2024-2025學年高中物理 第五章 交變電流 2 描述交變電流的物理量（2）教案 新人教版選修3-2

2024-2025學年高中物理第五章交變電流2描述交變電流的物理量（2）教案新人教版選修3-2科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學年高中物理第五章交變電流2描述交變電流的物理量（2）教案新人教版選修3-2課程基本信息1.課程名稱：高中物理第五章《交變電流》第二課時：描述交變電流的物理量（2）

2.教學年級和班級：高中二年級

3.授課時間：2024-2025學年第二學期

4.教學時數(shù)：45分鐘

教學內(nèi)容：

1.理解并掌握交變電流的有效值、峰值、峰-峰值的概念。

2.學習交變電流的相位、初相、相位差等物理量及其計算。

3.掌握正弦交流電的描述及其相關物理量的關系。

教學步驟：

1.導入新課（5分鐘）

通過復習上節(jié)課內(nèi)容，自然導入本節(jié)課主題。

2.知識講解（15分鐘）

1）講解有效值、峰值、峰-峰值的概念，并通過實例進行說明。

2）介紹相位、初相、相位差等物理量的含義，給出計算公式。

3）講解正弦交流電的描述，以及其與相關物理量的關系。

3.課堂互動（10分鐘）

1）讓學生通過小組討論，總結交流電流物理量的計算方法。

2）選取典型題目，讓學生進行板演，講解解題思路。

4.案例分析（10分鐘）

結合課本實例，講解如何運用所學物理量描述交變電流。

5.課堂小結（5分鐘）

對本節(jié)課所學內(nèi)容進行總結，強調(diào)重點和難點。

6.作業(yè)布置（5分鐘）

布置與交變電流物理量相關的練習題，鞏固所學知識。

教學目標：

1.知識與技能：理解并掌握交變電流的相關物理量，能夠運用所學知識解決實際問題。

2.過程與方法：培養(yǎng)學生團隊協(xié)作、自主探究的學習能力。

3.情感態(tài)度價值觀：激發(fā)學生對物理學科的興趣，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。核心素養(yǎng)目標1.科學素養(yǎng)：通過學習交變電流的物理量，培養(yǎng)學生運用物理知識分析實際問題的能力，加強對物理現(xiàn)象的觀察和思考，提高學生的科學素養(yǎng)。

2.思維能力：在教學過程中，引導學生運用數(shù)學工具解決物理問題，培養(yǎng)學生的邏輯思維和數(shù)學建模能力。

3.創(chuàng)新意識：鼓勵學生積極參與課堂討論，勇于提出不同觀點，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。

4.團隊合作：通過小組討論、合作解決問題，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力。

5.探索精神：設置具有挑戰(zhàn)性的問題，激發(fā)學生的探究欲望，培養(yǎng)學生勇于探索、積極求知的精神。

6.情感態(tài)度：通過學習交變電流知識，使學生認識到物理與生活的密切關系，提高學生對物理學科的興趣，培養(yǎng)其積極的學習態(tài)度。重點難點及解決辦法重點：

