(教學(xué)設(shè)計(jì))第3章 第2節(jié) 描述交變電流的物理量2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第二冊(cè)(粵教版2019)

(教學(xué)設(shè)計(jì))第3章第2節(jié)描述交變電流的物理量2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第二冊(cè)(粵教版2019)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、設(shè)計(jì)思路本節(jié)課以粵教版2019高中物理選擇性必修第二冊(cè)第3章第2節(jié)“描述交變電流的物理量”為教學(xué)內(nèi)容，旨在讓學(xué)生掌握交變電流的基本物理量及其描述方法。設(shè)計(jì)思路如下：

1.通過復(fù)習(xí)引入：回顧之前學(xué)習(xí)的直流電知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)直流電與交變電流的區(qū)別，激發(fā)學(xué)生對(duì)交變電流的興趣。

2.理論講解：結(jié)合教材，詳細(xì)講解交變電流的周期、頻率、最大值、有效值等基本物理量，使學(xué)生理解交變電流的特點(diǎn)。

3.實(shí)例分析：通過具體實(shí)例，讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何應(yīng)用交變電流的物理量進(jìn)行計(jì)算和分析。

4.實(shí)驗(yàn)探究：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，觀察交變電流的物理現(xiàn)象，加深對(duì)交變電流物理量的理解。

5.總結(jié)歸納：引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)交變電流的物理量及其描述方法，鞏固所學(xué)知識(shí)。

6.課堂小結(jié)：對(duì)本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行梳理，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)，布置課后作業(yè)，為下一節(jié)課做好鋪墊。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課核心素養(yǎng)目標(biāo)分析如下：

1.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理概念和科學(xué)方法分析交變電流現(xiàn)象的能力，發(fā)展科學(xué)推理和問題解決能力。

2.科學(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)探究，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)動(dòng)手操作和觀察分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。

3.物理觀念：引導(dǎo)學(xué)生形成正確的交變電流物理觀念，理解交變電流的物理量及其描述方法。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，提高對(duì)物理現(xiàn)象的好奇心和求知欲，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。三、重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：

1.交變電流的基本物理量：周期、頻率、最大值和有效值。

2.交變電流物理量的計(jì)算和應(yīng)用。

難點(diǎn)：

1.交變電流有效值的概念及其與最大值的關(guān)系。

2.實(shí)驗(yàn)中交變電流物理量的測(cè)量與數(shù)據(jù)分析。

解決辦法：

1.對(duì)重點(diǎn)物理量的講解，結(jié)合教材中的圖示和實(shí)例，采用逐步引導(dǎo)的方式，讓學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上記憶。

2.針對(duì)有效值的難點(diǎn)，通過公式推導(dǎo)和實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比，幫助學(xué)生建立有效值與最大值之間的聯(lián)系。

3.安排實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中觀察交變電流的物理現(xiàn)象，通過實(shí)際測(cè)量和分析數(shù)據(jù)，突破測(cè)量與數(shù)據(jù)分析的難點(diǎn)。

4.設(shè)計(jì)課后練習(xí)題，鞏固學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的掌握，同時(shí)針對(duì)難點(diǎn)設(shè)計(jì)變式練習(xí)，提高學(xué)生的解題能力。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：粵教版2019高中物理選擇性必修第二冊(cè)。

2.輔助材料：收集與交變電流相關(guān)的動(dòng)畫演示、實(shí)際應(yīng)用案例視頻。

3.實(shí)驗(yàn)器材：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、電阻器、電容器、電感器等。

4.教室布置：設(shè)置實(shí)驗(yàn)操作區(qū)，確保學(xué)生安全進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；準(zhǔn)備多媒體設(shè)備，用于播放輔助材料。五、教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：通過提問方式引導(dǎo)學(xué)生回顧直流電的相關(guān)知識(shí)，如電流、電壓的定義和測(cè)量方法。接著提出問題：“與我們之前學(xué)習(xí)的直流電相比，交變電流有哪些不同特點(diǎn)？”激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲望，自然導(dǎo)入新課。

2.新課講授（15分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：

（1）介紹交變電流的基本概念，包括周期、頻率、最大值和有效值。通過教材中的圖示和實(shí)例，讓學(xué)生直觀理解這些物理量的含義。

（2）講解交變電流的有效值概念，強(qiáng)調(diào)有效值與最大值的關(guān)系，并通過公式推導(dǎo)加深學(xué)生理解。

（3）通過實(shí)際應(yīng)用案例，如家庭電路中的交流電，讓學(xué)生了解交變電流在實(shí)際生活中的應(yīng)用，并引導(dǎo)學(xué)生思考如何測(cè)量和計(jì)算交變電流的物理量。

3.實(shí)踐活動(dòng)（10分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：

（1）分組實(shí)驗(yàn)：每組使用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和示波器，產(chǎn)生和觀察不同頻率和幅值的交變電流波形。

（2）數(shù)據(jù)測(cè)量：學(xué)生使用電表測(cè)量交變電流的最大值和有效值，并記錄數(shù)據(jù)。

（3）結(jié)果分析：學(xué)生對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，分析最大值和有效值之間的關(guān)系，以及頻率對(duì)交變電流波形的影響。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容舉例回答：

