2019-2020年高中物理 2.3《表征交流電流的物理量》教案 粵教版選修3-2.doc

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2019-2020年高中物理 2.3《表征交流電流的物理量》教案 粵教版選修3-2 一、素質(zhì)教育目標(biāo) (一)知識(shí)教學(xué)點(diǎn) 1．復(fù)習(xí)上節(jié)課知識(shí)，并推出εm=BωS εm＝NBωS 2．理解交變電流的周期、頻率含義，掌握它們相互間關(guān)系 3．理解交變電流有效值的意義，會(huì)應(yīng)用正弦式交變電流有效值公式對(duì)純電阻電路的電壓、電流進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 4．能利用有效值定義計(jì)算某些交變電流的有效值 (二)能力訓(xùn)練點(diǎn) 1．培養(yǎng)學(xué)生閱讀、理解及自學(xué)能力。 2．培養(yǎng)學(xué)生將知識(shí)進(jìn)行類比、遷移的能力。 3．使學(xué)生理解如何建立新的物理概念而培養(yǎng)學(xué)生處理解決新問題能力。 4．培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具處理解決物理問題的能力。 5．訓(xùn)練學(xué)生由特殊到一般的歸納、演繹思維能力。 6．努力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力。 (三)德育滲透點(diǎn) 1．由用電器銘牌，可介紹我國近幾年的經(jīng)濟(jì)騰飛，激發(fā)學(xué)生愛國精神和為建設(shè)祖國發(fā)奮學(xué)習(xí)的精神。 2．讓學(xué)生體會(huì)對(duì)稱美。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)及解決辦法 1．交變電流有效值概念既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)，通過計(jì)算特殊形式的交變電流的有效值來體會(huì)和掌握它的定義 2．交變電流瞬時(shí)值確定使學(xué)生感到困難，通過例題分析使學(xué)生學(xué)會(huì)借助數(shù)學(xué)工具處理解決物理問題的能力 三、課時(shí)安排 1課時(shí) 四、教具準(zhǔn)備 投影機(jī)、幻燈機(jī)、手搖發(fā)電機(jī)、導(dǎo)線若干、萬用電表(25只) 燈泡“220V、100W”(25只) 五、學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì) 1．學(xué)生通過計(jì)算分析得出：矩形線框在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁感線的任一軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢εm＝BωS。 2．學(xué)生通過知識(shí)類比知道描述交變電流的周期性變化特點(diǎn)必須要引入周期T、頻率f來表示變化的快慢。 3．通過演示實(shí)驗(yàn)觀察掌握瞬時(shí)值、最大值、有效值概念。 4．學(xué)生通過再次使用萬用電表，熟練基本儀器的使用和正確讀數(shù)。 5．通過練習(xí)鞏固加深對(duì)交流電圖象的認(rèn)識(shí)和有效值的理解。 六、教學(xué)步驟 (一)明確目標(biāo) 掌握描述交變電流的各物理量的內(nèi)涵和外延 (二)重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程 復(fù)習(xí)引入 通過上節(jié)課學(xué)習(xí)，我們知道矩形線框在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線框中產(chǎn)生了正弦式交流電。我們是怎樣描述交變電流的變化規(guī)律呢？公式法e＝εmsinωt I＝Imsinωt(中性面開始計(jì)時(shí))i/A 其中εm＝2Bl1v l1為切割邊ab、cd長度。 而v則是ab邊繞O軸(O軸為過bc邊、ad邊中點(diǎn)的直線)以ω角速 若線框繞ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)呢？ εm＝εbt＝Bl1 v1＝Bl1 ωl2＝BωS 若線框繞O1 O2軸(均垂直磁感線)轉(zhuǎn)動(dòng)呢？ εm＝BωS 啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生回答，矩形線框在勻強(qiáng)磁場中只要繞垂直磁感線的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢最大值為εm＝BωS若有n匝線框則εm＝nBωS 矩形線框在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中，只有兩個(gè)時(shí)刻處在最大值，不同時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢瞬時(shí)值不同。顯然交變電流是較為復(fù)雜的，那用什么物理量來描述交變電流呢？ (若時(shí)間不夠，εm＝BωS的推導(dǎo)放至習(xí)題課進(jìn)行) 新課教學(xué) 交變電流是周期性變化的，用什么來描述周期性變化的快慢呢？ 