高二物理第四章《描述交变电流的物理量》的教案

2024-05-05

高二物理第四章《描述交变电流的物理量》的教案（精选5篇）

篇1：高二物理第四章《描述交变电流的物理量》的教案

教材分析

与恒定电流不同，由于交变电流的电压、电流等大小和方向都随时间做周期性变化，需要用一些特殊的物理量来描述它在变化中不同方面的特性，本节主要介绍这样一些物理量。

一、学习要求

1.知道交变电流的周期和频率，知道我国供电线路交变电流的周期频率.2.知道交变电流和电压的峰值，有效值及其关系.3、会用图象和函数表达式描述正弦交变电流。

二、教材重点

交变电流的有效值

三、教材难点

一般电流有效值的求解

四、教学资源

通过思考讨论，使学生明白，从电流热效应上看，交流电产生的效果可以与某地恒定电流相等，由此引入有效值的概念.1.定义：让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一周期内产生的热量相等，就把这个恒定电流的值(I或U)叫做这个交流的有效值.课本第一次明确地用一个周期T来定义有效值，使得有效值的概念更加准确.2.正弦交变电流的有效值与峰值的关系

这一关系只对正弦式电流成立，对其它波形的交变电流一般不成立.其它波形的交变电流的有效值就根据有效值的定义去求解。

3.几点说明：

①各种使用交变电流的电器设备上所标的额定电压、额定电流均指有效值;

② 交流电压表和交流电流表所测量的数值也都是有效值;

③将电容器接入交流电路中，其耐压值应不小于交变电流的最大值，但熔丝的选择应据有效值来确定其熔断电流;

④一般情况下所说的交变电流的数值，若无特别说明，均指有效值。

4.有效值与平均值的区别：交变电流的有效值是按照电流的热效应来规定的，对一个确定的交变电流，其有效值是一定的，而平均值是由来确定的，其数值大小与时间间隔有关。在计算交变电流通过导体产生的热量、热功率时，只能用有效值，而不能用平均值;在计算通过导体截面的电量时，只能用交变电流的平均值，即q = t。

典型例题

例：如图边长为L的单匝正方形线框，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框电阻为R，当线框绕ab边从图示位置以角速度匀速转过的过程中，求

(1)外力所做的功;

(2)流过线框导线截面的电量

[析] 外力所做的功，即线框中产生的热量。应据线圈产生电动势的有效值求热量。一般是先求最大值，再求有效值。

线框转过的过程中，线圈内产生的电动势最大值为：

电动势的有效值为线圈转过所用的时间为.线圈内产生的热量.[典型错解] E=

篇2：高二物理第四章《描述交变电流的物理量》的教案

学科：物理

编写人：郑立敬

审稿人：侯智斌

选修3-2第五章第2节《描述交变电流的物理量》教学设计

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，Em,Im，Um．

EmREmNSB,Im．

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EmNSB，即仅由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度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UUm2；IIm2.注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有UUm2；IIm2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IIm． 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Q1Q2

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Ent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：

En2BsT22nBs，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：就是线圈在匀强磁场中转动的角速度．单位：rad/s.2④、角速度、频率和周期的关系：2f

T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，t0时，磁通量最大，应为余弦函数，此刻变化率为零（切线斜率为零），tT4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mcost和eEmsint．

