說教材9-《交流電》-唐亞瑜

第五章交變電流

吳忠中學(xué)唐亞瑜選修3-2說課內(nèi)容：1、課標(biāo)要求2、教材分析3、教法建議一、課標(biāo)要求：（一）內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)

1、知道交變電流，能用函數(shù)表達(dá)式和圖象描述交變電流。

2、通過實(shí)驗(yàn)，了解電容器和電感器對(duì)交變電流的導(dǎo)通和阻礙作用。

3、通過實(shí)驗(yàn)，探究變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系。

4、了解從變電站到住宅的輸電過程，知道遠(yuǎn)距離輸電時(shí)應(yīng)用高電壓的道理。（二）技能與方法

1．掌握描述物理規(guī)律的基本方法——文字法、公式法、圖象法

2．培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、空間想象能力、動(dòng)手能力、立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖進(jìn)行處理問題的能力。

3．注重培養(yǎng)學(xué)生的“猜想與假設(shè)”的科學(xué)探究能力。

（三）價(jià)值觀培養(yǎng)

1、培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)困難勇于探索的勇氣。

2、引導(dǎo)學(xué)生討論探究的方案，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，讓學(xué)生自己從實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論，體驗(yàn)探索的快樂、成功的喜悅、增強(qiáng)學(xué)習(xí)的樂趣。

3、聯(lián)系實(shí)際而有趣的問題，因?yàn)榇鸢傅牟晃ㄒ?，結(jié)論的開放性，有利于學(xué)生發(fā)揮想象，大膽猜想和探究，有利于張揚(yáng)學(xué)生個(gè)性，激勵(lì)和開啟學(xué)生的好奇心和探索欲。4、新教材設(shè)計(jì)了一個(gè)“思考與討論”，以問題串的形式把減小輸電損耗的思維過程分解成若干小問題，引導(dǎo)學(xué)生一個(gè)一個(gè)地解決。這是為改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式所做的一個(gè)努力,體現(xiàn)了新課程的理念.

5.提高學(xué)生的綜合分析能力和聯(lián)系實(shí)際解決問題的能力?！督蛔冸娏鳌犯攀?/p>

本章的知識(shí)是前一章《電磁感應(yīng)》知識(shí)的具體應(yīng)用，也是《恒定電流》內(nèi)容的進(jìn)一步擴(kuò)展。概念多，空間關(guān)系復(fù)雜，推理能力和數(shù)學(xué)能力要求比較高，與生活實(shí)踐緊密聯(lián)系。教材的編寫突出了3個(gè)特點(diǎn)（意圖）:

注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)：

關(guān)于交變電流的產(chǎn)生，教材并沒有直接給出線圈在各個(gè)位置時(shí)的電流方向，而是以問題的形式引導(dǎo)學(xué)生自己分析。又如：《探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系》中的“P40頁的實(shí)驗(yàn)也許……也許……”體現(xiàn)了猜想與假設(shè)的探究要素：注意將直流與交變電流的特點(diǎn)進(jìn)行比較:

比較不僅加深學(xué)生對(duì)交變電流和直流電的理解，也避免對(duì)事物絕對(duì)化的片面理解。重視與實(shí)際生活的聯(lián)系：以提高學(xué)生的綜合分析能力和聯(lián)系實(shí)際解決問題能力。二、教材分析：教學(xué)的時(shí)間安排（8課時(shí)）§5.1交變電流（1課時(shí)）§5.2描述交變電流的物理量（2課時(shí)）§5.3電感和電容對(duì)交變電流的影響（1課時(shí)）§5.4變壓器（1課時(shí)）§5.5電能的輸送（1課時(shí)）

習(xí)題課（1課時(shí)）單元測(cè)試（1課時(shí)）單元化分:

本章共有五節(jié)可以分為三個(gè)大的部分：第一部分：包括第1、2兩節(jié)，介紹正弦交流電的產(chǎn)生和描述；第二部分：為第3節(jié)，討論的是在簡(jiǎn)單的交流電中，電感、電容元件對(duì)交流電路的影響；第三部分：包括第4、5節(jié)。了解在生活和生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的變壓器的原理，及其在電能是送中所起的作用。

