《人教版高中物理选修3-2第五章第二节《描述交变电流的物理量》课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修3-2第五章第二节《描述交变电流的物理量》课件（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1课时16第第 2 节节 描述交变电流的物理量描述交变电流的物理量适用年级高二所需课时1作者姓名单位概述（介绍本课时内容在本章中的作用，主要学习内容，具体细化的三维学习目标，重点、难点，学习本节学生的优势和不足，主要学习活动和预期学生表现性成果。 ）本节内容是选修 3-2 第 5.2 节描述交变电流的物理量 。主要是学习交变电流的产生原理，对交变电 流的定量描述问题进一步学习，以利用这些物理量描述交变电流的变化规律，是研究交变电流变化规律的 基础和前提。课程标准对本节内容的要求是“能用函数表达式和图像描述交变电流，测算其峰值和有效值” 。 【三维教学目标三维教学目标】（一）（一） 知识与技能知
2、识与技能 1知道交变电流的周期、频率的含义，以及它们与转子的角速度的关系。2知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值、平均值及其应用。3知道我国供电线路交变电流的周期和频率。4会应用正弦式交变电流的有效值进行有关计算。（二）过程与方法（二）过程与方法 1用等效的方法得出描述交变电流的有效值。2学会观察实验，分析图象，由感性认识到理性认识的思维方式（三）情感、（三）情感、态度与价值观态度与价值观 1通过对描述交变电流的物理量的学习，体会描述复杂事物的复杂性，树立科学、严谨的学习和认识事物的态度。2联系日常生活中的交变电流知识，培养学生将物理知识应用于生活和生产实际的意识，鼓励学生勇于探究与日常
3、生活有关的物理学问题。【教学重点教学重点】交变电流的有效值的概念； 【教学难点教学难点】交变电流的瞬时值、平均值、最大值、有效值的概念的理解和应用；学生的优势和不足学生的优势和不足: 在这节课之前，学生已经学习圆周运动知识时，学生对周期性变化规律已经有了初步的认识，应充分利用已有的基础知识来认识问题，另外，他们对交变电流的周期、频率、角频率（线圈转动的角速度）与匀速圆周运动相关物理量的联系也有了一定的了解，但是，对交变电流的“四值”的物理意义容易混淆， “四值”的应用更容易张冠李戴。应让学生通过实例辨析其适用范围。课时问题设计1.交变电流的周期和频率的物理意义及其关系是什么？ 2.线框旋转的角
4、速度怎样计算？23.有效值的物理意义是什么？ 4.怎么样计算一些特殊的交变电流的有效值？评价设计1.能否正确回顾上节课所学内容;2.是否正确理解周期、频率以及线圈的角速度的物理意义以及他们之间的关系；3.是否能够根据有效值的物理意义来求解分析一些常见的特殊问题，从而把处理恒定电流的一些方法拓展到交流电中。学习活动设计（针对本课时选择的活动形式及过程。 ）活动顺序及时间安排学生活动教师活动设计意图新授课新授课活动 1回顾旧知回顾旧知, ,引入新课引入新课上节课我们研究了矩形线圈在匀强磁场中转动，线圈中会产生正弦交流电。正弦交流的产生及变化规律。 1、产生：当线圈在匀强磁场中绕轴转动时，线圈中产生
5、的交流是随时间按 正弦规律变化的。即正弦交流。 2、中性面：匀速旋转的线圈，位于垂直于磁感线的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，但各个边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为 0，线圈中无感应电流。 3、规律： （1）函数表达式：从中性面开始计时，则 e=。用 Em表示峰值 sintNBS则 e= mE sint（2）在纯电阻电路中,电流 i=，电压 u=。 msintImU sint回顾旧知,引入新课活动 21、学生观察实验现象，思考并回答：当转子的转速由慢到快时，我们看到：小灯泡发光的闪烁频率也在变化，转子的转速快演示实验：把小灯泡接在手摇交流电发电机的输出端，用手摇发
6、电使小灯泡发光，改师生互动,共同3到一定的时候，就看不到灯泡在闪烁了。这是为什么？2、大家首先考虑用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？变转子的转速，观察实验现象。当转子的转速由慢到快时，我们看到：小灯泡发光的闪烁频率也由低到高，当转子的转速达到一定程度，由于交变电流的大小和方向变化太快，眼睛已经不能分辨灯光的闪烁。这就是为什么照明电是交变电流，而电灯亮看不到电灯一闪一闪的原因。过渡语：大家首先考虑用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？ 与任何周期性变化的过程一样，交变电流也可以用周期或频率来表示其变化的快慢。1 1、交变电流的周期和频率。、交变电流的周期和频率。交变电流跟别的周期性的变化
7、一样，是用周期或频率来表示变化快慢的。周期周期 T T：指交变电流完成一次周期性变化所需的时间。单位：s . 频率频率 f f：一秒内完成周期性变化的次数。单位：Hz. 周期和频率的关系是：11TffT或角速度角速度 ：就是线框旋转的角速度。单位：rad/s. 角速度、频率、周期的关系角速度、频率、周期的关系 = = v/r我国生产和生活用交流电的周期如图，T=0.02s，频率 f= 50Hz，角速度=100rad/s，在 1s 内电流的方向变化 2 次。找到各个物理量,分析类比之间的区别和联系43、完成课本 P35思考与讨论如图所示的电流通过一个R=1的电阻，它不是恒定电流。(a)、怎样计算
