描述交變電流的物理量教案

1、5.2 描述交變電流的物理量一、教材分析選自選修 3-2 第 5.2 節(jié)?描述交變電流的物理量?內(nèi)容。學(xué)習(xí)了交變電流的產(chǎn)生原理， 對(duì)交變電流的定量描述問(wèn)題進(jìn)一步學(xué)習(xí)， 以利用這些物理量描述交變電流的變化規(guī)律， 是研 究交變電流變化規(guī)律的根底和前提。 課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)內(nèi)容的要求是 “能用函數(shù)表達(dá)式和圖像 描述交變電流，測(cè)算其峰值和有效值 。教材是這樣來(lái)處理的：首先，學(xué)生應(yīng)該能從數(shù)學(xué)角 度進(jìn)一步認(rèn)識(shí)交變電流的周期性； 然后， 通過(guò)有效值的分析和計(jì)算再一次體會(huì)等效代替法在 物理學(xué)科的應(yīng)用；最后，通過(guò)一些拓展訓(xùn)練加深學(xué)生的理解。二、學(xué)情分析在這節(jié)課之前， 學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)時(shí)， 學(xué)生對(duì)周期性變化規(guī)

2、律已經(jīng)有了初步的 認(rèn)識(shí)，應(yīng)充分利用已有的知識(shí)根底，另外，他們對(duì)交變電流的周期、頻率、角頻率線圈轉(zhuǎn) 動(dòng)的角速度 與勻速圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)物理量的聯(lián)系也有了一定的了解。 但是，對(duì)交變電流的 “四 值的物理意義容易混淆， “四值的應(yīng)用更容易張冠李戴。應(yīng)讓學(xué)生通過(guò)定義細(xì)致區(qū)分其 物理意義上的差異，通過(guò)實(shí)例辨析其適用范圍。三、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能 .知道交變電流的周期和頻率，以及它們與轉(zhuǎn)子角速度3的關(guān)系。 . 知道交變電流和電壓的最大值、瞬時(shí)值、有效值等及其關(guān)系。 . 知道我國(guó)供電線路交變電流的周期和頻率。2 、過(guò)程與方法 . 用等效的方法得出描述交變電流的有效值。 . 學(xué)會(huì)觀察實(shí)驗(yàn)，分析圖象，由感性認(rèn)識(shí)到

3、理性認(rèn)識(shí)的思維方式。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀 . 通過(guò)對(duì)描述交變電流的物理量的學(xué)習(xí)，體會(huì)描述復(fù)雜事物的復(fù)雜性，樹(shù)立科學(xué)、 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)事物的態(tài)度。 . 聯(lián)系日常生活中的交變電流知識(shí)， 培養(yǎng)學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)際的 意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問(wèn)題。四、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：周期、頻率的概念，有效值的概念和計(jì)算 難點(diǎn)：有效值的概念和計(jì)算五、教具 ：多媒體教學(xué)課件、 小燈泡、 手搖交流發(fā)電機(jī)模型、多媒體投影儀六、教學(xué)方法： 誘思探究教學(xué)法七、課型： 新授課八、教學(xué)過(guò)程、引入上節(jié)課 我們研究了矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中會(huì)產(chǎn)生正弦交流電。J|教師利用投影儀展示線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的

4、截面圖 其中線圈長(zhǎng)ab h，寬ad匚角速度為師問(wèn)如何描述線圈中交變電流的變化規(guī)律呢？生答、公式法：從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，12 e 2 B l1 Sin tEmSin t、圖象法：如下列圖師問(wèn)試確定t 0 tl、t2、t3、t4時(shí)刻，圖象坐標(biāo)與線圈轉(zhuǎn)動(dòng)位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系？3生答t 0、如t2、t3、t4線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度分別為：0、2 。2 2教師指出線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一整圈，交變電流就完成一個(gè)周期性變化。這說(shuō)明，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)速度越快，交變電流周期性變化的越快。交變電流與恒定電流比擬具有不同的特點(diǎn)，用那些量來(lái)描述交變電流呢？、揭示與強(qiáng)化首先考慮用什么物理量來(lái)描述交變電流變化的快慢呢？1、交變電流的周期和頻率。交變電流跟別