周期(T)——交流電完成一次周期性變化所需時(shí)間 頻率(f)——1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù) 它們關(guān)系如何？各自單位？ T＝1/f，T秒(s)，f赫茲(Hz) 描述交變電流變化快慢的物理量除周期，頻率外，還有什么物理量？ 轉(zhuǎn)速n(轉(zhuǎn)/秒)，角速度ω(弧度/秒) 那它們間又有什么關(guān)系呢？ T=2π/ω f＝ω/2πω＝2π/T＝2πf=2πn 交變電流不同時(shí)刻，瞬時(shí)值不同，但我們用什么來表示交變電流平均的效果呢？ 如果初溫相同，同時(shí)加熱相同時(shí)間燒開。 即通過相同電阻在相同的時(shí)間里甲圖直流電與乙圖交變電流產(chǎn)生了相同熱量，我們把此時(shí)直流電壓稱為交變電流電壓的有效值。 那如何定義交變電流的電流有效值呢？ 有效值定義——讓交流電和直流電通過同樣阻值的電阻，如果它們?cè)谕粫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等。這一交流電的電流有效值就跟這個(gè)直流電的電流相等。 有效值是交變電流一個(gè)非常重要的物理量，它根據(jù)電流熱效應(yīng)來定義，電流產(chǎn)生的平均效果。 正弦式交變電流的有效值與最大值間有什么關(guān)系呢？ 同時(shí)交代學(xué)生最大值、有效值、瞬時(shí)值的符號(hào)表示 通常我們說的市電220V即為有效值 請(qǐng)同學(xué)們用萬用電表測量學(xué)生電源交流輸出10V時(shí)，交流電壓表的讀數(shù)。 教師提示注意選檔、量程、正確讀數(shù)等問題。 請(qǐng)同學(xué)們將“220V、100W”燈泡接至學(xué)生電源交流10V輸出的兩端，測出此時(shí)通過燈泡的電流強(qiáng)度并觀察燈泡亮度。請(qǐng)學(xué)生回答為什么燈泡幾乎不亮？ 強(qiáng)調(diào)①凡是沒有說明時(shí)，所指的均為有效值 ②各類交流電表所測的值也為有效值 ③各類用電器銘牌所示值也為有效值 幻燈顯示 1．某用電器兩端允許加的最大直流電壓是100V，能否把它接在交流電壓100V電路里？為什么？ 2．照明用交流電壓是200V，動(dòng)力提供線路的電壓是380V，它們的有效值、最大值各是多少？若用電壓測得，測得值各是多大？ 提問個(gè)別學(xué)生，及時(shí)糾正，并給出正確答案 幻燈顯示 1．一電壓U＝10V的直流電通過電阻R，在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生熱量與一交流電通過電阻R/2時(shí)在同一時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量相同則該交流電壓的有效值為 2．請(qǐng)寫出下列各圖的周期、頻率、最大值、有效值。 甲乙兩圖有效值相同，說明正弦式交變電流的有效值與最大值的關(guān)系與頻率無關(guān)。學(xué)生求解丙圖的有效值時(shí)遇到了問題。 交變電流有效值是表示交變電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)的平均效果，就是平均值嗎？ 我們應(yīng)該從有效值的定義入手，相同時(shí)間可取半個(gè)周期嗎？為什么？ 有效值表示交變電流產(chǎn)生平均效果，用半個(gè)周期無法體現(xiàn)出來。又由于它具有周期性特點(diǎn)，相同時(shí)間必須取周期整數(shù)倍，一般為了方便計(jì)算，只取一個(gè)周期便可以。 師生共同完成以下步驟 Q直=I2Rt＝2I2R Q交＝Q直 50R＝2I2R I＝5A 可以用這種方法去計(jì)算正弦式交變電流的有效值嗎？為什么？ 不可以?，F(xiàn)有知識(shí)無法求得交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量。 幻燈顯示 5．試電筆上的氖管，起輝電壓86.6V，若將其接在電壓為70.7V頻率為50Hz的交流電路，氖管能發(fā)光嗎？在1秒內(nèi)有多少時(shí)間發(fā)光？ ①70.7V是什么電壓？ 該交流電壓最大值為多少？周期又為多少？ ②交變電流的圖象如何？表達(dá)式如何？ 70.7V是有效值 氖管會(huì)發(fā)光 解　 作出交變電流的U-t圖 U＝Umsinωt＝100sinl00πt伏 設(shè)電壓為70.7V對(duì)應(yīng)時(shí)刻為t1代入公式即 70.7V＝100sin100πt1 t1＝0.0025s 由圖象對(duì)稱性知，氖管發(fā)光時(shí)間為Δt＝4(t1-0)＝0.01s (四)總結(jié)、擴(kuò)展 1．全面詳細(xì)描述交變電流的公式和圖像、最大值、有效值、周期、頻率等物理量是描述交變電流某一方面的特性的。 2．由圖象和公式均可求出最大值、周期、有效值、頻率等物理量。反之，由最大值、周期等也可求出交變電流的公式及圖象。 3．思考題 這種圖象的交變電壓有效值能求嗎？ 八、板書設(shè)計(jì) 第二節(jié)表征交變電流的物理量 1．表征文變電流變化快慢物理量 周期T(s)頻率(Hz) 角速度ω(弧度/秒)轉(zhuǎn)速n(轉(zhuǎn)/秒) 2．表征交變電流大小物理量 瞬時(shí)值 e i u 最大值εm Im Um 有效值ε I U 有效值 讓交流電和直流電在相同的時(shí)間內(nèi) 通過相同的電阻產(chǎn)生相同的熱量