8、通电1s内电阻R中产生的热量?解析：图象反映的交变电流可以分为4段。前半个周期中，00.2S内，可看成电流大小为1A的恒定电流，0.2S0.5S内，可看成电流大小为2A的恒定电流.后半个周期的电流与前半个周期方向相反，但产生热量相同。则交流电的热量：JJRtIRtIQ8 . 22) 3 . 0122 . 011 (2)(2222 212 11（b）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大? 恒定电流的热量：AAIJRtIQQ7.1118.28.2212、交变电流的峰值和有效值、交变电流的峰值和有效值 交变电流的交变电流的“四个值四个值”：瞬时值瞬
9、时值：交流电某一时刻的值用小写字母 x 表示，e 、i、 u 峰值峰值：交变电流峰值（Im、Em、Um）：指交变电流各个参量一个周期内所能达到的最大值。表示了交变电流的强弱或电压的高低。最大的瞬时值用大写字母表示，Em Um m m Em= NBS；m= NBS/R 注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为 NBS，即仅由 N，B，S 和 四个量决定。与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的。 有效值有效值： 、定义：让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一个周期内内产生的热量相等，把恒定电流的值叫做这个交变电流的有效值。 、正弦交流的有效
10、值与峰值之间的关系mmmmmm/20.707/20.707/20.707EEEUUUIII注意：以上只适用于正弦交流的有效值和峰值之间的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即54、看课本 P36 图 3.2-3 画出了两支交流的电压与时间关系的图像， ，请找出它们的异同点，并说明代表什么含义？明确什么是相位？什么是初相位和相位差？I=I。 、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值。对于交流电若没有特殊说明的均指有效值。
11、 、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 峰值、有效值、平均值在应用上的区别峰值、有效值、平均值在应用上的区别。 a、峰值是交流变化中的某一最大值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义。若对含电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值。 b、交流的有效值是按产生等效的热的方法来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的。而平均值是由公式确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的。如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小不为零，而一周期内的平均电动势却为零。在计算交流通过电阻产生的热功率时，只能用有效值。
12、 在实际应用中，交流电器铭牌上标明的额定电压或额定电流都是指有效值，交流电流表和交流电压表指示的电流、电压也是 值，解题中，若题示不加特别说明，提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。C、在计算通过导体的电量时，用平均值。 3、相位：6活动 3拓展练习拓展练习例例 1 1、试写出我国生活用电的规律表达式？学生 ：V V )100(2220tSinu解析：生活用电的有效值 U=220V，频率 f=50Hz，所以V，2220mUHz。又表达式可得 。1002ftSinUum例例 2 2 、如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值?4 23 2解析：交变电流一个周期内产生的热量222
13、 11211 22QI RTI RTI RT恒定电流的热量： TRIQ2 2由有效值定义知： 21QQ 解得： A5I例例3 3、图中两交变电流通过相同的电阻R。求：（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。拓展练习,深化知识7解析：(1) 1522IA10.4sT 1f =2.5 zH15IA20.4sT 2f =2.5 zH（2）222 1212P :PI R :I RII1:2甲乙（）拓展：拓展：在交流电路中，计算交流的发热功率及热量必须用有效值。另外，交流电表 的读数也为有效值。但在计算流过电路中的电量时用电流平均值计算，即：。qitN/ R ttN/
14、 R （）教学评价可评价的学习要素：1.在活动 1 中学生已学知识的掌握程度评价方法：教师评价评价指标：能否准确回答老师提出的几个问题。2.活动 2 中学生对频率、周期和有效值的理解。评价方法：教师评价和学生互评评价指标：（1）是否正确掌握频率和周期的物理意义；（2）能否掌握频率周期的关系；（3）能否利用有效值的物理意义来对常见的问题如功率、热量等关系进行分析。3.在活动 3 中学生对拓展练习部分的练习情况评价方法：教师评价和学生互评评价指标：(1)能否正确写出生活用电的表达式;(2)是否对一些简单的交流电的有效值进行求解；(3)能否根据图像分析有效值、周期、频率和功率等值；（4）是否正确掌握用平均值求解电荷量。使用建议在课堂练习例题的选择上，可根据学生的分层教学。1、在学生学习情况较好的班级，可选择自主学习 P46 的例 4，通过这一个题就可以把交流电的“四值”的应用区别开；2、在学生基础比较薄弱的班级，可用教案上的题目逐个知识点去区别应用。
