集體備課 高中物理選修3-2第五章交流電

幻燈片1高中物理選修3-2第五章《交流電》教材分析與教學(xué)建議青島十七中高二物理集備組2007.9.26幻燈片2第五章交流電第五章交流電

交變電流

2描述交變電流的物理量

電感和電容對(duì)交變電流的影響

變壓器

電能的輸送

2007考試說明2007考試說明

1交變電流.交變電流的圖像Ⅰ

2正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值Ⅰ

3理想變壓器Ⅰ

4遠(yuǎn)距離輸電Ⅰ

幻燈片3一教學(xué)的思考1教學(xué)的難點(diǎn)2教學(xué)的重點(diǎn)3考試的熱點(diǎn)有效值的概念,遠(yuǎn)距離輸電過程的有關(guān)計(jì)算.交流電的變化規(guī)律及其應(yīng)用,理想變壓器的應(yīng)用.交流電的變化規(guī)律及其應(yīng)用.幻燈片4教學(xué)的時(shí)間安排第1單元§5.1交變電流（1學(xué)時(shí)）§5.2描述交變電流的物理量（1學(xué)時(shí)）習(xí)題課（1學(xué)時(shí)）第2單元§5.3電感和電容對(duì)交變電流的影響（1學(xué)時(shí)）第3單元§5.4變壓器（2學(xué)時(shí)）§5.5電能的輸送（1學(xué)時(shí)）幻燈片5二、教學(xué)設(shè)計(jì)思路及教學(xué)建議1、交變電流2、描述交變電流的物理量3、電感和電流對(duì)交變電流的影響4、變壓器5、電能的輸送幻燈片6第一節(jié)、交變電流教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1．使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。2．掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。3．理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。（二）過程與方法1．掌握描述物理量的三種基本方法（文字法、公式法、圖象法）。2．培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。3．培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過實(shí)驗(yàn)觀察，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，體會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的重要性重點(diǎn)：交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。難點(diǎn)：交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用?；脽羝?5.1交變電流一.交變電流的產(chǎn)生過程1.理論探究教材并沒有直接給出線圈在各個(gè)位置時(shí)電流的方向,而是以問題的方式引導(dǎo)學(xué)生自己分析.幻燈片8建議:將一個(gè)周期內(nèi)的四個(gè)位置和四個(gè)過程的電流大小、方向從中性面起依次以問題的形式展現(xiàn),讓學(xué)生對(duì)交變電流的產(chǎn)生過程有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)（1）圖5.1-3中，甲圖所示時(shí)刻線圈中電流為多大？在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？大小如何變化？到乙圖所示時(shí)刻，線圈中電流大小有何特點(diǎn)？（2）在線圈由乙轉(zhuǎn)到丙的過程中，AB中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？大小如何變化？到丙圖所示時(shí)刻，線圈中電流大小有何特點(diǎn)？幻燈片9（3）在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？大小如何變化？到丁圖所示時(shí)刻，線圈中電流大小有何特點(diǎn)？（4）在線圈由丁轉(zhuǎn)到甲的過程中，AB中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？大小如何變化？幻燈片102.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)幻燈片11(2)給出交流電和直流電的概念.(強(qiáng)調(diào)方向的區(qū)別)在課后的問題與練習(xí)中有兩道題用到Em==NBSω在課后的問題與練習(xí)中有兩道題用到Em==NBSω二.交變電流的變化規(guī)律教材中未對(duì)交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式作理論推導(dǎo)，建議在實(shí)際教學(xué)中對(duì)交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式進(jìn)行推導(dǎo)?