人教版 (2019)選擇性必修 第二冊2 交變電流的描述優(yōu)秀教學設(shè)計

這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第二冊2 交變電流的描述優(yōu)秀教學設(shè)計，共14頁。教案主要包含了周期和頻率，峰值和有效值等內(nèi)容，歡迎下載使用。
備課人
學科
物理
課題
3.2 交變電流的描述
教學內(nèi)容分析
通過本節(jié)的教學，要讓學生知道可以用圖像全面、細致地描述交變電流。由于交變電流的電壓、電流等物理量的大小和方向都隨時間做周期性變化，這就需要用一些特殊的物理量來描述它。例如：周期和頻率表示交變電流周期性變化的快慢；峰值表示交變電流在變化過程中所能達到的最大數(shù)值，反映了交變電流的變化范圍；有效值反映的是交變電流的熱效應(yīng)在時間上的平均效果。交變電流的有效值和用公式和圖像描述正弦式交變電流是本節(jié)教學的重點，其中交變電流的有效值概念還是教學的難點。教學中要通過分析，使學生逐步建立描述交變電流的周期、頻率、峰值和有效值等概念，然后再用公式和圖像等數(shù)學方法全面描述交變電流，最后通過“拓展學習”欄目中電感器和電容器對交變電流的作用，加深、拓寬學生對交變電流的認識。
學情分析
理論概念理解不透徹：學生在理解交變電流的基本概念，如周期、頻率、相位等方面存在模糊或誤解。
公式應(yīng)用不熟練：對于描述交變電流的數(shù)學公式，如正弦波的表達、有效值與峰值的關(guān)系等，學生未能熟練掌握和應(yīng)用。
實驗操作能力欠缺：學生在實驗操作環(huán)節(jié)表現(xiàn)不佳，難以將理論知識與實際操作相結(jié)合。
教學目標
1.知道交變電流周期、頻率的含義及二者之間的關(guān)系；知道峰值和有效值的含義及二者之間的關(guān)系。能結(jié)合交變電流的公式和圖像識別周期(頻率)、峰值。會用周期(頻率)、峰值等物理量通過函數(shù)表達式和圖像來描述交變電流。
2.經(jīng)歷根據(jù)電流的熱效應(yīng)推導(dǎo)交變電流有效值的過程，體會“等效”的科學方法。
3.了解我國家庭電路的頻率和電壓的有效值。知道家用電器的電壓與電流的額定值是有效值。
教學重難點
1.教學重點：瞬時值、峰值、有效值之間的關(guān)系
2.教學難點：有效值的理解與計算
教學過程
教學環(huán)節(jié)
教師活動
學生活動
設(shè)計意圖
新課導(dǎo)入
通過上一節(jié)的學習，我們已經(jīng)知道堅實的鋼架托著輸電線輸送的電流是由發(fā)電廠產(chǎn)生的交變電流，那么我們需要掌握哪些數(shù)據(jù)才能準確的將電輸送到千家萬戶中？
回答需要掌握哪些數(shù)據(jù)才能準確的將電輸送到千家萬戶中。
利用實際問題激發(fā)學生興趣。
新課教學
一、周期和頻率
交流電的變化快慢
仔細觀察下圖中的交變電流變化規(guī)律，他們有什么異同？
交變電流的變化快慢情況不一樣。
交流電的周期和頻率
我們可以利用周期和頻率描述交變電流變化的快慢情況：
1.周期T：交變電流完成一次周期性變化所需的時間，叫做交變流電的周期，單位s。
2.頻率f：1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫頻率，單位Hz
周期和頻率間有什么關(guān)系，它們和交流電發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角速?度間又有什么關(guān)系？

