了解交变电流的波形图，培养学生的观察能力和数据分析能力。

3.课后拓展应用

-教师活动：布置课后习题，要求学生巩固所学知识，并分析实际生活中的交变电流现象。

-学生活动：完成课后习题，分析实际生活中的交变电流现象。

-教学方法：练习法

-教学手段：在线习题库

-教学资源：在线习题库

-作用和目的：巩固学生对交变电流知识的理解和应用能力，培养学生的物理思维能力。六识点梳理

1.交变电流的产生

-交流发电机的工作原理：通过电磁感应产生交变电流。

-交流发电机的基本结构：转子、定子、线圈。

-交变电流的产生过程：当转子旋转时，线圈在磁场中切割磁感线，产生交变电流。

2.交变电流的描述方法

-周期：交变电流完成一个周期所需的时间。

-频率：交变电流在一个周期内完成变化的次数。

-初相：交变电流开始时的大小。

3.交变电流的波形图

-正弦波：交变电流的一种理想波形，其形状为正弦曲线。

-波形图的分析方法：通过观察波形图，可以分析交变电流的周期、频率和初相。

4.交变电流的特性

-交流电与直流电的区别：交流电的大小和方向随时间变化，而直流电的大小和方向不变。

-交变电流的相位：交变电流在不同时间点的相位不同，可以通过波形图来表示。

5.交变电流的应用

-变压器：利用电磁感应原理，将交流电的电压升高或降低。

-交流电动机：利用交流电的特性，实现电能到机械能的转换。

-交流电路的计算：了解交流电路的基本计算公式，包括功率、电流、电压等。

-交流电的测量：使用示波器等仪器，测量交变电流的波形、频率、电压等参数。

六、知识点梳理

1.交变电流的产生

-交流发电机的工作原理：通过电磁感应产生交变电流。

-交流发电机的基本结构：转子、定子、线圈。

-交变电流的产生过程：当转子旋转时，线圈在磁场中切割磁感线，产生交变电流。

2.交变电流的描述方法

-周期：交变电流完成一个周期所需的时间。

-频率：交变电流在一个周期内完成变化的次数。

-初相：交变电流开始时的大小。

3.交变电流的波形图

-正弦波：交变电流的一种理想波形，其形状为正弦曲线。

-波形图的分析方法：通过观察波形图，可以分析交变电流的周期、频率和初相。

4.交变电流的特性

-交流电与直流电的区别：交流电的大小和方向随时间变化，而直流电的大小和方向不变。

-交变电流的相位：交变电流在不同时间点的相位不同，可以通过波形图来表示。

5.交变电流的应用

-变压器：利用电磁感应原理，将交流电的电压升高或降低。

-交流电动机：利用交流电的特性，实现电能到机械能的转换。

-交流电路的计算：了解交流电路的基本计算公式，包括功率、电流、电压等。

-交流电的测量：使用示波器等仪器，测量交变电流的波形、频率、电压等参数。七、教学反思与改进

在教授“交变电流”这一节内容时，我深刻地认识到教学过程中的不足，以及需要改进的地方。

首先，我发现学生在理解交变电流的产生原理时，存在一定的困难。尽管我通过实验和实例进行了讲解，但仍有部分学生难以理解转子、定子和线圈之间的关系。因此，我计划在未来的教学中，增加更多的互动环节，如小组讨论、问题解答等，以提高学生的参与度，帮助他们更好地理解交变电流的产生原理。

其次，在教授交变电流的描述方法时，我发现学生对于周期、频率和初相的概念理解不透彻。这可能是因为我在讲解这些概念时，过于依赖理论，缺乏实际应用的例子。为了改进这一点，我计划在未来的教学中，引入更多的实际应用案例，如家用电器的电源适配器，让学生通过观察实际生活中的交变电流现象，加深对周期、频率和初相的理解。

再次，在教授交变电流的波形图时，我发现学生在分析波形图时存在困难。这可能是因为我在讲解波形图时，过于强调理论分析，而忽视了学生的实际操作能力。为了改进这一点，我计划在未来的教学中，增加更多的实验环节，如使用示波器观察交变电流的波形，让学生通过实际操作，加深对波形图的理解。

最后，在教授交变电流的应用时，我发现学生在理解变压器和交流电动机的工作原理时存在困难。这可能是因为我在讲解这些应用时，过于强调理论，而忽视了学生的实际操作能力。为了改进这一点，我计划在未来的教学中，增加更多的实际操作环节，如让学生亲手制作简易的变压器和交流电动机，通过实际操作，加深对交变电流应用的理解。八、典型例题讲解

1.题目：一个交流发电机由一个转子和两个定子组成，转子上绕有线圈，定子中有两个线圈。当转子旋转时，两个定子中的线圈分别产生正弦波和余弦波。求这个发电机的输出电压。

答案：

设转子的角速度为ω，则线圈在磁场中切割磁感线的速度为v=ω*r，其中r为线圈到转子中心的距离。

当线圈在磁场中切割磁感线时，根据法拉第电磁感应定律，线圈中的感应电动势E=-N*ΔB*A*v*ω，其中N为线圈中的线圈数，ΔB为磁感应强度的变化量，A为线圈的有效面积，v为线圈的速度。

