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2019-2020年高中物理 2.3《表征交流電流的物理量》教案 粵教版選修3-2 一、素質(zhì)教育目標(biāo) (一)知識教學(xué)點 1．復(fù)習(xí)上節(jié)課知識，并推出εm=BωS εm＝NBωS 2．理解交變電流的周期、頻率含義，掌握它們相互間關(guān)系 3．理解交變電流有效值的意義，會應(yīng)用正弦式交變電流有效值公式對純電阻電路的電壓、電流進行有關(guān)計算 4．能利用有效值定義計算某些交變電流的有效值 (二)能力訓(xùn)練點 1．培養(yǎng)學(xué)生閱讀、理解及自學(xué)能力。 2．培養(yǎng)學(xué)生將知識進行類比、遷移的能力。 3．使學(xué)生理解如何建立新的物理概念而培養(yǎng)學(xué)生處理解決新問題能力。 4．培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具處理解決物理問題的能力。 5．訓(xùn)練學(xué)生由特殊到一般的歸納、演繹思維能力。 6．努力培養(yǎng)學(xué)生的實際動手操作能力。 (三)德育滲透點 1．由用電器銘牌，可介紹我國近幾年的經(jīng)濟騰飛，激發(fā)學(xué)生愛國精神和為建設(shè)祖國發(fā)奮學(xué)習(xí)的精神。 2．讓學(xué)生體會對稱美。 二、重點、難點、疑點及解決辦法 1．交變電流有效值概念既是重點又是難點，通過計算特殊形式的交變電流的有效值來體會和掌握它的定義 2．交變電流瞬時值確定使學(xué)生感到困難，通過例題分析使學(xué)生學(xué)會借助數(shù)學(xué)工具處理解決物理問題的能力 三、課時安排 1課時 四、教具準(zhǔn)備 投影機、幻燈機、手搖發(fā)電機、導(dǎo)線若干、萬用電表(25只) 燈泡“220V、100W”(25只) 五、學(xué)生活動設(shè)計 1．學(xué)生通過計算分析得出：矩形線框在勻強磁場中繞垂直磁感線的任一軸勻速轉(zhuǎn)動一周中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢εm＝BωS。 2．學(xué)生通過知識類比知道描述交變電流的周期性變化特點必須要引入周期T、頻率f來表示變化的快慢。 3．通過演示實驗觀察掌握瞬時值、最大值、有效值概念。 4．學(xué)生通過再次使用萬用電表，熟練基本儀器的使用和正確讀數(shù)。 5．通過練習(xí)鞏固加深對交流電圖象的認(rèn)識和有效值的理解。 六、教學(xué)步驟 (一)明確目標(biāo) 掌握描述交變電流的各物理量的內(nèi)涵和外延 (二)重點、難點的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程 復(fù)習(xí)引入 通過上節(jié)課學(xué)習(xí)，我們知道矩形線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，線框中產(chǎn)生了正弦式交流電。我們是怎樣描述交變電流的變化規(guī)律呢？公式法e＝εmsinωt I＝Imsinωt(中性面開始計時)i/A 其中εm＝2Bl1v l1為切割邊ab、cd長度。 而v則是ab邊繞O軸(O軸為過bc邊、ad邊中點的直線)以ω角速 若線框繞ab邊為軸轉(zhuǎn)動呢？ εm＝εbt＝Bl1 v1＝Bl1 ωl2＝BωS 若線框繞O1 O2軸(均垂直磁感線)轉(zhuǎn)動呢？ εm＝BωS 啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生回答，矩形線框在勻強磁場中只要繞垂直磁感線的軸轉(zhuǎn)動，線框中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢最大值為εm＝BωS若有n匝線框則εm＝nBωS 矩形線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動一周過程中，只有兩個時刻處在最大值，不同時刻感應(yīng)電動勢瞬時值不同。顯然交變電流是較為復(fù)雜的，那用什么物理量來描述交變電流呢？ (若時間不夠，εm＝BωS的推導(dǎo)放至習(xí)題課進行) 新課教學(xué) 交變電流是周期性變化的，用什么來描述周期性變化的快慢呢？ 周期(T)——交流電完成一次周期性變化所需時間 頻率(f)——1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù) 它們關(guān)系如何？