1.交變電流物理量（有效值、峰值、峰-峰值、相位、初相、相位差）的定義及計算。

2.正弦交流電的描述及其與相關物理量的關系。

難點：

1.各個物理量之間關系的理解，特別是相位差的概念和計算。

2.將理論知識應用于解決實際問題的能力。

解決辦法及突破策略：

1.通過直觀的圖示和實際電路演示，幫助學生形象理解各個物理量的含義。

2.設計課堂互動環(huán)節(jié)，讓學生通過小組討論、板演等方式，主動參與物理量的計算過程，加深理解。

3.引導學生運用數(shù)學工具，如三角函數(shù)，解決相位差等難點問題，強化數(shù)學物理結合的思維方式。

4.提供典型例題和練習題，逐步引導學生從理論到實踐的過渡，增強問題解決能力。

5.針對難點問題，提供課后輔導和小組互助學習，幫助學生克服學習障礙。教學資源準備1.教材：

-確保每位學生都有《高中物理》第五章《交變電流》的教材或?qū)W習資料，以便學生能夠跟隨課堂進度進行學習和復習。

-準備教學指導書、習題集等相關輔助材料，為學生提供豐富的自學資源和課后練習。

2.輔助材料：

-準備交變電流相關的圖片，如交流發(fā)電機、變壓器等設備的工作原理圖，以幫助學生直觀理解交變電流的產(chǎn)生和應用。

-制作或收集交變電流的波形圖、相位圖等圖表，用于解釋峰值、有效值、相位等物理量的概念。

-搜集正弦交流電相關的視頻資料，展示正弦波形的動態(tài)變化，以及不同相位差下的波形關系。

-編制或找到相關的Flash動畫，模擬交變電流的物理過程，增強學生的動態(tài)感知。

3.實驗器材：

-準備交流電源、電流表、電壓表、示波器等實驗器材，用于演示交變電流的特性。

-準備電阻、電感、電容等元件，讓學生通過實驗了解這些元件在交變電流電路中的作用。

-確保所有實驗器材的安全性和可靠性，提前進行測試和檢查，避免實驗過程中出現(xiàn)意外。

4.教室布置：

-在教室前方設置講臺和投影儀，用于展示PPT和多媒體教學資源。

-根據(jù)需要，將學生座位布置成小組討論的形式，方便學生進行課堂互動和合作學習。

-設置實驗操作臺，確保實驗器材的有序擺放，方便學生進行觀察和操作。

-在教室墻壁上懸掛相關的物理圖表和公式，為學生創(chuàng)造一個物理學習氛圍濃厚的環(huán)境。

5.其他準備：

-編寫或選擇合適的課堂練習題，包括基礎知識和拓展提高題，以滿足不同學生的學習需求。

-準備教學反饋表，用于收集學生對本節(jié)課教學效果的反饋，以便教師及時調(diào)整教學方法。

-準備課后作業(yè)和延伸閱讀材料，鼓勵學生深入學習和探索交變電流的相關知識。教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