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

一、表征大小的物理量

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。

篇3：高二物理第四章《描述交变电流的物理量》的教案

1.知识与技能

运用电磁感应知识分析交流发电机的实际模型，理解交流电的产生原理和过程。

综合运用电磁感应知识，并借助数学工具，推导并总结交流电的变化规律。

结合交流电产生过程的分析，正确理解中性面、交流电的瞬时值、最大值的含义。

2.过程与方法

通过对交流发电机的实际模型观察，提高观察能力、空间想象能力，并领会立体图转化为平面图处理问题的方法。

通过对交流电变化规律的推导，逐步形成利用数学工具及物理规律解决实际问题的能力。

3.情感态度与价值观

通过观看三峡工程的相关视频，了解它的作用和意义，激发学生爱国主义热情，体会物理理论应用于实践所产生的价值。

通过对交流电变化规律的推导，逐步树立应用物理规律分析实际问题的信念。

教学重难点：

1.重点：交流电的产生原理和过程及交流电的变化规律。

2.难点：交流电的变化规律的推导。

教学资源：

演示实验：交流发电机、灯泡、电流表；交流发电机模型；示波器、函数信号发生器。

课时安排：45分钟。

教学过程：

活动之一：引入交变电流的概念。

图片引入：展示“三峡大坝”图片并简单介绍，引入实验。

演示实验：实验1：发电机与小灯泡连接。

实验2：发电机与电流表连接。

进入新课引入概念：引导学生观察实验现象，得出发电机产生的是大小和方向都随时间变化的交变电流，并进入新课。

活动之二：分析交变电流的产生过程。

设置疑问：对比恒定电流和直流电流，引出问题：为什么会产生交变电流？

介绍结构：介绍教学手摇发电机的主要构造。

理论分析：结合发电机模型，引导学生从理论上分析交变电流产生的过程，引出中性面的概念，让学生定性的得出交变电流的大小和方向的变化特点。

实验验证：通过实验验证交变电流的方向变化特点。

动画模拟：模拟形成电流的微观自由电荷定向运动的特点

活动之三：推导交变电流的具体变化规律。

创设情景：情景1：单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动。提供已知条件，推导线圈在中性面和垂直中性面两个特殊位置的感应电动势。

引导分析。

得出结果：引导学生先将立体图转化为平面图，再进行分析，得出结果。

拓展情景。

学生推导。

集体评价。

确定结果：情景2：单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。提供已知条件，推导线圈在t时刻的感应电动势。

学生请一个学生上台推导，得出结果。然后集体评价，得出正确结论。

拓展情景：情景3：n匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，求感应电动势。

集体完成：情景4：n匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。求感应电流，路端电压。

总结规律：规律：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动时，产生正弦式。

交变电流。简称正弦式电流。

实验演示：告诉学生正弦式电流只是常见的交变电流的一种，还有其它的形式。

知识延伸同时将其它某几种通过示波器显示出来。

活动之四：描述交变电流的变化规律。

公式描述：借鉴前面的推导结果，直接写出正弦式交变电流的数学表达式。

图象描述：引导学生画出感应电动势的变化图像，强调画图的规范性和条理性。

实验验证：运用示波器显示人工匀速摇动发电机的电压随时间变化的图象，并引导学生分析不是正弦式图象的原因。

实验演示：引入家庭用电，输入到示波器。显示出正弦式波形。

知识延伸：告诉学生正弦式电流只是常见的交变电流的一种，还有其它的形式，同时将其它某几种通过示波器显示出来。

活动之五：大型交流发电机的介绍。

播放视频：播放大型发电机的视频。

知识介绍：介绍交流发电机的基本组成和种类。

课堂小结：引导学生进行课堂小结。

播放视频：通过视频展示三峡工程的全面效益。

课后任务：布置课后作业。

板书设计。

第一节交变电流的产生和变化规律。

一、交变电流的产生

1.什么是交變电流？

大小和方向都随时间做周期性变化的电流。

2.交变电流的产生过程：

中性面：线框平面与磁感线垂直的位置。

线圈位于中性面时，Φ最大，

线圈垂直中性面时，Φ=0，最大

线圈越过中性面时，线圈中I感方向要改变，转一周，改变两次。

二、交变电流的变化规律

线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦式交变电流，简称正弦式电流。

1.正弦式电流的表达式： 2.正弦式电流的图象：

三、几种常见的交变电流波形

篇4：《描述交变电流的物理量》教案2

课型: 新授课授课人：余焱红教材分析

与恒定电流不同，由于交变电流的电压、电流等大小和方向都随时间做周期性变化，需要用一些特殊的物理量来描述它在变化中不同方面的特性，本节主要介绍这样一些物理量。教学目标

一、知识与技能

1、知道交变电流的周期和频率，以及它们与转子角速度ω的关系。

2、知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值等及其关系。

3、知道我国供电线路交变电流的周期和频率。

二、过程与方法

1、用等效的方法得出描述交变电流的有效值。

2、学会观察实验，分析图象，由感性认识到理性认识的思维方式。

三、情感态度与价值观

1、通过对描述交变电流的物理量的学习，体会描述复杂事物的复杂性，树立科学、严谨的学习和认识事物的态度。

2、联系日常生活中的交变电流知识，培养学生将物理知识应用于生活和生产实际的意识，鼓励学生勇于探究与日常生活有关的物理学问题。教学重点难点

重点：周期、频率的概念，有效值的概念和计算

难点：有效值的概念和计算教学方法

诱思探究教学法

教学过程

一、复习引入新课(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。(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：

(师生互动复习上一课所学的内容)[教师指出] 我们在前一节课已经学习了正弦交变电流的最大值和瞬时值，知道线圈转动一整圈，交变电流就完成一个周期性变化。这说明，线圈转动速度越快，交变电流周期性变化的越快。交变电流与恒定电流比较具有不同的特点，出了这两个量以外还要用哪些量来描述交变电流呢？

（复习引入时间5分钟左右）

二、讲解新课

首先考虑用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？

1．交变电流的周期和频率。(1)周期：

(2)频率：(3)周期和频率的关系是：

(启发式提问:我们以前学过那种典型的周期性运动？在周期和频率的定义上有什么区别和联系。通过与匀速圆周运动的比较，让学生感受物理规律内在的和谐与同一性。)