本章重點(diǎn)：

正弦交流電的產(chǎn)生原理分析正弦交流電的描述，交流電有效值的意義變壓器工作原理及原副線圈電壓、功率、電流的關(guān)系本章難點(diǎn)：

交變電流的變化規(guī)律及應(yīng)用和有效值意義

知識(shí)結(jié)構(gòu)圖：有效值I=Im/對(duì)比認(rèn)知交、直流電的概念交流電

的產(chǎn)生觀察思考交流電的

變化規(guī)律交變電流教學(xué)流程綜合應(yīng)用實(shí)際的交流發(fā)電機(jī)分析推導(dǎo)NSadbl1l2內(nèi)容要求說明64．交流發(fā)電機(jī)及其產(chǎn)生正弦式電流的原理．正弦式電流的圖像和三角函數(shù)表達(dá)．最大值與有效值．周期與頻率65．電阻、電感和電容對(duì)交變電流的作用66．變壓器的原理．原、副線圈電壓、電流的關(guān)系67．電能的輸送ⅡⅠⅠⅠ只要求討論單相理想變壓器交變電流的高考要求§5.1交變電流

教學(xué)目標(biāo)：（1）會(huì)觀察電流（或電壓）的波形圖，理解交變電流、直流的概念。（2）分析線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周中電動(dòng)勢(shì)與電流方向的變化，能對(duì)交變電流的產(chǎn)生有比較清楚的了解，具有應(yīng)用基本原理解決新情景下問題的能力。（3）知道交變電流的變化規(guī)律及方法，知道交變電流的峰值、瞬時(shí)值的物理含義。重點(diǎn)、難點(diǎn)：交變電流的變化規(guī)律教法建議：

▲新教材通過<演示>和<做一做>很自然地引入交流的概念。

▲先學(xué)什么是交變電流，而后再學(xué)它是怎樣產(chǎn)生的。

▲定性分析交變電流產(chǎn)生時(shí)，注意邊演示、邊講解、邊討論，注意展示思維過程：

1.在圖5.1-3中，在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，AB邊中電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？

2.在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB邊中的電流向哪個(gè)方向流動(dòng)？

3.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大？

4.大致畫出通過電流表的電流隨時(shí)間變化的曲線，從E流向F的電流記為正，反之為負(fù)。在橫坐標(biāo)上標(biāo)出線圈到達(dá)甲、乙、丙、丁幾個(gè)位置時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。adadadadad中性面advωtωt線圈從中性面開始以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t

線圈與中性面的夾角多大？ab邊的速度多大？ab邊的速度與磁場(chǎng)方向的夾角?ab邊垂直磁場(chǎng)方向的速度多大?ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?一匝線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?N匝線圈的電動(dòng)勢(shì)多大?線圈從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式？電動(dòng)勢(shì)最大時(shí)線圈在哪個(gè)位置？此位置時(shí)線圈的磁通量變化率多大？中性面位置時(shí)線圈的磁通量變化率多大？adadadadadeoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦交變電流e=EmsinωteoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt§5.2描述交變電流的物理量描述交流電的

常用物理量峰值瞬時(shí)值周期頻率有效值

§5.2描述交變電流的物理量教學(xué)目標(biāo)：（1）知道交變電流的周期、頻率的含義，以及它們之間的相互關(guān)系知道我國(guó)生產(chǎn)和生活用電的周期（頻率）大小。（2）知道交變電流的峰值和有效值的意義，能利用有效值定義計(jì)算某些交變電流的有效值。（3）會(huì)運(yùn)用正弦交流電有效值公式進(jìn)行計(jì)算（4）具有運(yùn)用類比、遷移的科學(xué)方法分析新問題的意識(shí)和能力重點(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。