各自單位？ T＝1/f，T秒(s)，f赫茲(Hz) 描述交變電流變化快慢的物理量除周期，頻率外，還有什么物理量？ 轉(zhuǎn)速n(轉(zhuǎn)/秒)，角速度ω(弧度/秒) 那它們間又有什么關(guān)系呢？ T=2π/ω f＝ω/2πω＝2π/T＝2πf=2πn 交變電流不同時刻，瞬時值不同，但我們用什么來表示交變電流平均的效果呢？ 如果初溫相同，同時加熱相同時間燒開。 即通過相同電阻在相同的時間里甲圖直流電與乙圖交變電流產(chǎn)生了相同熱量，我們把此時直流電壓稱為交變電流電壓的有效值。 那如何定義交變電流的電流有效值呢？ 有效值定義——讓交流電和直流電通過同樣阻值的電阻，如果它們在同一時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等。這一交流電的電流有效值就跟這個直流電的電流相等。 有效值是交變電流一個非常重要的物理量，它根據(jù)電流熱效應(yīng)來定義，電流產(chǎn)生的平均效果。 正弦式交變電流的有效值與最大值間有什么關(guān)系呢？ 同時交代學(xué)生最大值、有效值、瞬時值的符號表示 通常我們說的市電220V即為有效值 請同學(xué)們用萬用電表測量學(xué)生電源交流輸出10V時，交流電壓表的讀數(shù)。 教師提示注意選檔、量程、正確讀數(shù)等問題。 請同學(xué)們將“220V、100W”燈泡接至學(xué)生電源交流10V輸出的兩端，測出此時通過燈泡的電流強度并觀察燈泡亮度。請學(xué)生回答為什么燈泡幾乎不亮？ 強調(diào)①凡是沒有說明時，所指的均為有效值 ②各類交流電表所測的值也為有效值 ③各類用電器銘牌所示值也為有效值 幻燈顯示 1．某用電器兩端允許加的最大直流電壓是100V，能否把它接在交流電壓100V電路里？為什么？ 2．照明用交流電壓是200V，動力提供線路的電壓是380V，它們的有效值、最大值各是多少？若用電壓測得，測得值各是多大？ 提問個別學(xué)生，及時糾正，并給出正確答案 幻燈顯示 1．一電壓U＝10V的直流電通過電阻R，在時間t內(nèi)產(chǎn)生熱量與一交流電通過電阻R/2時在同一時間內(nèi)產(chǎn)生熱量相同則該交流電壓的有效值為 2．請寫出下列各圖的周期、頻率、最大值、有效值。 甲乙兩圖有效值相同，說明正弦式交變電流的有效值與最大值的關(guān)系與頻率無關(guān)。學(xué)生求解丙圖的有效值時遇到了問題。 交變電流有效值是表示交變電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)的平均效果，就是平均值嗎？ 我們應(yīng)該從有效值的定義入手，相同時間可取半個周期嗎？為什么？ 有效值表示交變電流產(chǎn)生平均效果，用半個周期無法體現(xiàn)出來。又由于它具有周期性特點，相同時間必須取周期整數(shù)倍，一般為了方便計算，只取一個周期便可以。 師生共同完成以下步驟 Q直=I2Rt＝2I2R Q交＝Q直 50R＝2I2R I＝5A 可以用這種方法去計算正弦式交變電流的有效值嗎？為什么？ 不可以?，F(xiàn)有知識無法求得交變電流在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量。 幻燈顯示 5．試電筆上的氖管，起輝電壓86.6V，若將其接在電壓為70.7V頻率為50Hz的交流電路，氖管能發(fā)光嗎？在1秒內(nèi)有多少時間發(fā)光？ ①70.7V是什么電壓？ 該交流電壓最大值為多少？周期又為多少？ ②交變電流的圖象如何？表達式如何？ 70.7V是有效值 氖管會發(fā)光 解　 作出交變電流的U-t圖 U＝Umsinωt＝100sinl00πt伏 設(shè)電壓為70.7V對應(yīng)時刻為t1代入公式即 70.7V＝100sin100πt1 t1＝0.0025s 由圖象對稱性知，氖管發(fā)光時間為Δt＝4(t1-0)＝0.01s (四)總結(jié)、擴展 1．全面詳細(xì)描述交變電流的公式和圖像、最大值、有效值、周期、頻率等物理量是描述交變電流某一方面的特性的。 2．由圖象和公式均可求出最大值、周期、有效值、頻率等物理量。反之，由最大值、周期等也可求出交變電流的公式及圖象。 3．思考題 這種圖象的交變電壓有效值能求嗎？ 八、板書設(shè)計 第二節(jié)表征交變電流的物理量 1．表征文變電流變化快慢物理量 周期T(s)頻率(Hz) 角速度ω(弧度/秒)轉(zhuǎn)速n(轉(zhuǎn)/秒) 2．表征交變電流大小物理量 瞬時值 e i u 最大值εm Im Um 有效值ε I U 有效值 讓交流電和直流電在相同的時間內(nèi) 通過相同的電阻產(chǎn)生相同的熱量