人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述优秀教学设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册2 交变电流的描述优秀教学设计，共14页。教案主要包含了周期和频率，峰值和有效值等内容，欢迎下载使用。

备课人
学科
物理
课题
3.2 交变电流的描述
教学内容分析
通过本节的教学，要让学生知道可以用图像全面、细致地描述交变电流。由于交变电流的电压、电流等物理量的大小和方向都随时间做周期性变化，这就需要用一些特殊的物理量来描述它。例如：周期和频率表示交变电流周期性变化的快慢；峰值表示交变电流在变化过程中所能达到的最大数值，反映了交变电流的变化范围；有效值反映的是交变电流的热效应在时间上的平均效果。交变电流的有效值和用公式和图像描述正弦式交变电流是本节教学的重点，其中交变电流的有效值概念还是教学的难点。教学中要通过分析，使学生逐步建立描述交变电流的周期、频率、峰值和有效值等概念，然后再用公式和图像等数学方法全面描述交变电流，最后通过“拓展学习”栏目中电感器和电容器对交变电流的作用，加深、拓宽学生对交变电流的认识。
学情分析
理论概念理解不透彻：学生在理解交变电流的基本概念，如周期、频率、相位等方面存在模糊或误解。
公式应用不熟练：对于描述交变电流的数学公式，如正弦波的表达、有效值与峰值的关系等，学生未能熟练掌握和应用。
实验操作能力欠缺：学生在实验操作环节表现不佳，难以将理论知识与实际操作相结合。
教学目标
1.知道交变电流周期、频率的含义及二者之间的关系；知道峰值和有效值的含义及二者之间的关系。能结合交变电流的公式和图像识别周期(频率)、峰值。会用周期(频率)、峰值等物理量通过函数表达式和图像来描述交变电流。
2.经历根据电流的热效应推导交变电流有效值的过程，体会“等效”的科学方法。
3.了解我国家庭电路的频率和电压的有效值。知道家用电器的电压与电流的额定值是有效值。
教学重难点
1.教学重点：瞬时值、峰值、有效值之间的关系
2.教学难点：有效值的理解与计算
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
通过上一节的学习，我们已经知道坚实的钢架托着输电线输送的电流是由发电厂产生的交变电流，那么我们需要掌握哪些数据才能准确的将电输送到千家万户中？
回答需要掌握哪些数据才能准确的将电输送到千家万户中。
利用实际问题激发学生兴趣。
新课教学
一、周期和频率
交流电的变化快慢
仔细观察下图中的交变电流变化规律，他们有什么异同？
交变电流的变化快慢情况不一样。
交流电的周期和频率
我们可以利用周期和频率描述交变电流变化的快慢情况：
1.周期T：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变流电的周期，单位s。
2.频率f：1s内完成周期性变化的次数，叫频率，单位Hz
周期和频率间有什么关系，它们和交流电发电机转子转动的角速ɷ度间又有什么关系？

