高中物理第五章第节描述交变电流的物理量教学设计教科版选修解析

一、教材分析

本节教学要让学生知道，上节用图像对交变电流的描述是全面的、细致的。由于交变电流的电压、电流等的大小和方向都随时间做周期性变化，就需要一些特殊的物理量来描述它在变化中的不同方面的特征。这就是本节要提到的描述交变电流的物理量。

二、教学目标

1．知识目标：

（1）理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系，知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小．

（2）理解交变电流的最大值和有效值的意义，知道它们之间的关系，会应用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算．

（3）能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值

2．能力目标：

（1）培养学生阅读、理解及自学能力．

（2）使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力．

（3）培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力．

3．情感、态度和价值观目标：

（1）由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神．

（2）让学生体会对称美．

三、教学重点难点

重点：交流电的有效值、最大值、频率、周期的理解

难点： 1、交变电流有效值概念既是重点又是难点，通过计算特殊形式的交变电流的有效值来体会和掌握它的定义。

2、交变电流瞬时值确定使学生感到困难，通过例题分析使学生学会借助数学工具处理解决物理问题的能力。

四、学情分析

学生是教学过程中的主体，这个时候的学生已经知道了交变电流的一些特点和一些描述物理量，但是大多数学生的抽象思维和空间想象能力还比较低，对物理现象和知识的理解、判断、分析、和推理常常表现出一定的主观性、片面性、和表面性，这就要求在教学过程中合理安排、指导和引导学生突出重点、突破难点，提高学生分析、归纳、及抽象思维能力。

五、教学方法

1、启发式综合教学法

2、学案导学：见后面的学案

六、课前准备

1．学生的学习准备：结合学案预习本节内容。

2．教师的教学准备：教具的准备（投影仪、交流发电机模型、演示电流表），学案的准备

七、课时安排：1课时

八、教学过程

1、预习检查

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

2、情景导入，展示目标

教师提出问题：下面各个图的不同。

大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电．如图所示（b ）、（c ）、（e ）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流．如图（b ）所示．而（a ）、(d)为直流，其中（a ）为恒定电流．

通过看图，要想知道不同类型电流不同方面的特点，需要知道描述交流电的物理量，从而引入本节内容。

3、合作探究，精讲点拨

探究一：表征交变电流大小物理量

指导学生阅读教材，通过小组讨论明确该问题。

①瞬时值：对应某一时刻的交流的值，用小写字母表示，e ，i ，u ．

②峰值：即最大的瞬时值用大写字母表示，m E ,m I ，m U ．

ωNSB E m =,R

E I m m =． 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ωNSB E m =，即仅由匝数N ，线圈面积S ，磁感强度B 和角速度ω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．

③有效值：

ⅰ、意义：描述交流电做功或热效应的物理量

ⅱ、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值． ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是2m

U U =；2m

I I =.

注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有2m

U U =；2m

I I =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m I I =．

ⅳ、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．

ⅴ、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值．

交流电的有效值计算21Q Q =

④峰值、有效值、平均值在应用上的区别．

峰值是交流变化中的某一瞬时值，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．

交流的有效值是按热效应来定义的，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t

n E ∆∆Φ=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为：

π

ωnBs T Bs n E 22

2=⋅=，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，而不能用平均值．在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用有效值．

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、电压也是有效值，解题中，若题示不加特别说明，提到的电流、电压、电动势都是指有效值．

探究二：表征交变电流变化快慢的物理量

①周期T ：电流完成一次周期性变化所用的时间．单位：s.

②频率f ：一秒内完成周期性变化的次数．单位：ＨZ .

③角频率ω：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度．单位：rad/s. ④、角速度、频率和周期的关系：T

f ππω22=

= 探究三：疑难辨析

交流电的电动势瞬时值和穿过线圈面积的磁通量的变化率成正比．当线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈磁通量也是按正弦（或余弦）规律变化的，若从中性面开始计时，0=t 时，磁通量最大，Φ应为余弦函数，此刻变化率为零（切线斜率为零），4

T t =时，磁通量为零，此刻变化率最大（切线斜率最大），因此从中性面开始计时，感应电动势的瞬时表达式是正弦函数，如上图（a ）（b ）所示分别是t m ωcos Φ=Φ和t E e m ωsin =．

4、反思总结，当堂检测

教师组织学生反思本节课的内容，并总结学到的知识。利用学案进行当堂检测，引导学生构建知识框架并反馈学习情况。

5、发导学案，布置预习

九、板书设计

描述交变电流的物理量

1、瞬时值

2、峰值

3、有效值

二、表征变化快慢的物理量

1、周期

2、频率

3、角频率

三、疑难解析

峰值、有效值、平均值在应用上的区别

十、教学反思

本节课的教学设计体现了新课程理念，以培养和发展能力为着眼点，以掌握物理研究方法和物理思维方法为依据。

本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。在课堂处理中，有效值作为本节课的重点与难点，不仅仅要在课堂上详细讲解，还要督促学生在课下多思考，利用练习题加以巩固。以达到对概念的深刻理解。