；脽羝?21.中性面(1)定義:與磁感線垂直的平面。(2)強(qiáng)調(diào):①線圈處于中性面位置時(shí)，穿過線圈Φ最大，但I(xiàn)=0。②線圈越過中性面，線圈中感應(yīng)電流方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電流方向改變兩次?；脽羝?32．交變電流的變化規(guī)律(1)若線圈有N匝時(shí)，相當(dāng)于N個(gè)完全相同的電源串聯(lián)，e=NBL1L2ωsinωt，令Em=NBL1L2ω=NBSω=NΦmω，叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值，e叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律，電流的最I(lǐng)m=Em/(r+R)，電壓的瞬時(shí)值i=Imsinωt(3)根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時(shí)值U=Umsinωt?；脽羝?43.交流電的圖像電動(dòng)勢(shì)、電流與電壓的瞬時(shí)值與時(shí)間關(guān)系圖像此處可與Φ－t圖相比較．此處可與Φ－t圖相比較．幻燈片15三．幾種常見的交變電波形幻燈片16第二節(jié).描述交變電流的物理量（一）知識(shí)與技能1．理解什么是交變電流的峰值和有效值，知道它們之間的關(guān)系。2．理解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關(guān)系。知道我國生產(chǎn)和生活用電的周期（頻率）的大小。（二）過程與方法能應(yīng)用數(shù)學(xué)工具描述和分析處理物理問題。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀讓學(xué)生了解多種電器銘牌，介紹現(xiàn)代科技的突飛猛進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情重點(diǎn)：交變電流有效值概念。難點(diǎn)：交變電流有效值概念及計(jì)算?；脽羝?7一．周期和頻率：注意對(duì)轉(zhuǎn)速與頻率的理解二．交變電流的峰值（Em，Im，Um）交變電流的峰值是交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大數(shù)值，可以用來表示交變電流的電流或電壓變化幅度。電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的最大電壓，若電源電壓的最大值超過耐壓值，電容器可能被擊穿。但是交變電流的最大值不適于表示交變電流產(chǎn)生的效果，在實(shí)際中通常用有效值表示交變電流的大小?；脽羝?8問題情景幻燈片19三.有效值（E、I、U）１、定義：讓交變電流和直流電通過同樣的電阻，如果它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量相等，把直流電的值叫做交變電流的有效值。通常用大寫字母U、I、E表示有效值。2．正弦交流電有效值和最大值的關(guān)系［強(qiáng)調(diào)］（１）上面三式僅適用于正弦（或余弦）交流電．（２）各種使用交變電流的電器設(shè)備上所示值為有效值。（３）交變電流表（電壓表或電流表）所測(cè)值為有效值。（４）計(jì)算交變電流的功、功率、熱量等用有效值。（５）僅在熱效應(yīng)上等效，并非在所有方面都等效．幻燈片20注意區(qū)分交流電的“四值”１、最大值２、有效值３、平均值４、瞬時(shí)值幻燈片21第三節(jié).電感和電容對(duì)交變電流的影響（一）知識(shí)與技能1．理解為什么電感對(duì)交變電流有阻礙作用。2．知道用感抗來表示電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關(guān)。3．知道交變電流能通過電容器.知道為什么電容器對(duì)交變電流有阻礙作用。4．知道用容抗來表示電容對(duì)交變電流的阻礙作用的大小.知道容抗與哪些因素有關(guān)。（二）過程與方法1．培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的思維習(xí)慣。2．培養(yǎng)學(xué)生用學(xué)過的知識(shí)去理解、分析新問題的習(xí)慣。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生有志于把所學(xué)的物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去的學(xué)習(xí)習(xí)慣。重點(diǎn)1．電感、電容對(duì)交變電流的阻礙作用。2．感抗、容抗的物理意義。難點(diǎn)1．感抗的概念及影響感抗大小的因素。2．容抗概念及影響容抗大小的因素?；脽羝?2一．電感對(duì)交變電流的阻礙作用

