高中物理 5.2《描述交變電流的物理量》學(xué)案 新人教版選修3-2

1、5.2描述交變電流的物理量一、素質(zhì)教育目標(biāo)(一)知識(shí)學(xué)習(xí)點(diǎn)1復(fù)習(xí)上節(jié)課知識(shí)，并推出m=BS mNBS2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(huì)應(yīng)用正弦式交變電流有效值公式對(duì)純電阻電路的電壓、電流進(jìn)行有關(guān)計(jì)算4能利用有效值定義計(jì)算某些交變電流的有效值(二)能力訓(xùn)練點(diǎn)1培養(yǎng)自己閱讀、理解及自學(xué)能力。2培養(yǎng)自己將知識(shí)進(jìn)行類比、遷移的能力。3使自己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)自己應(yīng)用數(shù)學(xué)工具處理解決物理問題的能力。5訓(xùn)練自己由特殊到一般的歸納、演繹思維能力。6努力培養(yǎng)自己的實(shí)際動(dòng)手操作能力。(三)德育滲透點(diǎn)1由用電器銘牌，可介紹我國

2、近幾年的經(jīng)濟(jì)騰飛，激發(fā)自己愛國精神和為建設(shè)祖國發(fā)奮學(xué)習(xí)的精神。2讓自己生體會(huì)對(duì)稱美。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)及解決辦法1交變電流有效值概念既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)，通過計(jì)算特殊形式的交變電流的有效值來體會(huì)和掌握它的定義2交變電流瞬時(shí)值確定使學(xué)生感到困難，通過例題分析使自己學(xué)會(huì)借助數(shù)學(xué)工具處理解決物理問題的能力三、課時(shí)安排1課時(shí)四、用具準(zhǔn)備投影機(jī)、幻燈機(jī)、手搖發(fā)電機(jī)、導(dǎo)線若干、萬用電表(25只)燈泡“220V、100W”(25只)五、學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)1學(xué)生通過計(jì)算分析得出：矩形線框在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁感線的任一軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢mBS。2學(xué)生通過知識(shí)類比知道描述交變電流的周期性變化特點(diǎn)必須要引入

3、周期T、頻率f來表示變化的快慢。3通過演示實(shí)驗(yàn)觀察掌握瞬時(shí)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(duì)交流電圖象的認(rèn)識(shí)和有效值的理解。六、學(xué)習(xí)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(diǎn)、難點(diǎn)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(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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emsint IImsint(中性面開始計(jì)時(shí))i/A其中m2Bl1vl1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(diǎn)的直線)以角速若線框繞ab邊為

4、軸轉(zhuǎn)動(dòng)呢？mbtBl1 v1Bl1 l2BS若線框繞O1 O2軸(均垂直磁感線)轉(zhuǎn)動(dòng)呢？mBS啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生回答，矩形線框在勻強(qiáng)磁場中只要繞垂直磁感線的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢最大值為mBS若有n匝線框則mnBS矩形線框在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中，只有兩個(gè)時(shí)刻處在最大值，不同時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)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(shí)間不夠，mBS的推導(dǎo)放至習(xí)題課進(jìn)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(shí)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？T1/f，T秒(s)，f赫

5、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(弧度/秒)那它們間又有什么關(guān)系呢？T=2/ f/22/T2f=2n 交變電流不同時(shí)刻，瞬時(shí)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(shí)加熱相同時(shí)間燒開。即通過相同電阻在相同的時(shí)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(shí)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?cè)谕粫r(shí)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(gè)直流電的電流相等。有效值是交變電流一個(gè)非常重要的物理量，它根據(jù)電流熱效應(yīng)

6、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(shí)交代學(xué)生最大值、有效值、瞬時(shí)值的符號(hào)表示通常我們說的市電220V即為有效值請(qǐng)同學(xué)們用萬用電表測量學(xué)生電源交流輸出10V時(shí)，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(qǐng)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(shí)通過燈泡的電流強(qiáng)度并觀察燈泡亮度。請(qǐng)學(xué)生回答為什么燈泡幾乎不亮？強(qiáng)調(diào)凡是沒有說明時(shí)，所指的均為有效值各類交流電表所測的值也為有效值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

7、用交流電壓是200V，動(dòng)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(gè)別學(xué)生，及時(shí)糾正，并給出正確答案幻燈顯示1一電壓U10V的直流電通過電阻R，在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生熱量與一交流電通過電阻R/2時(shí)在同一時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量相同則該交流電壓的有效值為2請(qǐng)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(shí)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(shí)間可取半個(gè)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(gè)

8、周期無法體現(xiàn)出來。又由于它具有周期性特點(diǎn)，相同時(shí)間必須取周期整數(shù)倍，一般為了方便計(jì)算，只取一個(gè)周期便可以。師生共同完成以下步驟Q直=I2Rt2I2RQ交Q直50R2I2RI5A可以用這種方法去計(jì)算正弦式交變電流的有效值嗎？為什么？不可以?，F(xiàn)有知識(shí)無法求得交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量?；脽麸@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(shí)間發(fā)光？70.7V是什么電壓？ 該交流電壓最大值為多少？周期又為多少？交變電流的圖象如何？表達(dá)式如何？70.7V是有效值氖管會(huì)發(fā)光解 作出交變電流的U-t圖 UUmsint100sinl00t伏設(shè)電壓為70.7V對(duì)應(yīng)時(shí)刻為t1代入公式即70.7V100sin100t1t10.0025s由圖象對(duì)稱性知，氖管發(fā)光時(shí)間為t4(t1-0)0.01s(四)總結(jié)、擴(kuò)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？七、布置作業(yè) 求出下圖交變電壓的有效值八、知識(shí)要