▲引入有效值概念的思路與過去相同，不同的是在此之前給出了一個(gè)“思考與討論”。交流電有效值的引入

交流電的熱效果和直流電相同我的電流是恒定的3A我10分鐘把水燒開我10分鐘也把水燒開！我的電流是變化的我的電流有效值也是3Aitit▲注意教材把“相同時(shí)間”改為“一個(gè)周期”，有效值的概念更準(zhǔn)確。

對(duì)正弦交流電有：

I=U=E=

任何變化的電流都有有效值，但上述關(guān)系只限于正弦交變電流，對(duì)其他形式的交變電流并不適用．3．有效值與最大值之間的關(guān)系▲I=0.707Um不適用于非正弦式電流。

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。§5.3電感和電容對(duì)交變電流的影響（1）通過實(shí)驗(yàn)，了解電感線圈和電容器對(duì)交變電流有阻礙和導(dǎo)通作用。（2）知道感抗和容抗的物理意義及其影響因素。（3）通過猜想、設(shè)想、實(shí)驗(yàn)、交流合作與分析論證，體驗(yàn)科學(xué)探究過程。教學(xué)目標(biāo)：

▲通過探究電感和電容在交流電路中的作用，著重說明電感和電容在交流與直流電路中的“不同表現(xiàn)”，要充分認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)在展示這種‘不同表現(xiàn)”中的地位和作用。

▲新教材中，電感、電容對(duì)交變電流的影響是從有效值相同的直流和交流進(jìn)行比較來說明的；

▲本節(jié)教學(xué)突出交變電流和恒定電流的區(qū)別，這有利于加深學(xué)生對(duì)交變電流特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，關(guān)于感抗和容抗的問題，這里不要進(jìn)行深入的探討，教學(xué)中結(jié)合實(shí)際情況，盡可能多用實(shí)驗(yàn)說明問題，不必在理論上進(jìn)行過細(xì)的討論。6V、0.3A1.演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：接通直流電源時(shí)，燈泡亮些；接通交流電源時(shí)，燈泡暗些。結(jié)論：線圈有“通直流、阻交流，通低頻、阻高頻”特征。一、電感對(duì)交變電流的阻礙作用2.分析原因：感抗是由于通過線圈的電流發(fā)生變化產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流的變化產(chǎn)生阻礙作用，電流頻率越高，磁通量變化越快，L越大，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)越大，阻礙作用越大，感抗也就越大。3.感抗：反映電感對(duì)交變電流阻礙作用的大小。三、電容對(duì)交變電流的阻礙作用1.演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電路中不接電容器比接電容器小燈泡亮得多。結(jié)論：說明電容器對(duì)交流電有阻礙作用。2.分析原因：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，阻礙就越??；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，阻礙越小。3.容抗：反映電容對(duì)交流的阻礙作用大小的物理量。重點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)探究理想變壓器的原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系。難點(diǎn)：理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系的分析推導(dǎo)§5.4變壓器（1）知道幾種常見變壓器的構(gòu)造，理解變壓器的工作原理。（2）探究理想變壓器的原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系。（3）了解變壓器在生活中的應(yīng)用。教學(xué)目標(biāo)：幾種常見的變壓：開闊學(xué)生視野，緊密聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)習(xí)興趣用電器額定工作電壓用電器額定工作電壓隨身聽3V機(jī)床上的照明燈36V掃描儀12V防身器3000V手機(jī)充電器4.2V4.4V5.3V黑白電視機(jī)顯像管1萬伏機(jī)床動(dòng)力

380V彩色電視機(jī)顯像管幾萬伏大型交流發(fā)電機(jī)2.7萬伏遠(yuǎn)距離輸電幾十萬伏變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備

▲新教材一貫的主導(dǎo)思想是：在各種不同情境中反復(fù)學(xué)習(xí)最基本的規(guī)律。變壓器的引入，先通過實(shí)驗(yàn)演示現(xiàn)象來提出問題、嘗試解釋和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；這里，充分體現(xiàn)出科學(xué)探究的要素！實(shí)驗(yàn)探究：