［演示］電阻、電感對(duì)交、直流的影響。實(shí)驗(yàn)電路如下圖甲、乙所示：說明：由于電感線圈中通過交變電流時(shí)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流變化，對(duì)交變電流有阻礙作用.電感對(duì)交變電流阻礙作用大小用感抗來表示.線圈自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，感抗越大.幻燈片23１、感抗：電感對(duì)交流電的阻礙作用的大小２、影響感抗的因素：自感系數(shù)，交流電頻率。線圈自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，感抗越大。３、線圈的作用：線圈有“通直流、阻交流”或“通低頻，阻高頻”特征４、感抗的利用（1）低頻扼流圈自感系數(shù)很大。對(duì)低頻交變電流有很大的阻礙作用。即“通直流、阻交流”。（2）高頻扼流圈自感系數(shù)小。對(duì)低頻交變電流阻礙小，對(duì)高頻交變電流阻礙大。即“通低頻、阻高頻幻燈片24二、．交變電流能夠通過電容器

［演示］電容對(duì)交、直流的影響。

實(shí)驗(yàn)電路如圖所示：電容器交替進(jìn)行充電和放電，電路中就有了流，表現(xiàn)為交流通過了電容器?；脽羝?5三.電容器對(duì)交變電流的阻礙作用１、容抗：電容對(duì)交流電的阻礙作用的大小電容越大,在同樣電壓下電容器容納電荷越多，因此充放電的電流越大，容抗就越小；交變電流的頻率越高，充放電進(jìn)行得越快，充放電電流越大，容抗越小.電容越大,在同樣電壓下電容器容納電荷越多，因此充放電的電流越大，容抗就越?。唤蛔冸娏鞯念l率越高，充放電進(jìn)行得越快，充放電電流越大，容抗越小.２、影響容抗的因素：電容，交流電頻率。電容器的電容越大，交變電流頻率越高，容抗越?。?、電容器的作用：電容器具有“通交流、隔直流”“通高頻、阻低頻”的特點(diǎn)本節(jié)內(nèi)容不用做太多的應(yīng)用訓(xùn)練．本節(jié)內(nèi)容不用做太多的應(yīng)用訓(xùn)練．幻燈片26四.變壓器（一）知識(shí)與技能1．知道變壓器的構(gòu)造，了解變壓器的工作原理。2．理解理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系和電流與匝數(shù)的關(guān)系，能應(yīng)用它分析解決有關(guān)問題。（二）過程與方法在探究變壓比、電流比和匝數(shù)比的關(guān)系中培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理理想化模型分析問題、解決問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1．使學(xué)生體會(huì)到能量守恒定律是普遍適用的。2．培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。重點(diǎn)：探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。難點(diǎn)：探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系?；脽羝?7一.變壓器的原理用可拆變壓器向?qū)W生展示變壓器的構(gòu)造．用可拆變壓器向?qū)W生展示變壓器的構(gòu)造．１、構(gòu)造：變壓器就是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈構(gòu)成的。一個(gè)線圈跟電源連接，叫原線圈（初級(jí)線圈），另一個(gè)線圈跟負(fù)載連接，叫副線圈（次級(jí)線圈）。兩個(gè)線圈都是絕緣導(dǎo)線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。２、畫出變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)，如下圖示：幻燈片28３、變壓器的原理：互感現(xiàn)象時(shí)變壓器工作的基礎(chǔ)。通過互感現(xiàn)象，電源的能量可以從一個(gè)線圈傳輸給另一個(gè)線圈?；脽羝?9二、電壓與匝數(shù)的關(guān)系１、利用可拆變壓器，學(xué)生電源，多用電表，導(dǎo)線若干，探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系．注意事項(xiàng)：（1）連接好電路后，同組同學(xué)分別獨(dú)立檢查，然后由老師確認(rèn)，電路連接無誤才能接通電源。（2）注意人身安全。