人教版高中物理选修3-2第五章第二节《描述交变电流的物理量》课件.doc

课时16第2节 描述交变电流的物理量适用年级高二所需课时1作者姓名单位概述（介绍本课时内容在本章中的作用，主要学习内容，具体细化的三维学习目标，重点、难点，学习本节学生的优势和不足，主要学习活动和预期学生表现性成果。）本节内容是选修3-2第5.2节描述交变电流的物理量。主要是学习交变电流的产生原理，对交变电流的定量描述问题进一步学习，以利用这些物理量描述交变电流的变化规律，是研究交变电流变化规律的基础和前提。课程标准对本节内容的要求是“能用函数表达式和图像描述交变电流，测算其峰值和有效值”。【三维教学目标】（一） 知识与技能1知道交变电流的周期、频率的含义，以及它们与转子的角速度的关系。2知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值、平均值及其应用。3知道我国供电线路交变电流的周期和频率。4会应用正弦式交变电流的有效值进行有关计算。（二）过程与方法1用等效的方法得出描述交变电流的有效值。2学会观察实验，分析图象，由感性认识到理性认识的思维方式（三）情感、态度与价值观1通过对描述交变电流的物理量的学习，体会描述复杂事物的复杂性，树立科学、严谨的学习和认识事物的态度。2联系日常生活中的交变电流知识，培养学生将物理知识应用于生活和生产实际的意识，鼓励学生勇于探究与日常生活有关的物理学问题。【教学重点】交变电流的有效值的概念；【教学难点】交变电流的瞬时值、平均值、最大值、有效值的概念的理解和应用；学生的优势和不足: 在这节课之前，学生已经学习圆周运动知识时，学生对周期性变化规律已经有了初步的认识，应充分利用已有的基础知识来认识问题，另外，他们对交变电流的周期、频率、角频率（线圈转动的角速度）与匀速圆周运动相关物理量的联系也有了一定的了解，但是，对交变电流的“四值”的物理意义容易混淆，“四值”的应用更容易张冠李戴。应让学生通过实例辨析其适用范围。课时问题设计1.交变电流的周期和频率的物理意义及其关系是什么？2.线框旋转的角速度怎样计算？3.有效值的物理意义是什么？4.怎么样计算一些特殊的交变电流的有效值？评价设计1.能否正确回顾上节课所学内容;2.是否正确理解周期、频率以及线圈的角速度的物理意义以及他们之间的关系；3.是否能够根据有效值的物理意义来求解分析一些常见的特殊问题，从而把处理恒定电流的一些方法拓展到交流电中。学习活动设计（针对本课时选择的活动形式及过程。）活动顺序及时间安排学生活动教师活动设计意图新授课活动1回顾旧知,引入新课上节课我们研究了矩形线圈在匀强磁场中转动，线圈中会产生正弦交流电。正弦交流的产生及变化规律。 1、产生：当线圈在匀强磁场中绕轴转动时，线圈中产生的交流是随时间按 正弦规律变化的。即正弦交流。 2、中性面：匀速旋转的线圈，位于垂直于磁感线的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但各个边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为0，线圈中无感应电流。 3、规律： （1）函数表达式：从中性面开始计时，则e=。用Em表示峰值 则e= （2）在纯电阻电路中,电流i=，电压u=。 回顾旧知,引入新课活动21、学生观察实验现象，思考并回答：当转子的转速由慢到快时，我们看到：小灯泡发光的闪烁频率也在变化，转子的转速快到一定的时候，就看不到灯泡在闪烁了。这是为什么？2、大家首先考虑用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？3、完成课本P35思考与讨论 如图所示的电流通过一个R=1的电阻，它不是恒定电流。(a)、怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量?解析：图象反映的交变电流可以分为4段。前半个周期中，00.2S内，可看成电流大小为1A的恒定电流，0.2S0.5S内，可看成电流大小为2A的恒定电流.后半个周期的电流与前半个周期方向相反，但产生热量相同。则交流电的热量：（b）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大? 恒定电流的热量： 4、看课本P36图3.2-3画出了两支交流的电压与时间关系的图像，请找出它们的异同点，并说明代表什么含义？明确什么是相位？什么是初相位和相位差？ 演示实验：把小灯泡接在手摇交流电发电机的输出端，用手摇发电使小灯泡发光，改变转子的转速，观察实验现象。当转子的转速由慢到快时，我们看到：小灯泡发光的闪烁频率也由低到高，当转子的转速达到一定程度，由于交变电流的大小和方向变化太快，眼睛已经不能分辨灯光的闪烁。这就是为什么照明电是交变电流，而电灯亮看不到电灯一闪一闪的原因。过渡语：大家首先考虑用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？与任何周期性变化的过程一样，交变电流也可以用周期或频率来表示其变化的快慢。1、交变电流的周期和频率。交变电流跟别的周期性的变化一样，是用周期或频率来表示变化快慢的。周期T：指交变电流完成一次周期性变化所需的时间。单位：s . 频率f：一秒内完成周期性变化的次数。单位：Hz. 周期和频率的关系是：角速度：就是线框旋转的角速度。单位：rad/s. 角速度、频率、周期的关系= = 我国生产和生活用交流电的周期如图，T=0.02s，频率f= 50Hz，角速度=100rad/s，在1s内电流的方向变化 2次。、交变电流的峰值和有效值 交变电流的“四个值”：瞬时值：交流电某一时刻的值用小写字母x 表示，e 、i、 u 峰值：交变电流峰值（Im、Em、Um）：指交变电流各个参量一个周期内所能达到的最大值。表示了交变电流的强弱或电压的高低。 最大的瞬时值用大写字母表示，Em Ummm Em= NBS；m= NBS/R 注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为NBS，即仅由N，B，S和四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 有效值： 、定义：让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一个周期内内产生的热量相等，把恒定电流的值叫做这个交变电流的有效值。 、正弦交流的有效值与峰值之间的关系 注意：以上只适用于正弦交流的有效值和峰值之间的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I。 、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。 、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 峰值、有效值、平均值在应用上的区别。 a、峰值是交流变化中的某一最大值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。若对含电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值。 b、交流的有效值是按产生等效的热的方法来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的。而平均值是由公式确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的。如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小不为零，而一周期内的平均电动势却为零。在计算交流通过电阻产生的热功率时，只能用有效值。在实际应用中，交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值，交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是 值，解题中，若题示不加特别说明，提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。C、在计算通过导体的电量时，用平均值。 3、 相位：师生互动,共同找到各个物理量,分析类比之间的区别和联系活动3拓展练习例1、试写出我国生活用电的规律表达式？学生 ：V 解析：生活用电的有效值U=220V，频率f=50Hz，所以V，Hz。又表达式可得 。 例2 、如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值?解析：交变电流一个周期内产生的热量恒定电流的热量： 由有效值定义知： 解得： A例3、图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。解析：(1) （2）拓展：在交流电路中，计算交流的发热功率及热量必须用有效值。另外，交流电表的读数也为有效值。但在计算流过电路中的电量时用电流平均值计算，即：。拓展练习,深化知识教学评价可评价的学习要素：1.在活动1中学生已学知识的掌握程度评价方法：教师评价评价指标：能否准确回答老师提出的几个问题。2.活动2中学生对频率、周期和有效值的理解。评价方法：教师评价和学生互评评价指标：（1）是否正确掌握频率和周期的物理意义；（2）能否掌握频率周期的关系；（3）能否利用有效值的物理意义来对常见的问题如功率、热量等关系进行分析。3.在活动3中学生对拓展练习部分的练习情况评价方法：教师评价和学生互评评价指标：(1)能否正确写出生活用电的表达