-發(fā)布預習任務：通過學校的在線學習平臺，發(fā)布包含PPT、預習視頻和預習文檔的資料包，明確預習目標和要求，即理解交變電流的基本物理量。

-設計預習問題：圍繞交變電流的物理量，設計問題如“交變電流的有效值和峰值有什么關系？”“如何計算交流電的相位差？”以引導學生自主思考。

-監(jiān)控預習進度：通過學習平臺的數(shù)據(jù)分析功能，監(jiān)控學生的預習進度，并通過微信群收集學生的疑問和反饋。

學生活動：

-自主閱讀預習資料：學生按照預習要求，閱讀教材和相關資料，初步理解交變電流的物理量。

-思考預習問題：針對預習問題，進行獨立思考，將自己的理解和疑問記錄下來。

-提交預習成果：將預習筆記、思維導圖和問題通過平臺提交，便于教師了解學生的預習情況。

教學方法/手段/資源：

-自主學習法：鼓勵學生自主探索，培養(yǎng)獨立學習能力。

-信息技術手段：利用在線平臺和微信群，實現(xiàn)資源共享和互動交流。

作用與目的：

-幫助學生提前接觸交變電流的物理量，為課堂學習打下基礎。

-培養(yǎng)學生的自主學習能力和提出問題的能力。

2.課中強化技能

教師活動：

-導入新課：通過一個簡短的視頻，展示交變電流在生活中的應用，引出本節(jié)課的主題。

-講解知識點：詳細講解交變電流的物理量，如有效值、峰值、相位等，并通過實際電路圖和波形圖進行說明。

-組織課堂活動：設計小組討論，讓學生探討如何計算交流電的相位差；進行角色扮演，模擬電路中的元件，加深對交變電流特性的理解。

-解答疑問：針對學生在討論和實驗中產(chǎn)生的疑問，進行一對一或小組解答。

學生活動：

-聽講并思考：認真聽講，對教師的提問進行積極思考。

-參與課堂活動：在小組討論中積極發(fā)言，通過角色扮演等活動體驗交變電流的實際應用。

-提問與討論：對不理解的內(nèi)容提出問題，與同學和教師進行討論。

教學方法/手段/資源：

-講授法：通過講解和示例，幫助學生理解交變電流的物理量。

-實踐活動法：通過小組討論和角色扮演，加深學生對知識點的理解。

-合作學習法：通過團隊合作，培養(yǎng)學生的協(xié)作能力。

作用與目的：

-幫助學生深入理解交變電流的物理量，掌握計算方法。

-通過實踐活動，培養(yǎng)學生的動手能力和問題解決能力。

-通過合作學習，提高學生的溝通和團隊協(xié)作能力。

3.課后拓展應用

教師活動：

-布置作業(yè)：根據(jù)本節(jié)課的內(nèi)容，布置相關的練習題，包括基礎題和拓展題。

-提供拓展資源：向?qū)W生推薦相關的學術文章、在線課程和視頻，供學有余力的學生進一步學習。

-反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，給予學生個性化的反饋和指導。

學生活動：

-完成作業(yè)：認真完成作業(yè)，鞏固課堂上學到的知識。

-拓展學習：利用教師提供的資源，進行深入的探究和學習。

-反思總結：對自己的學習過程進行反思，總結學習方法和技巧。

教學方法/手段/資源：

-自主學習法：鼓勵學生自主完成作業(yè)和拓展學習。

-反思總結法：引導學生進行自我評價和反思。

作用與目的：

-鞏固學生對交變電流物理量的理解和應用。

-通過拓展學習，拓寬學生的知識視野。

-通過反思總結，幫助學生找到學習的不足，提升自我學習能力。學生學習效果1.知識與技能：

-學生能夠準確理解交變電流物理量（有效值、峰值、峰-峰值、相位、初相、相位差）的定義及計算方法。

-學生掌握了正弦交流電的描述，能夠運用數(shù)學工具，如三角函數(shù)，解決交變電流相關問題。

-學生能夠運用所學知識分析和解決實際電路中的交變電流問題，如計算電路中元件的參數(shù)，分析電路性能等。

2.過程與方法：

-學生通過自主預習、課堂討論和實驗操作，提高了自主學習能力和動手實踐能力。

-學生在小組合作中，學會了如何有效溝通、分享觀點和共同解決問題，增強了團隊協(xié)作能力。

-學生通過課后的反思總結，掌握了有效的學習方法，提高了學習效率。

3.情感態(tài)度價值觀：

-學生對物理學科產(chǎn)生了濃厚的興趣，提高了學習積極性，形成了積極的學習態(tài)度。

-學生認識到物理知識與現(xiàn)實生活的緊密聯(lián)系，增強了運用物理知識解決實際問題的意識。

-學生在探索交變電流的過程中，培養(yǎng)了勇于挑戰(zhàn)、不斷進取的科學精神。

具體表現(xiàn)如下：

1.知識掌握方面：

-學生能夠熟練運用交變電流物理量的定義和計算公式，解決教材中的典型例題和課后習題。

-學生能夠解釋正弦交流電的波形特點，分析不同相位差下的波形關系。

-學生能夠運用所學知識，分析實際電路中交變電流的參數(shù)變化，為電路設計和優(yōu)化提供理論依據(jù)。

2.技能提升方面：

-學生在預習和課堂討論中，提高了獨立思考和解決問題的能力。

-學生在實驗操作過程中，掌握了測量交變電流物理量的方法，如使用電流表、電壓表、示波器等儀器。

-學生通過小組合作，鍛煉了溝通和協(xié)調(diào)能力，為未來的團隊合作打下基礎。

3.情感態(tài)度方面：

-學生在課堂上積極參與討論，表現(xiàn)出對物理學科的興趣和熱情。

-學生在課后主動拓展學習，關注交變電流在實際應用中的最新發(fā)展動態(tài)。

-學生在反思總結中，表現(xiàn)出對自身學習方法的重視，不斷調(diào)整和優(yōu)化學習方法。板書設計①條理清楚、重點突出、簡潔明了：

-交變電流物理量：有效值、峰值、峰-峰值、相位、初相、相位差

-正弦交流電描述：表達式、波形圖、相位關系

-相關計算公式

②藝術性和趣味性：

-利用圖示展示交變電流波形，突出峰值、有效值等概念

-運用動態(tài)圖或動畫展示相位變化，增加趣味性

-設計互動環(huán)節(jié)，讓學生參與板書繪制，激發(fā)學習興趣重點題型整理題目：已知正弦交流電的瞬時表達式為$i=10\sin(100\pit-\frac{\pi}{6})$，求該交流電的有效值和峰值。