除此之外，交变电流还有哪些特性？
回答交变电流变化情况。
学生阅读课文总结周期和频率的定义。
回答周期频率的关系
让学生体会周期的概念的建立过程。
锻炼学生阅读归纳问题能力。
提升学生归纳问题能力。
二、峰值和有效值
峰值
上一节中，我们知道正弦式交变电流的变化规律是怎样的？
e=Emsinωt
i=Imsinωt
u=umsinωt
峰值：
Em ＝NωBS
Um ＝ Im R外
交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交流电的电流或电压变化幅度。
我国家用交变电流的电压为220V,这里的“220V”是怎么来的？
思考与讨论
如图是通过一个R=1Ω的电阻的电流i随时间变化的曲线。这个电流不是恒定电流。
（三）有效值
（1）怎样计算通过1S内电阻R中产生的热量?
（2）如果有一个大小、方向 都不变的恒定电流通过这个电阻R也能在1S内产生同样的热量，这个电流是多大？
在0-0.2s内电路中产生的热量为Q1，则
在0.2-0.5s内电路中产生的热量为Q2，则
故1s内产生的总热量：
Q交=2（Q1+Q2）=2.8J
（2）Q直=Q交
代入数据可得：
解得：
让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流的电流与电压分别为 I、U，我们就把 I、U 叫 作这一交变电流的有效值。
从有效值的定义看，“有效”指的是电流热效应的等效。
理论计算表明，正弦交流电的峰值与有效值有以下关系：
对有效值的理解
(1)交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的．交变电流和恒定电流是一种等效替代关系．
(2)注意“三同”：电阻相同，时间相同，产生的热量相同．
怎样求一般交流电的有效值？
（四）有效值与峰值的应用
1.峰值的应用
把电容器接在交流电路中，就需要知道电压的峰值。电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值，否则电容器就可能被击穿。
2.有效值的应用
交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是指有效值
保险丝的熔断电流是指有效值
交流电压表、电流表测量的数值是指有效值
无特别说明时提到的交变电流的数值是指有效值
交变电流的平均值
平均电动势
平均电流：
电荷量：
交变电流的“四值”比较
回顾正弦式交变电流的变化规律。
回答峰值
回答交变电流的值。
按步骤回答问题
阅读课文，总结什么是有效值。
查阅资料，记住理论计算表明，正弦交流电的峰值与有效值有以下关系。
加强对有效值的理解
深入理解峰值和有效值。
建立完整的知识概念。
填写表格
回顾知识，提升能力
体会完整的建立有效值的概念。
锻炼学生的阅读归纳能力。
建立完整知识体系
体会等效思想
提升完整的知识体系。
建立完整的知识体系。
正弦式交变电流的公式和图像
（一）正弦式交变电流的公式和图像
我们可以采用哪些方法形象描述交变电流变化规律？
写出以下两种情况下交流电的表达式
回答描述电流变化规律的表述方式。
提升学生系统归纳问题能力。
四、电感器和电容器对交变电流的作用像
电感器对交变电流的阻碍作用
问题1：直流电源电动势与交变电源电动势有效值相等，内阻相同。灯泡和电感器均相同。接交流电和直流电，灯泡的亮度是否相同？接直流电时，有电感器和无电感器灯泡的亮度是否相同？
操作1: 线圈 L 串联灯泡后接到直流电源
操作2: 用导线将线圈 L 短路
现 象 : 灯泡亮度基本不变化。实验说明什么 ?
操作1: 线圈 L 串联灯泡后接到交流电源
操作2: 用导线将线圈 L 短路
现 象 : 灯泡亮度变亮。实验说明什么 ?
结论：电感器对直流电几乎无影响，电感器对交流电有阻碍作用。
1. 感抗：电感线圈对交变电流的阻碍作用。用字母X L 表示，单位是 欧 ( Ω )。
2. 意义：描述电感器对交变电流的阻碍作用大小的物理量。

L
S
u
3. 因素：
4. 实质：变流电不断变化，产生的自感电动势，阻碍磁通量变化
阻碍原因
电感器有自感作用，自感电动势越大阻碍作用就越大
电感器特点：通直流，阻交流。通低频，阻高频。
6.电感器的应用——扼流圈
电容器对交变电流的阻碍作用
问题2：把小灯泡和电容器串联在电路中，分别接在交流电和直流电上，灯泡的亮度是否相同？接直流电时，有电容器和无电容器时灯泡的亮度是否相同？
操作1: 电容器 C 串联灯泡后接到直流电源
操作2: 用导线将电容器 C 短路
现 象: 灯泡由不亮变为亮。实验说明什么 ?
操作1: 电容器 C 串联灯泡后接到交流电源
操作2: 用导线将电容器 C 短路
现 象: 灯泡都在亮。实验说明什么 ?
结论：直流电不能通过电容器，交流电能“通过”电容器
1. 容抗：电容器对交变电流的阻碍作用。用字母XC 表示，单位是 欧 ( Ω )。
2. 意义：描述电容器对交变电流的阻碍作用大小的物理量。
影响容抗大小的因素有哪些呢？
3. 因素：
4. 实质：电容器两极板上积累的电荷对向这个方向定向移动的电荷的反抗作用
阻碍原因
电容器两极板上累积的电荷对在这个方向上定向移动的电荷有反抗作用
5.电容器特点：通交流，隔直流。通高频，阻低频。
学生按照步骤开展实验，并记录实验现象。
分析感抗的相关知识。
进行实验。
学生根据实验分析容抗的因素。
提升学生利用实验解决问题能力。
建立完整的知识。
提升学生实验能力。
从根本原因上分析问题。
课堂总结
板书设计
交变电流的描述
作业设计
作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中动量的概念和实验思路进行检测，一是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。
教学反思与评价
（一）不足之处：
回顾本次教学过程，我深刻意识到自己的不足之处：
教学方法单一：过于依赖传统的讲授法，未能充分激发学生的学习兴趣和主动性。
缺乏个性化教学：未能针对不同学生的特点和需求进行差异化教学，导致部分学生无法适应教学进度。
缺乏实践环节：未能充分利用实验和实践环节来帮助学生巩固理论知识，提高学生的应用能力。
（二）改进方案
针对以上不足之处，我提出以下改进方案：
采用多元化教学方法：结合课堂讲授、案例分析、小组讨论等多种教学方法，激发学生的学习兴趣和主动性。
加强实验教学：增加实验环节，让学生通过亲手操作来感受交变电流的变化规律，提高实验教学的效果。
实施个性化教学：针对不同学生的特点和需求，制定个性化的教学方案，帮助每个学生都能够顺利掌握交变电流的相关知识。