只能用低壓交流電源，可使用電源電壓為６V（3）使用多用電表交流電壓檔測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程測(cè)試，然后再用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量?；脽羝?0取U1＝6V實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456原線圈匝數(shù)n1n1n1n1n2n2n2副線圈匝數(shù)n2n1n12n1n2n22n2副線圈輸出電壓U2結(jié)論讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，歸納結(jié)論．讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，歸納結(jié)論．2．電壓與匝數(shù)的關(guān)系幻燈片31３、理想變壓器：沒有能量損失的變壓器叫做理想變壓器。只適用于理想變壓器。實(shí)際上變壓器的工作效率都很高，可近似當(dāng)成理想變壓器處理。三、理想變壓器原線圈的輸入功率與副線圈的輸出功率相等：P出=P入四、電流與匝數(shù)的關(guān)系理想變壓器只有一個(gè)副線圈，則原副線圈中的電流I1與I2，據(jù)P出=U2I2，P入=U1I1及P出=P入得：學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行理論探究．學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行理論探究．幻燈片32五．應(yīng)用思考一：升壓變壓器，n2＞n1，降壓變壓器，n2＜n1。升壓變壓器，I2<I1，降壓變壓器，I2>I1。思考二：在繞制升壓變壓器原副線圈時(shí)，副線圈導(dǎo)線應(yīng)比原線圈導(dǎo)線粗一些好，還是細(xì)一些好？降壓變壓器呢？因?yàn)樯龎鹤儔浩?，I2<I1，所以副線圈導(dǎo)線可以比原線圈導(dǎo)線細(xì)一些。降壓變壓器，I2>I1，所以副線圈導(dǎo)線要比原線圈導(dǎo)線粗一些。自學(xué)了解：電壓互感器和電流互感器的作用和原理幻燈片33第五節(jié).電能的輸送（一）知識(shí)與技能1．知道“便于遠(yuǎn)距離輸送”是電能的優(yōu)點(diǎn)，知道輸電過程。2．知道降低輸電損耗的兩個(gè)途徑，會(huì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電的有關(guān)計(jì)算．3．了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)和意義。（二）過程與方法通過思考、討論、閱讀，培養(yǎng)學(xué)生閱讀、分析、綜合和應(yīng)用能力（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1．培養(yǎng)學(xué)生遇到問題要認(rèn)真、全面分析的科學(xué)態(tài)度。2．介紹我國遠(yuǎn)距離輸電概況，激發(fā)學(xué)生投身祖國建設(shè)的熱情。重點(diǎn)：找出影響遠(yuǎn)距離輸電損失的因素，使學(xué)生理解高壓輸電可減少功率與電壓損失。難點(diǎn)：理解高壓輸電原理，區(qū)別導(dǎo)線上的輸電電壓U和損失電壓ΔU。幻燈片34一、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑根據(jù)功率損失的表達(dá)式ΔP=I2r可知，要減少輸電線上的功率損失，有兩種方法：其一是減小輸電線的電阻；其二是減小輸電電流。1.減小輸電線的電阻根據(jù)電阻定律電阻定律可知r=ρ，要減小輸電線的電阻r，可采用下述方法：①減小材料的電阻率ρ.銀的電阻率最小，但價(jià)格昂貴，目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線.②減小輸電線的長(zhǎng)度L不可行，因?yàn)橐ＷC輸電距離.③增加導(dǎo)線的橫截面積.近距離輸電可適當(dāng)增大橫截面積。對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電，若增加導(dǎo)線的橫截面積，不僅不經(jīng)濟(jì)，而且架線困難。2.減小輸電電流在輸電功率一定的條件下，根據(jù)P=UI可知，要減小輸電線中的電流I，必須提高輸電電壓U，這就是采用高壓輸電的道理?；脽羝?5３、兩種途徑比較在輸電電流一定的情況下，線路電阻減為原來的一半，線路中損耗的功率減為原來的１／２。在線路電阻一定的情況下，電壓提高一倍，線路中的電流減為一半，而損耗的功率減為原來的１／４?；脽羝?6二、遠(yuǎn)距離高壓輸電的原理１．遠(yuǎn)距離高壓輸電示意圖設(shè)發(fā)電機(jī)的輸