解答：

有效值$I_{\text{rms}}=\frac{10}{\sqrt{2}}=7.07$A

峰值$I_{\text{max}}=10$A

2.題型二：計算交流電的相位差

題目：已知兩個正弦交流電的瞬時表達式分別為$i_1=8\sin(120\pit)$和$i_2=6\sin(120\pit-\frac{\pi}{3})$，求兩個交流電的相位差。

解答：

相位差$\Delta\phi=\frac{\pi}{3}-0=\frac{\pi}{3}$弧度

3.題型三：分析交變電流電路

題目：如圖所示電路中，電源電壓為$u=220\sin(314t)$V，電阻$R=10\Omega$，電感$L=0.1H$，電容$C=50\muF$。求電路中的電流$i$。

解答：

首先計算電路的阻抗$Z=\sqrt{R^2+(\omegaL-\frac{1}{\omegaC})^2}$。

其中$\omega=\frac{2\pi}{T}=100\pi$rad/s。

計算得$Z=\sqrt{10^2+(100\pi\times0.1-\frac{1}{100\pi\times50\times10^{-6}})^2}\approx11.18\Omega$。

電路中的電流$i=\frac{u}{Z}=\frac{220\sqrt{2}}{11.18}\approx19.90$A。

4.題型四：計算交變電流的功率

題目：已知正弦交流電的瞬時表達式為$u=120\sin(377t)$V，通過一個電阻$R=20\Omega$，求該交流電在$T$時間內(nèi)對電阻的平均功率。

解答：

平均功率$P=\frac{1}{T}\int_{0}^{T}u^2/Rdt=\frac{U^2}{2R}$。

其中$U=120/\sqrt{2}=84.85$V。

計算得$P=\frac{84.85^2}{2\times20}=216.6$W。

5.題型五：分析交變電流電路的諧振

題目：如圖所示電路中，電源電壓為$u=220\sin(314t)$V，電阻$R=10\Omega$，電感$L=0.1H$，電容$C=50\muF$。求電路的諧振頻率。

解答：

諧振頻率$f_0=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$。

計算得$f_0=\frac{1}{2\pi\sqrt{0.1\times50\times10^{-6}}}\approx314.2$Hz。課堂小結，當堂檢測1.課堂小結：

本節(jié)課主要學習了交變電流的物理量，包括有效值、峰值、峰-峰值、相位、初相、相位差等概念，以及正弦交流電的描述。通過課堂講解、實驗操作、小組討論等形式，學生對這些知識點的理解和應用能力得到了提高。同時，通過自主學習、合作學習和實踐探究，學生的自主學習能力、團隊合作意識和動手實踐能力也得到了培養(yǎng)。

2.當堂檢測：

為了檢測學生對本節(jié)課知識的掌握情況，設計了以下當堂檢測題目：

（1）計算交流電的有效值和峰值

題目：已知正弦交流電的瞬時表達式為$i=10\sin(100\pit-\frac{\pi}{6})$，求該交流電的有效值和峰值。

答案：有效值$I_{\text{rms}}=\frac{10}{\sqrt{2}}=7.07$A，峰值$I_{\text{max}}=10$A。

（2）計算交流電的相位差

題目：已知兩個正弦交流電的瞬時表達式分別為$i_1=8\sin(120\pit)$和$i_2=6\sin(120\pit-\frac{\pi}{3})$，求兩個交流電的相位差。

答案：相位差$\Delta\phi=\frac{\pi}{3}$弧度。

（3）分析交變電流電路

題目：如圖所示電路中，電源電壓為$u=220\sin(314t)$V，電