2019-2020年高中物理 {2描述交变电流的物理量}教学设计(二)新人教版选修3.doc

2019-2020年高中物理 2描述交变电流的物理量教学设计(二)新人教版选修3教学目的1掌握表征交变电流大小的物理量。2理解有效值的定义并会用它解决相关问题。3掌握表征交变电流变化快慢的物理量。教学重点掌握表征交变电流大小的物理量。理解有效值的定义并会用它解决相关问题。教学难点有效值的理解。教学准备事件1幻灯片、交流发电机模型、演示电流表。知识回顾(一)交变电流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。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。(二)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垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。2规律：如下图所示新课教学事件2交变电流是周期性变化的，用什么来描述周期性变化的快慢呢？周期(T)交流电完成一次周期性变化所需的时间频率(f)1秒内完成周期性变化的次数它们关系如何？各自单位是什么？T1/f，T秒(s)，f赫兹(Hz)描述交变电流变化快慢的物理量除周期，频率外，还有什么物理量？转速n(转/秒)，角速度(弧度/秒)那它们间又有什么关系呢？T2/，f/22/T2f2n事件3峰值和有效值。交变电流不同时刻，瞬时值不同，但我们用什么来表示交变电流平均的效果呢？如果初温相同，同时加热相同时间烧开下图所示的壶中水。相同水壶盛了相同的水放相同电炉上烧开水。即通过相同电阻在相同的时间里甲图直流电与乙图交变电流产生了相同的热量，我们把此时直流电压称为交变电流电压的有效值。那如何定义交变电流的电流有效值呢？有效值定义：让交流电和直流电分别通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等。这一交流电的电流有效值就跟这个直流电的电流相等。有效值是交变电流一个非常重要的物理量，它根据电流热效应来表示电流产生的平均效果。正弦式交变电流的有效值与最大值间有什么关系呢？经推导IIm/UUm/EEm/同时交代学生最大值、有效值、瞬时值的符号表示。通常我们说的生活用电220 V即为有效值。请同学们用万用电表测量学生电源交流输出10 V时，交流电压表的读数。教师提示注意选挡、量程、正确读数等问题。请同学们将“220 V100 W”灯泡接至学生电源交流10 V输出的两端，测出此时通过灯泡的电流强度并观察灯泡亮度。请学生回答为什么灯泡几乎不亮？强调：凡是没有说明时，所指的均为有效值。各类交流电表所测的值也为有效值。各类用电器铭牌所示值也为有效值。电容器的耐压值为峰值。事件4有效值计算举例。PPT显示：1某用电器两端允许加的最大直流电压是100 V，能否把它接在交流电压100 V的电路里？为什么？不能。交流电压100 V，则峰值为100 V，会损坏用电器。2照明用交流电压是200 V，动力提供线路的电压是380 V，它们的有效值、最大值各是多少？若用电压表测，测得值各是多大？200 V，200 V；380 V，380 V；200 V，380 V。提问个别学生，及时纠正，并给出正确答案。PPT显示：1一电压U10 V的直流电通过电阻R，在时间t内产生热量与一交流电通过电阻R/2 时在同一时间内产生热量相同，则该交流电压的有效值为()A10 V B. V C5 VD20 V答案(C)2请写出下列各图的周期、频率、最大值、有效值。甲T4 sf0.25 HzUm2 VU V乙T2 sf0.5 HzUm2 VU V丙T2 sf0.5 HzUm2 VU2 V丁T2 sf0.5 HzUm4 VU5 V甲、乙两图有效值相同，说明正弦式交变电流的有效值与最大值的关系与频率无关。学生求解丁图的有效值时遇到了问题。交变电流有效值是表示交变电流产生的热效应的平均效果，就是平均值吗？我们应该从有效值的定义入手，相同时间可取半个周期吗？为什么？有效值表示交变电流产生平均效果，用半个周期无法体现出来。又由于它具有周期性特点，相同时间必须取周期整数倍，一般为了方便计算，只取一个周期便可以。师生共同完成以下步骤：Q交Q直即t1t2(t1t2)U5 V思考：可以用这种方法去计算正弦式交变电流的有效值吗？为什么？不可以。现有知识无法求得交变电流在一个周期内产生的热量。幻灯显示：3试电笔上的氖管，起辉电压86.6 V，若将其接在电压为70.7 V频率为50 Hz的交流电路，问：(1)氖管能发光吗？在1秒内有多少时间发光？(2)70.7 V是什么电压？该交流电压最大值为多少？周期又为多少？(3)交变电流的图象如何？表达式如何？解：作出交变电流的Ut图，UUmsint100sin100tV设电压为70.7 V对应时刻为t1，代入公式即707 V100sin100t1，t10.002 5 s由图象对称性知，氖管发光时间为t4(t10)0.01 s。707 V是有效值。UmU100 V86.6 V氖管会发光。100 弧度/秒事件5总结、扩展1全面详细描述交变电流的公式，图象、最大值、有效值、周期、频率等是描述交变电流某一方面特性的物理量。2由图象和公式均可求出最大值、周期、有效值、频率等物理量。反之，由最大值、周期等也可求出交变电流的公式及图象。3思考题如下图图象的交变电压有效值能求吗？2描述交变电流的物理量1表征交变电流变化快慢的物理量周期T(s)，频率(Hz)角速度(弧度/秒)，转速n(转/秒)T2f2n2表征交变电流大小的物理量瞬时值：eiu最大值：EmImUm有效值：EIUEUI有效值：让交流电和直流电在相同的时间内通过相同的电阻产生相同的热量。