高中二年級(jí)上學(xué)期物理《交流電的描述》教學(xué)設(shè)計(jì)

《3.2交變電流的描述》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)內(nèi)容分析《交變電流的描述》是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》選擇性必修第二冊(cè)模塊中“電磁感應(yīng)及其應(yīng)用”主題下的內(nèi)容。課程標(biāo)準(zhǔn)要求為：能用公式和圖像描述正弦交變電流?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)解讀》對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的解讀為：學(xué)生能夠根據(jù)交流電的特征，會(huì)用函數(shù)表達(dá)式來描述交變電流，并知道公式中的交變電流的電流或電壓的最大值、瞬時(shí)值、有效值以及它們之間的相互關(guān)系；能夠用圖像來表示一個(gè)交變電流，并從圖像特征找出電流或電壓的最大值、有效值和某一時(shí)刻的瞬時(shí)值。本節(jié)微課的內(nèi)容是交變電流的有效值，且這個(gè)點(diǎn)也是第二節(jié)的難點(diǎn)，要理解有效值是從電阻產(chǎn)生的焦耳熱相等這意義來定義的。二、學(xué)情分析在數(shù)學(xué)課程對(duì)正弦函數(shù)和余弦函數(shù)有了深入了解，熟悉它們的圖像。用數(shù)學(xué)表達(dá)式和圖像描述交變電流對(duì)學(xué)生容易接受，學(xué)習(xí)不會(huì)遇到很大的困難。有效值概念是本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn)，學(xué)生難以把握有效值含義。教學(xué)時(shí)可以提出如何計(jì)算交變電流通過電阻，在電阻產(chǎn)生的熱量計(jì)算問題引入有效值概念。三、教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)【物理觀念】理解有效值的物理含義，經(jīng)歷根據(jù)電流熱效應(yīng)推導(dǎo)交變電流有效值的過程，體會(huì)“等效”的科學(xué)方法。【科學(xué)思維】經(jīng)歷推導(dǎo)有效值的過程，體會(huì)等效的科學(xué)方法。【科學(xué)探究】了解家用電路的頻率和電壓的有效值。【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】要勇于探索生活中的物理現(xiàn)象，勤于思考，體會(huì)物理知識(shí)在生活中的重要性。四、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：對(duì)交變電流有效值概念的理解教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)交變電流有效值概念的理解教學(xué)過程五、新課教學(xué)既然交變電流電流大小一直變化，那么如何計(jì)算交變電流流過電阻產(chǎn)生的熱量？如果是恒定電流，如何計(jì)算熱量？利用焦耳定律Q=I2Rt.思考與討論：某交流電的電流波形圖如圖所示。該電流流過R=1Ω的電阻.請(qǐng)大家看圖示電流，如何計(jì)算這個(gè)電流在1s中產(chǎn)生的熱量。分段計(jì)算，電流在每一段大小不變，可以先把各段時(shí)間在電阻R上產(chǎn)生的熱量計(jì)算出來，最后求和相加得到在1s時(shí)間產(chǎn)生的總熱量。我們一起來算一下。在0-0.2s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量在0.2-0.5s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q交Q交=2（Q1+Q2）=2.8JQQ直=Q交師：我們將這個(gè)電阻接在恒定電路中，通過R的電流恒定不變，如果該電流在1s時(shí)間產(chǎn)生的熱量也是2.8J，如何計(jì)算這個(gè)恒定電流的大?。縄2Rt=Q，解出I=eq\r(2.8)A。這個(gè)eq\r(2.8)A就被稱為交流電的有效值，一般交流電流計(jì)算熱量需要用到積分，計(jì)算不方便。為簡(jiǎn)便計(jì)算交變電流通過電阻產(chǎn)生的熱量，物理學(xué)中引入有效值概念。有效值這是一個(gè)正弦式交流電的i-t圖，我們分別截取一個(gè)周期的圖像，為下列兩幅圖，寫出他們電流隨時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。分別利用焦耳定律Q=I2Rt計(jì)算出熱量Q.通過相一的電阻R上，經(jīng)過相同的時(shí)間T，由于電流的熱效應(yīng)與電流的方向及先后作用的時(shí)間順序無關(guān)，故在一個(gè)周期內(nèi)兩個(gè)交流電產(chǎn)生的焦耳熱相同，所以這個(gè)交流電通過R電阻，在時(shí)間為兩個(gè)周期2T產(chǎn)生的熱量為根據(jù)電流熱效應(yīng)，所以同理：通過以上理論計(jì)算我們可以得到理論計(jì)算表明，正弦交變電流的有效值I、U與峰值Im、Um之間的關(guān)系為：在實(shí)際生活中我們看到的電器上的名牌上標(biāo)識(shí)的是有效值人們通常說家庭電路的電壓是220V，是指有效值。