除此之外，交變電流還有哪些特性？
回答交變電流變化情況。
學生閱讀課文總結(jié)周期和頻率的定義。
回答周期頻率的關(guān)系
讓學生體會周期的概念的建立過程。
鍛煉學生閱讀歸納問題能力。
提升學生歸納問題能力。
二、峰值和有效值
峰值
上一節(jié)中，我們知道正弦式交變電流的變化規(guī)律是怎樣的？
e=Emsinωt
i=Imsinωt
u=umsinωt
峰值：
Em ＝NωBS
Um ＝ Im R外
交變電流的峰值是交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大數(shù)值，可以用來表示交流電的電流或電壓變化幅度。
我國家用交變電流的電壓為220V,這里的“220V”是怎么來的？
思考與討論
如圖是通過一個R=1Ω的電阻的電流i隨時間變化的曲線。這個電流不是恒定電流。
（三）有效值
（1）怎樣計算通過1S內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量?
（2）如果有一個大小、方向 都不變的恒定電流通過這個電阻R也能在1S內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱量，這個電流是多大？
在0-0.2s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q1，則
在0.2-0.5s內(nèi)電路中產(chǎn)生的熱量為Q2，則
故1s內(nèi)產(chǎn)生的總熱量：
Q交=2（Q1+Q2）=2.8J
（2）Q直=Q交
代入數(shù)據(jù)可得：
解得：
讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交變電流的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，而這個恒定電流的電流與電壓分別為 I、U，我們就把 I、U 叫 作這一交變電流的有效值。
從有效值的定義看，“有效”指的是電流熱效應(yīng)的等效。
理論計算表明，正弦交流電的峰值與有效值有以下關(guān)系：
對有效值的理解
(1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來定義的．交變電流和恒定電流是一種等效替代關(guān)系．
(2)注意“三同”：電阻相同，時間相同，產(chǎn)生的熱量相同．
怎樣求一般交流電的有效值？
（四）有效值與峰值的應(yīng)用
1.峰值的應(yīng)用
把電容器接在交流電路中，就需要知道電壓的峰值。電容器所能承受的電壓要高于交流電壓的峰值，否則電容器就可能被擊穿。
2.有效值的應(yīng)用
交流用電設(shè)備上所標的額定電壓和額定電流是指有效值
保險絲的熔斷電流是指有效值
交流電壓表、電流表測量的數(shù)值是指有效值
無特別說明時提到的交變電流的數(shù)值是指有效值
交變電流的平均值
平均電動勢
平均電流：
電荷量：
交變電流的“四值”比較
回顧正弦式交變電流的變化規(guī)律。
回答峰值
回答交變電流的值。
按步驟回答問題
閱讀課文，總結(jié)什么是有效值。
查閱資料，記住理論計算表明，正弦交流電的峰值與有效值有以下關(guān)系。
加強對有效值的理解
深入理解峰值和有效值。
建立完整的知識概念。
填寫表格
回顧知識，提升能力
體會完整的建立有效值的概念。
鍛煉學生的閱讀歸納能力。
建立完整知識體系
體會等效思想
提升完整的知識體系。
建立完整的知識體系。
正弦式交變電流的公式和圖像
（一）正弦式交變電流的公式和圖像
我們可以采用哪些方法形象描述交變電流變化規(guī)律？
寫出以下兩種情況下交流電的表達式
回答描述電流變化規(guī)律的表述方式。
提升學生系統(tǒng)歸納問題能力。
四、電感器和電容器對交變電流的作用像
電感器對交變電流的阻礙作用
問題1：直流電源電動勢與交變電源電動勢有效值相等，內(nèi)阻相同。燈泡和電感器均相同。接交流電和直流電，燈泡的亮度是否相同？接直流電時，有電感器和無電感器燈泡的亮度是否相同？
操作1: 線圈 L 串聯(lián)燈泡后接到直流電源
操作2: 用導(dǎo)線將線圈 L 短路
現(xiàn) 象 : 燈泡亮度基本不變化。實驗說明什么 ?
操作1: 線圈 L 串聯(lián)燈泡后接到交流電源
操作2: 用導(dǎo)線將線圈 L 短路
現(xiàn) 象 : 燈泡亮度變亮。實驗說明什么 ?
結(jié)論：電感器對直流電幾乎無影響，電感器對交流電有阻礙作用。
1. 感抗：電感線圈對交變電流的阻礙作用。用字母X L 表示，單位是 歐 ( Ω )。
2. 意義：描述電感器對交變電流的阻礙作用大小的物理量。

L
S
u
3. 因素：
4. 實質(zhì)：變流電不斷變化，產(chǎn)生的自感電動勢，阻礙磁通量變化
阻礙原因
電感器有自感作用，自感電動勢越大阻礙作用就越大
電感器特點：通直流，阻交流。通低頻，阻高頻。
6.電感器的應(yīng)用——扼流圈
電容器對交變電流的阻礙作用
問題2：把小燈泡和電容器串聯(lián)在電路中，分別接在交流電和直流電上，燈泡的亮度是否相同？接直流電時，有電容器和無電容器時燈泡的亮度是否相同？
操作1: 電容器 C 串聯(lián)燈泡后接到直流電源
操作2: 用導(dǎo)線將電容器 C 短路
現(xiàn) 象: 燈泡由不亮變?yōu)榱?。實驗說明什么 ?
操作1: 電容器 C 串聯(lián)燈泡后接到交流電源
操作2: 用導(dǎo)線將電容器 C 短路
現(xiàn) 象: 燈泡都在亮。實驗說明什么 ?
結(jié)論：直流電不能通過電容器，交流電能“通過”電容器
1. 容抗：電容器對交變電流的阻礙作用。用字母XC 表示，單位是 歐 ( Ω )。
2. 意義：描述電容器對交變電流的阻礙作用大小的物理量。
影響容抗大小的因素有哪些呢？
3. 因素：
4. 實質(zhì)：電容器兩極板上積累的電荷對向這個方向定向移動的電荷的反抗作用
阻礙原因
電容器兩極板上累積的電荷對在這個方向上定向移動的電荷有反抗作用
5.電容器特點：通交流，隔直流。通高頻，阻低頻。
學生按照步驟開展實驗，并記錄實驗現(xiàn)象。
分析感抗的相關(guān)知識。
進行實驗。
學生根據(jù)實驗分析容抗的因素。
提升學生利用實驗解決問題能力。
建立完整的知識。
提升學生實驗?zāi)芰Α?br>從根本原因上分析問題。
課堂總結(jié)
板書設(shè)計
交變電流的描述
作業(yè)設(shè)計
作業(yè)分為兩塊，一是課堂練習，旨在對本堂課學習中動量的概念和實驗思路進行檢測，一是分層練習，分層次的訓練學生對知識的掌握情況。
教學反思與評價
（一）不足之處：
回顧本次教學過程，我深刻意識到自己的不足之處：
教學方法單一：過于依賴傳統(tǒng)的講授法，未能充分激發(fā)學生的學習興趣和主動性。
缺乏個性化教學：未能針對不同學生的特點和需求進行差異化教學，導(dǎo)致部分學生無法適應(yīng)教學進度。
缺乏實踐環(huán)節(jié)：未能充分利用實驗和實踐環(huán)節(jié)來幫助學生鞏固理論知識，提高學生的應(yīng)用能力。
（二）改進方案
針對以上不足之處，我提出以下改進方案：
采用多元化教學方法：結(jié)合課堂講授、案例分析、小組討論等多種教學方法，激發(fā)學生的學習興趣和主動性。
加強實驗教學：增加實驗環(huán)節(jié)，讓學生通過親手操作來感受交變電流的變化規(guī)律，提高實驗教學的效果。
實施個性化教學：針對不同學生的特點和需求，制定個性化的教學方案，幫助每個學生都能夠順利掌握交變電流的相關(guān)知識。