因此，这个发电机的输出电压U=E/2，因为两个定子中的线圈分别产生正弦波和余弦波，所以它们的电动势相位差为π/2，即它们的电动势之和为零。

所以，这个发电机的输出电压为零。

2.题目：一个交流发电机的转子以角速度ω旋转，其线圈在磁场中切割磁感线，产生交变电流。求这个交变电流的周期T。

答案：

根据法拉第电磁感应定律，线圈中的感应电动势E=-N*ΔB*A*v*ω，其中N为线圈中的线圈数，ΔB为磁感应强度的变化量，A为线圈的有效面积，v为线圈的速度。

由于线圈在磁场中切割磁感线，其速度v=ω*r，其中r为线圈到转子中心的距离。

因此，交变电流的周期T=1/f，其中f为交变电流的频率，f=1/(2*π*ω)，其中ω为转子的角速度。

所以，这个交变电流的周期T=1/(2*π*ω)。

3.题目：一个交流发电机的转子以角速度ω旋转，其线圈在磁场中切割磁感线，产生交变电流。求这个交变电流的频率f。

答案：

根据法拉第电磁感应定律，线圈中的感应电动势E=-N*ΔB*A*v*ω，其中N为线圈中的线圈数，ΔB为磁感应强度的变化量，A为线圈的有效面积，v为线圈的速度。

由于线圈在磁场中切割磁感线，其速度v=ω*r，其中r为线圈到转子中心的距离。

因此，交变电流的频率f=1/T，其中T为交变电流的周期，T=1/(2*π*ω)，其中ω为转子的角速度。

所以，这个交变电流的频率f=2*π*ω。

4.题目：一个交流发电机的转子以角速度ω旋转，其线圈在磁场中切割磁感线，产生交变电流。求这个交变电流的初相φ。

答案：

根据法拉第电磁感应定律，线圈中的感应电动势E=-N*ΔB*A*v*ω，其中N为线圈中的线圈数，ΔB为磁感应强度的变化量，A为线圈的有效面积，v为线圈的速度。

由于线圈在磁场中切割磁感线，其速度v=ω*r，其中r为线圈到转子中心的距离。

因此，交变电流的初相φ=-ω*Δt，其中Δt为交变电流开始时的时间差，ω为转子的角速度。

所以，这个交变电流的初相φ=-ω*Δt。

5.题目：一个交流发电机的转子以角速度ω旋转，其线圈在磁场中切割磁感线，产生交变电流。求这个交变电流的相位差θ。

答案：

根据法拉第电磁感应定律，线圈中的感应电动势E=-N*ΔB*A*v*ω，其中N为线圈中的线圈数，ΔB为磁感应强度的变化量，A为线圈的有效面积，v为线圈的速度。

由于线圈在磁场中切割磁感线，其速度v=ω*r，其中r为线圈到转子中心的距离。

因此，交变电流的相位差θ=ω*(t2-t1)，其中t1和t2为两个不同时间点的交变电流的相位，ω为转子的角速度。

所以，这个交变电流的相位差θ=ω*(t2-t1)。九、教学评价与反馈

1.课堂表现：学生在课堂上表现积极，能够认真听讲并参与讨论。

2.小组讨论成果展示：学生分组讨论，能够积极发表自己的观点，并与小组成员进行交流。

3.随堂测试：学生能够准确回答交变电流的相关问题，表现出对知识点的掌握。

4.作业完成情况：学生能够按时完成作业，作业质量较高，反映出对知识的深入理解和应用。

5.学生自评与反思：学生能够对自己的学习进行自我评价，提出自己的优点和不足，并进行反思和改进。

6.教师评价与反馈：教师在课堂上给予学生积极的评价和反馈，鼓励学生积极思考和参与讨论。同时，教师也会针对学生的不足进行指导和建议，帮助学生提高学习效果。

7.家长反馈：家长对学生的学习情况表示关注，会与教师进行交流，了解学生的学习情况和进展。同时，家长也会给予学生适当的辅导和支持，帮助学生更好地学习。

8.学生满意度调查：通过问卷调查，了解学生对课程的满意度，以及对教师的评价和反馈。根据调查结果，教师可以进行相应的改进和调整，以提高学生的学习效果和满意度。

9.教学改进与反思：教师根据学生的表现和反馈，进行教学反思和改进。教师会针对学生的需求和问题，调整教学方法和策略，以提高教学效果和质量。十、板书设计

①重点知识点：

-交变电流的产生：交流发电机的工作原理、基本结构、产生过程。

-交变电流的描述方法：周期、频率、初相。

-交变电流的波形图：正弦波、波形图分析方法。

-交变电流的特性：交流电与直流电的区别、相位。

-交变电流的应用：变压器、交流电动机、交流电路的计算、交流电的测量。

②关键词、句：

-交流发电机：电磁感应、转子、定子、线圈。

-周期：完成一个周期所需的时间。

-频率：一个周期内完成变化的次数。

-初相：交变电流开始时的大小。

-正弦波：理想波形，形状为正弦曲线。

-波形图分析：观察波形图，分析周期、频率、初相。

-交流电与直流电：大小和方向随时间变化、大小和方向不变。

-相位：不同时间点的相位不同，通过波形图表示。

-变压器：电