▲新教材根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求進(jìn)行了創(chuàng)新——實(shí)驗(yàn)探究變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系引導(dǎo)學(xué)生討論探究的方案，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，讓學(xué)生自己從實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論，體驗(yàn)探索的快樂、成功的喜悅、增強(qiáng)學(xué)習(xí)的樂趣。

▲針對(duì)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平和認(rèn)知特點(diǎn)，在不增加教學(xué)難度的前提下，可采用定性分析和定量推導(dǎo)相結(jié)合的方法，是學(xué)生先在試驗(yàn)探究中發(fā)現(xiàn)電壓與電線匝數(shù)之間存在的關(guān)系，然后從電磁感應(yīng)原理出發(fā)解釋和推導(dǎo)這一關(guān)系。這樣處理學(xué)生對(duì)變壓器的變壓原理將更加深刻，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰屠碚摲治瞿芰⑼瑫r(shí)得以訓(xùn)練和培養(yǎng)。

原線圈通以變化的電流時(shí),會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),穿過副線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。原線圈副線圈鐵芯∽

U1U2n1n2∽電能---磁場(chǎng)能---電能的轉(zhuǎn)換理想變壓器：

不計(jì)磁場(chǎng)的磁損、線圈電阻的銅損、鐵芯渦流的鐵損等各種電磁能量損失的變壓器，稱為理想變壓器。實(shí)際變壓器（特別是大型變壓器）一般都可以看成是理想變壓器。P出=P入變壓器的工作原理理論推導(dǎo)二、理想變壓器的規(guī)律1.電壓與匝數(shù)的關(guān)系只適用于理想變壓器。2.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3.電流與匝數(shù)的關(guān)系理想變壓器只有一個(gè)副線圈

學(xué)生基礎(chǔ)好也可以從理論上分析，變壓器的規(guī)律。I1I2n1n2U1U2原、副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別是：E1=n1

/tE2=n2

/tE1/n1=E2/n2原線圈回路有：U1?

E1=I1r1≈

0則U1=E1副線圈回路有：

E2=U2

+I2r2

≈U2則U2=E2若不考慮原副線圈的內(nèi)阻，則U1=E1；U2=E2則：U1/U2=n1/n2§5.5電能的輸送重點(diǎn)：理解高壓輸電可減少功率與電壓損失的原理。難點(diǎn)：理解高壓輸電原理，區(qū)別輸電電壓和損失電壓?！?.5電能的輸送（1）了解從發(fā)電站到變電所再到用戶的過程。知道遠(yuǎn)距離輸電時(shí)采用高壓輸電的道理。（2）掌握輸電過程中的能量關(guān)系。（3）引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)探索，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)獲得一定的成就感。教學(xué)目標(biāo)：

▲新教材設(shè)計(jì)了一個(gè)“思考與討論”，以問題串的形式把減小輸電損耗的思維過程分解成若干小問題，引導(dǎo)學(xué)生一個(gè)一個(gè)地解決。這是為改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式所做的一個(gè)努力,體現(xiàn)了新課程的理念.

假定輸電線路中的電流是I，導(dǎo)線的總電阻是r。在圖5.5-2中，導(dǎo)線的電阻集中畫為一個(gè)電阻r。由于導(dǎo)線具有電阻，用戶一方的電壓低于電廠輸送的電壓。但是，實(shí)際輸電線路損失的電壓不會(huì)太大，所以在粗略的估算中，無論是電廠一方還是用戶一方，計(jì)算時(shí)如果要用到電壓，可以取同一個(gè)值U。

1.怎樣計(jì)算輸電線路損失的功率？

2.在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的幾分之一？在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的幾分之一？

3.通過第2步的兩項(xiàng)計(jì)算，你認(rèn)為哪個(gè)途徑對(duì)于降低輸電線路的損耗更為有效？

4.怎樣計(jì)算用戶消耗的功率P

？

5.在保證用戶的電功率的前提下，怎樣才能減小輸電電流？

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