描述交变电流的物理量教案

1、5.2 描述交变电流的物理量一、教材分析选自选修 3-2 第 5.2 节?描述交变电流的物理量?内容。学习了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根底和前提。 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 。教材是这样来处理的：首先，学生应该能从数学角 度进一步认识交变电流的周期性； 然后， 通过有效值的分析和计算再一次体会等效代替法在 物理学科的应用；最后，通过一些拓展训练加深学生的理解。二、学情分析在这节课之前， 学生已经学习圆周运动知识时， 学生对周期性变化规

2、律已经有了初步的 认识，应充分利用已有的知识根底，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。应让学生通过定义细致区分其 物理意义上的差异，通过实例辨析其适用范围。三、教学目标1、知识与技能 .知道交变电流的周期和频率，以及它们与转子角速度3的关系。 . 知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值等及其关系。 . 知道我国供电线路交变电流的周期和频率。2 、过程与方法 . 用等效的方法得出描述交变电流的有效值。 . 学会观察实验，分析图象，由感性认识到

3、理性认识的思维方式。3、情感态度与价值观 . 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。 . 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。四、教学重点及难点重点：周期、频率的概念，有效值的概念和计算 难点：有效值的概念和计算五、教具 ：多媒体教学课件、 小灯泡、 手摇交流发电机模型、多媒体投影仪六、教学方法： 诱思探究教学法七、课型： 新授课八、教学过程、引入上节课 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。J|教师利用投影仪展示线圈转动的

4、截面图 其中线圈长ab h，宽ad匚角速度为师问如何描述线圈中交变电流的变化规律呢？生答、公式法：从中性面开始计时，12 e 2 B l1 Sin tEmSin t、图象法：如下列图师问试确定t 0 tl、t2、t3、t4时刻，图象坐标与线圈转动位置的对应关系？3生答t 0、如t2、t3、t4线圈转过的角度分别为：0、2 。2 2教师指出线圈转动一整圈，交变电流就完成一个周期性变化。这说明，线圈转动速度越快，交变电流周期性变化的越快。交变电流与恒定电流比拟具有不同的特点，用那些量来描述交变电流呢？、揭示与强化首先考虑用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？1、交变电流的周期和频率。交变电流跟别

5、的周期性过程一样，是用周期或频率来表示变化快慢的。1周期：我们把交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变电流的周期。周期用T表示，单位是s。2频率：交变电流在1s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率。频率用f表示，单位是Hz。113周期和频率的关系是：T 丄或f 丄fT说明 我国工农业生产和日常生活中用的交变电流周期是0.02S，频率是50Hz,电流方向每秒钟改变100次。 交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度有关。越大，周期越短、频率越高。演示实验把小灯泡接在手摇交流发电机模型的输出端。当转子的转速由小增大时，我们看到，小灯泡发光的闪烁频率也由小增大，当转子的转速大到一定程度

6、，由于交变电流的大小和方向变化太快，由于人眼存在视觉暂留的缘故，所以眼睛已不能分辨灯光的闪烁。这就是为什么照明电是交变电流，而电灯亮时看不见一闪一闪的原因。2、交变电流的峰值和有效值1交变电流峰值Im、Em Um：指交变电流各个参量一 个周期内所能到达的最大 值。表示交变电流的强弱或电压的上下。实际中需要考虑。例如：电容器接在交流电路中，应需要知道交变电压的最大值，电容器的额定电压应高于交变电压的最大值，否那么电容器有可能被击穿。2交变电流有效值I、E、U：思考与讨论如下列图的电流通过一个 R=1Q的电阻，它不是恒定电流。%2111 .0 0.20.5L1.d2"(a)、怎样计算通电

7、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，0 0.2S内，可看成电流大 小为1A的恒定电流，0.2S 0.5S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。那么交流电的热量：Q (i'ri |；Rg) 2(12 1 0.2 22 1 0.3) 2J 2.8Jb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：Q 2 Q 1I 2 Rt 2.8 JI / 2 .8 A 1 .7 A V11教师指出1有效值：抓三个相同让交流与恒定电流通过相同的电阻，

8、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。2正弦交流电有效值与最大值之间的关系E 二 E阻f旋二 Q707E级； U = Um/2 =0.707UmsI = Im/J5 = 0.707ra.说明 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表和交流电流表的 示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值。 交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的。引入有效值的的概念便于把处理 恒定电流的一些方法拓展到交流电中。、延伸例1、试写出我国生活用电的规律表达式？学生u 220 2Sin(100 t)V解析生活用电的有效值 U=220V频率f=5

9、0Hz，所以Um 220 2 V，2 f 100 Hz。又表达式u U m Sin t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？41/A4/2:IIII4»Illi°Jd/J » t/sr':;:32学生板演做题步骤，教师点评解析：交变电流一个周期内产生的热量Q112RT = -RT-I/RT2 2恒定电流的热量：q2I 2 R T由有效值定义知：Q1Q2解得：I5A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F上产生的功率之比。= IV2A 7 = 0.4s /l = 25HzZa = 5A 爲=04$= 25Hz2P甲:P 乙= li2R:l22R= 1l/122= 1:2、回归1. 周期或频率：表示交变电流变化的快慢。2. 有效值：表示交变电流的热效应。3.