《描述交变电流的物理量》名师教案

1/4§5.2《描述交变电流的物理量》教学设计内蒙古阿拉善左旗高级中学冯军民设计思想：学生在第一次接触描述交流电的物理量。为了让学生更好地体验科学探究的方法和过程，发展自主学习能力，培养良好的思维品质，本节课的教学采用如下教学流程：答案猜想、提出问题、通过自己阅读课本和听教师讲授得出结论。教学过程中注重教师的“导”和“参与”，适时、适度地参与学生的研究活动。核心素养：通过《描述交变电流的物理量》的学习过程，培养学生运用类比、迁移的科学方法分析新问题的意识和能力；培养学生关注日常生活中的物理现象，养成善于观察和思考的好习惯。教学目标：1．理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。2．理解什么是交变电流的峰值和有效值，知道它们之间的关系，会应用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算。知道电器上标注的、电表测量的和通常所说的电压、电流为有效值．3．能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值。教学重点：交变电流有效值概念。教学难点：交变电流有效值概念及计算。教学过程：教师活动学生活动设计意图课前：登陆优教平台，发送预习任务。及时查看优教平台上学生反馈的预习情况。（优教提示：请登陆优教平台，发送本节预习任务）按时完成预习任务。发现薄弱点，针对性教学。[知识回顾]矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，在线圈中产生了正弦交变电流。如何描述交变电流的变化规律呢？1.可以用公式法描述。2.可以用图像描述（在黑板上画出交流电的图象）交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，只用电压、电流描述不全面。这节课我们学习表征正弦交变电流的物理量。回顾上节课的知识，回答问题。回忆情境，导入新课,同时培养学生养成课下复习的习惯。[提问]通过上节课的学习，你们觉得要想更准确的描述交流电，应该有哪些物理量？[进行新课]一．周期和频率请同学们阅读教材，回答下列问题：1.什么叫交变电流的周期？2.什么叫交变电流的频率？3.它们之间的关系是什么？4.我国生产和生活使用的交流电的周期和频率分别是多少？交变电流完成一次周期性的变化所用的时间，叫做交变电流的周期，用T表示，单位是秒。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，用f表示，单位赫兹（Hz）。T=1/f一个完整的正弦函数图像对应的时间拓展：(1)交变电流的周期和频率的物理意义是什么？(2)描述交变电流的周期与线圈转动的周期有什么关系？(3)打点计时器是常用的实验器材，它为什么每隔0.02s打一个点？(4)交变电流的周期和频率与交流发电机转子转动的角频率ω有什么关系？(5)从图象中如何找到周期？练习1：试计算下图中的交变电流的周期和频率二．交变电流的峰值（Em，Im，Um）和有效值（E，I，U）1．峰值（Em，Im，Um）交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值。对应着图找到峰值。(图见课件)课件展示电容器图片，让学生明确电容器上的耐压值，提出问题：把正弦交变电流接到电容器上时，我们通常会关心交变电流的电压是否超过电容器所能承受的电压．你认为是要考虑正弦交变电流的最大值还是有效值？[分析]电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压，若电源电压的最大值超过耐压值，电容器可能被击穿。但是交变电流的最大值不适于表示交变电流产生的效果，在实际中通常用有效值表示交变电流的大小。[思考与讨论]学生阅读课本的“思考与讨论”，课件展示问题：①怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量？②如果有一个恒定电流通过这个电阻R，也能在1是内产生同样的热量，这个电流多大？0～0.2s、0.2～0.5s、0.5～0.8s、0.8～1s这四个阶段电流大小不变化，分别计算出热量，然后加起来。由Q=I2Rt，解得Q1=0.2J；Q2=1.2J；Q3=1.2J；Q4=0.2J。所以，1s内电阻R中产生的热量为Q=2.8J。由Q=I2Rt，解得I=1.67A。强调：它们的电流热效应相同，即等效。2．有效值（E、I、U）让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果在交流的一个周期内产生热量相等，把直流电的值叫做交变电流的有效值。通常用大写字母U、I、E表示有效值。[提问]有效值定义中关键点是什么？正弦交变电流的最大值与有效值有以下关系：E=Em/2=0.707Em；I=Im/2=0.707Im；U=Um/2=0.707Um（优教提示：请打开素材“视频演示：交流电的有效值”）强调：（1）各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值。（2）交变电流表（电压表或电流表）所测值为有效值。（3）计算交变电流的功、功率、热量等用有效值。（4）凡没有特别说明的交变电流的数值，都指有效值。学生大胆的猜想，自己说出心中的答案学生读书，通过读书找出这些问题的答案。学生作答：(1)交变电流的周期与线圈转动的周期相等；(2)打点计时器使用的电源是周期为0.02s的交流电源；(3)角频率ω与周期和频率关系同圆周运动中角速度与周期和频率关系一样ω=2π/T=2πf=2πn。学生练习学生按自己的想法回答叫一个学生上黑板解题，其他学生练习本上解答。学生明确：三个相同，即：电阻相同，时间相同，产生热量相同。听讲锻炼学生归纳总结的能力培养学生的自学能力，提高学生自己从书中找答案的意识培养学生的表达能力培养学生从图中获取信息的能力提出问题引发学生思考合理的联系已经学过的知识，培养学生的知识迁移能力。提出等效的概念，引出有效值【例】求如下图所示的交变电流的有效值教师总结方法：1、明确周期；2、分段计算热量及总热量；3、利用有效值概念求有效值。练习2：表示交变电流随时间变化图象如图所示，则交变电流有效值为（B）A．52AB．5AC．3.52AD．3.5A时间允许再补充一些练习，详见后面的附页。总结提问：(1)电压表的读数为什么值？(2)求电荷量用什么值？(3)求焦耳热用什么值？(4)求线圈从中性面转过60°时的电流用什么值？(5)电容器能否安全工作要看什么值？到目前为止我们学习描述交变电流大小的物理量都有哪些？做习题学生作答：有效值平均值有效值瞬时值峰值进一步理解有效值的定义。使学生会活学活用所学到的知识通过比较提问，使学生学过的知识形成网络。小结本节课主要学习了以下几个问题：1．描述交变电流变化快慢的物理量有哪些？相互关系是什么？2．描述交变电流大小的物理量有哪些？如何区分它们？。3．正弦式交变电流最大值与有效值的关系，如何计算一些特殊的非正弦式交变电流的有效值。E=Em/2；I=Im/2；U=Um/2课堂训练（优教提示：打开优教配套习题，使用互动答题卡，更快更便捷地掌握学生的学习情况）作业1．课本课后“问题与练习”第1—5题。2．阅读课本第36页“相位”内容。板书设计一、描述交变电流变化快慢的物理量1．周期：用T表示，单位是秒。2．频率：用f表示，单位是赫兹（Hz）。3．相互关系：.T=1/f；ω=2π/T=2πf=2πn二．描述交变电流大小的物理量1．峰值（Em，Im，