5、的周期性過(guò)程一樣，是用周期或頻率來(lái)表示變化快慢的。1周期：我們把交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間，叫做交變電流的周期。周期用T表示，單位是s。2頻率：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫做交變電流的頻率。頻率用f表示，單位是Hz。113周期和頻率的關(guān)系是：T 丄或f 丄fT說(shuō)明 我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中用的交變電流周期是0.02S，頻率是50Hz,電流方向每秒鐘改變100次。 交變電流的周期和頻率跟發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度有關(guān)。越大，周期越短、頻率越高。演示實(shí)驗(yàn)把小燈泡接在手搖交流發(fā)電機(jī)模型的輸出端。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由小增大時(shí)，我們看到，小燈泡發(fā)光的閃爍頻率也由小增大，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大到一定程度

6、，由于交變電流的大小和方向變化太快，由于人眼存在視覺(jué)暫留的緣故，所以眼睛已不能分辨燈光的閃爍。這就是為什么照明電是交變電流，而電燈亮?xí)r看不見(jiàn)一閃一閃的原因。2、交變電流的峰值和有效值1交變電流峰值Im、Em Um：指交變電流各個(gè)參量一 個(gè)周期內(nèi)所能到達(dá)的最大 值。表示交變電流的強(qiáng)弱或電壓的上下。實(shí)際中需要考慮。例如：電容器接在交流電路中，應(yīng)需要知道交變電壓的最大值，電容器的額定電壓應(yīng)高于交變電壓的最大值，否那么電容器有可能被擊穿。2交變電流有效值I、E、U：思考與討論如下列圖的電流通過(guò)一個(gè) R=1Q的電阻，它不是恒定電流。%2111 .0 0.20.5L1.d2"(a)、怎樣計(jì)算通電

7、1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量？解析：圖象反映 的交變電流可以分為4段。前半個(gè)周期中，0 0.2S內(nèi)，可看成電流大 小為1A的恒定電流，0.2S 0.5S內(nèi)，可看成電流大小為 2A的恒定電流.后半個(gè)周期的電流與 前半個(gè)周期方向相反，但產(chǎn)生熱量相同。那么交流電的熱量：Q (i'ri |；Rg) 2(12 1 0.2 22 1 0.3) 2J 2.8Jb如果有一個(gè)大小、方向都不變的恒定電流通過(guò)電阻R,也能在1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個(gè)電流是多大？恒定電流的熱量：Q 2 Q 1I 2 Rt 2.8 JI / 2 .8 A 1 .7 A V11教師指出1有效值：抓三個(gè)相同讓交流與恒定電流通過(guò)相同的電阻，

8、如果它們?cè)谝粋€(gè)周期內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，把恒定電流的值叫做這個(gè)交變電流的有效值。2正弦交流電有效值與最大值之間的關(guān)系E 二 E阻f旋二 Q707E級(jí)； U = Um/2 =0.707UmsI = Im/J5 = 0.707ra.說(shuō)明 交流用電設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定電流是有效值；交流電壓表和交流電流表的 示數(shù)是有效值；交變電流的數(shù)值在無(wú)特別說(shuō)明時(shí)都是指有效值。 交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)規(guī)定的。引入有效值的的概念便于把處理 恒定電流的一些方法拓展到交流電中。、延伸例1、試寫出我國(guó)生活用電的規(guī)律表達(dá)式？學(xué)生u 220 2Sin(100 t)V解析生活用電的有效值 U=220V頻率f=5

9、0Hz，所以Um 220 2 V，2 f 100 Hz。又表達(dá)式u U m Sin t可得。例2、如圖表示一交流的電流隨時(shí)間變化的圖像，求該電流的有效值？41/A4/2:IIII4»Illi°Jd/J » t/sr':;:32學(xué)生板演做題步驟，教師點(diǎn)評(píng)解析：交變電流一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q112RT = -RT-I/RT2 2恒定電流的熱量：q2I 2 R T由有效值定義知：Q1Q2解得：I5A例3、圖中兩交變電流通過(guò)相同的電阻 R。求：1分別寫出它們的有效值、周期 和頻率。2計(jì)算它們?cè)贔上產(chǎn)生的功率之比。= IV2A 7 = 0.4s /l = 25HzZa = 5A 爲(wèi)=04$= 25Hz2P甲:P 乙= li2R:l22R= 1l/122= 1:2、回歸1. 周期或頻率：表示交變電流變化的快慢。2. 有效值：表示交變電流的熱效應(yīng)。3.