（1）討論交變電流的最大值和有效值在實(shí)際應(yīng)用中的意義，例如在設(shè)計(jì)和選擇電路元件時(shí)的考慮。

（2）探討如何利用示波器正確顯示和讀取交變電流的波形，包括時(shí)間基準(zhǔn)和電壓基準(zhǔn)的設(shè)置。

（3）分析實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的誤差來源，例如測(cè)量儀器的精度、操作方法等，并提出改進(jìn)措施。

5.總結(jié)回顧（5分鐘）

詳細(xì)內(nèi)容：教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，包括交變電流的基本物理量和測(cè)量方法。通過提問方式檢查學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的掌握情況，如：“交變電流的有效值是如何定義的？它與最大值有何關(guān)系？”同時(shí)，強(qiáng)調(diào)交變電流在實(shí)際應(yīng)用中的重要性，鼓勵(lì)學(xué)生在日常生活中關(guān)注和思考交變電流的相關(guān)現(xiàn)象。六、拓展與延伸1.拓展閱讀材料：

-提供關(guān)于交變電流在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用案例，如《現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的交變電流技術(shù)》。

-推薦閱讀《交變電流與電磁場》一書，以深入理解交變電流產(chǎn)生的電磁場效應(yīng)。

-引導(dǎo)學(xué)生閱讀《物理世界》雜志中關(guān)于交變電流最新研究的文章，以了解該領(lǐng)域的最新進(jìn)展。

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-鼓勵(lì)學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)查找交變電流在不同行業(yè)的應(yīng)用，例如在醫(yī)療、通信、工業(yè)制造等領(lǐng)域，并撰寫短文介紹其作用和重要性。

-設(shè)計(jì)一個(gè)小型項(xiàng)目，讓學(xué)生利用Arduino或類似微控制器平臺(tái)，制作一個(gè)能夠測(cè)量并顯示交變電流頻率和有效值的裝置。

-提出研究性問題，如“交變電流的頻率對(duì)電器設(shè)備的能耗有何影響？”讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)或文獻(xiàn)調(diào)研的方式尋找答案。

-指導(dǎo)學(xué)生閱讀有關(guān)交變電流的科普書籍，如《交變電流的故事》，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣和認(rèn)識(shí)。

-鼓勵(lì)學(xué)生參加科學(xué)競賽或俱樂部，與其他同學(xué)一起探討交變電流相關(guān)的科學(xué)問題，如設(shè)計(jì)一個(gè)交變電流的發(fā)電裝置模型。

-提供在線課程資源，如MOOC（大規(guī)模開放在線課程），讓學(xué)生在課后自主學(xué)習(xí)交變電流的更深入知識(shí)。

-建議學(xué)生關(guān)注國內(nèi)外關(guān)于交變電流技術(shù)的研究進(jìn)展，如閱讀IEEETransactionsonPowerSystems等學(xué)術(shù)期刊的相關(guān)文章。

-安排學(xué)生進(jìn)行小組討論，探討交變電流技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢(shì)和可能面臨的挑戰(zhàn)。

-鼓勵(lì)學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，如設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來探究交變電流的頻率與電阻器、電容器和電感器相互作用的關(guān)系。七、板書設(shè)計(jì)①交變電流的基本物理量

-周期（T）：交變電流完成一次完整變化所需的時(shí)間。

-頻率（f）：單位時(shí)間內(nèi)交變電流完成的周期數(shù)，f=1/T。

-最大值（Im）：交變電流在變化過程中達(dá)到的最大瞬時(shí)值。

②交變電流的有效值

-有效值（Ieff）：交變電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)與直流電相同的電流值。

-有效值與最大值的關(guān)系：Ieff=Im/√2。

③實(shí)驗(yàn)測(cè)量與數(shù)據(jù)分析

-使用示波器觀察交變電流波形。

-利用交流電表測(cè)量交變電流的有效值。

-實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析，探討交變電流物理量的實(shí)際意義。八、課后作業(yè)1.題目：已知某交流電源的電壓最大值為220V，頻率為50Hz。求該交流電源的電壓有效值和周期。

答案：電壓有效值Ieff=Im/√2=220V/√2≈155.56V；周期T=1/f=1/50Hz=0.02s。

2.題目：一盞額定功率為100W的燈泡接在220V的交流電源上，求通過燈泡的電流有效值。

答案：電流有效值Ieff=P/V=100W/220V≈0.45A。

3.題目：一個(gè)電容器接在交流電源上，電源電壓的最大值為10V，頻率為60Hz。求電容器的電壓有效值和電流有效值。

答案：電壓有效值Veff=Vm/√2=10V/√2≈7.07V；電流有效值Ieff=Veff/Xc，其中Xc=1/(2πfC)。由于題目未給出電容量C，無法計(jì)算具體數(shù)值。

4.題目：一電阻器接在交流電源上，電源電壓的有效值為220V，頻率為50Hz。測(cè)得通過電阻器的電流有效值為2.2A。求電阻器的電阻值。

答案：電阻值R=Veff/Ieff=220V