2．交变电流的峰值和有效值(1)交变电流峰值（Im、Em、Um）：(2)交变电流有效值（I、E、U）：

(结合［思考与讨论］进行自主探究式学习，放手让学生思考与讨论，找学生说出自己的分析思路。教师再略做点评。最后由学生独立完成该题。在自主学习过程中让学生体会研究物理问题的一个重要思想——等效思想的应用。)（学生探究讨论5-10分钟）

3、交变电流的相位

（新课教学时间20分钟左右）

三、随堂练习

（通过练习加深对相关概念的理解和应用）

四、课堂小结

（由学生完成课堂小结，教师做补充）

五、作业

附板书设计

１．交变电流的周期和频率

（1）周期：（2）频率：

（3）周期和频率的关系：２．交变电流的有效值交变电流有效值（I、E、U）： 1）有效值：

篇5：高二物理第四章《描述交变电流的物理量》的教案

交变电流教案

在教师指导下的启发式教学.●教学用具

电源、电容器、灯泡“6 V 0.3 A”、幻灯片、手摇发电机.●课时安排 1课时

●教学过程

一、引入新课［师］上节课讲了矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，在线圈中产生了正弦交流电.如何描述交流电的变化规律呢？

［生1］可以用公式法描述.从中性面开始计时，得出瞬时电动势：e=Emsinω t 瞬时电流：i=Imsinω t.瞬时电压：u=Umsinω t.其中Em=NBSω

［生2］可以用图象法描述.如图所示：

［师］交流电的大小和方向都随时间做周期性变化，只用电压、电流描述不全面.这节课我们学习表征正弦交流电的物理量.二、新课教学

1.交变电流的最大值（Em,Im,Um）［师］交变电流的最大值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度.［演示］电容器的耐压值.将电容器（8 V，500 μF）接在学生电源上充电，接8 V电压时电容器正常工作，接16 V电压时，几分钟后闻到烧臭味，后听到爆炸声.［师］从这个实验中可以发现：电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压，若电源电压的最大值超过耐压值,电容器可能被击穿.但是交流电的最大值不适于表示交流电产生的效果，在实际中通常用有效值表示交流电流的大小.2.有效值（E、I、U）

［演示］如下图所示，将两只“6 V、0.3 A”的小电珠A、B，一个接在6 V的直流电源上，一个接在有效值为6 V的交流电源上，观察灯的亮度.

交变电流教案

［生］两灯的亮度相同.［师］让交流电和直流电通过同样的电阻，如果它们在相同时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交流电的有效值.通常用大写字母U、I、E表示有效值.3.正弦交流电的有效值与最大值的关系

［师］计算表明，正弦交流电的最大值与有效值有以下关系：

I=Im2=0.707Im

Um2=0.707Um

［强调］

（1）各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值.（2）交流电表（电压表或电流表）所测值为有效值.（3）计算交变电流的功、功率、热量等用有效值.4.周期和频率

［师］请同学们阅读教材，回答下列问题：（1）什么叫交流电的周期？（2）什么叫交流电的频率？（3）它们之间的关系是什么？

（4）我国使用的交变电流的周期和频率各是多大？

［生1］交变电流完成一次周期性的变化所用的时间，叫做交变电流的周期，用T表示.［生2］交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率，用f表示.［生3］T=1 f［生4］我国使用的交流电频率f=50 Hz,周期T=0.02 s.［师］有个别欧美国家使用交流电的频率为60 Hz.5.例题分析［投影］

［例1］表示交变电流随时间变化图象如图所示，则交变电流有效值为

A.52A C.3.52 A

B.5 A D.3.5 A

交变电流教案

解析：设交变电流的有效值为I，据有效值的定义，得 I2RT=（42）2RTT+（32）2R 22解得I=5 A 综上所述应选择B.［投影］

［例2］交流发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4 m，bc=ad=0.2 m，共50匝，线圈电阻r=1 Ω，线圈在B=0.2 T的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO′以接电阻9 Ω，如图所示.求：

100r/s转速匀速转动，外

（1）电压表读数；（2）电阻R上电功率.解析：（1）线圈在磁场中产生： Em=NBSω=50×0.2×0.4×0.2×I=

100×2π V=160 V Em2(Rr)160210 A=82 A U=IR=722 V101.5 V（2）P=UI=722×82 W=1152 W

三、小结

本节课主要学习了以下几个问题：

1.表征交变电流的几个物理量：最大值、有效值、周期、频率.2.正弦式交流电最大值与有效值的关系： I=Im2,U=Um2.3.交流电的周期与频率的关系：T=