(精品)高二物理选修3-2第五章第2节描述交变电流的物理量教案

(精品)高二物理选修3-2第五章第2节描述交变电流的物理量教案（共4篇）

篇1：(精品)高二物理选修3-2第五章第2节描述交变电流的物理量教案

学校：临清实高

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。

本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。在课堂处理中，有效值作为本节课的重点与难点，不仅仅要在课堂上详细讲解，还要督促学生在课下多思考，利用练习题加以巩固。以达到对概念的深刻理解。

篇2：(精品)高二物理选修3-2第五章第2节描述交变电流的物理量教案

一、教材分析

讲解电路上的电压损失，是本教材新增加的．目的是希望学生对输电问题有更全面、更深人和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不只一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面．但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深人讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析．教学中要注意掌握好分寸

二、教学目标

1、知识目标

（1）知道“便于远距离输送”是电能的优点之一．知道输电的过程．了解远距离输电的原理．

（2）理解各个物理量的概念及相互关系．

（3）充分理解 ； ； 中的物理量的对应关系．

(4)知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失.(5)理解为什么远距离输电要用高压.2、能力目标

（1）培养学生的阅读和自学能力．

（2）通过例题板演使学生学会规范解题及解题后的思考．

（3）通过远距离输电原理分析，具体计算及实验验证的过程，使学生学会分析解决实际问题的两种基本方法：理论分析、计算和实验．

3、情感目标

（1）通过对我国远距离输电挂图展示，结合我国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严重后果的现象的介绍，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民．

（2）教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯．

三、教学重点、难点

1、重点：（l）理论分析如何减少输电过程的电能损失．

（2）远距离输电的原理．

2、难点：远距离输电原理图的理解．

四、学情分析

学生常常容易将导线上的电压损失面 与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论．可引导学生进行讨论，澄清认识．这里要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考，否则会事倍功半，形快而实慢．

五、教学方法

实验法、学案导学法

六、课前准备：电能输送过程的挂图一幅（带有透明胶），小黑板一块（写好题目）．

七、课时安排 1课时

八、教学过程：

(一)预习检查、总结疑惑

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。

（二）、创设情境，导入新课

讲述：前面我们学习了电磁感应现象和发电机，通过发电机我们可以大量地生产电能．比如，葛洲坝电站通过发电机把水的机械能为电能，发电功率可达271.5万千瓦，这么多的电能当然要输到用电的地方去，今天，我们就来学习输送电能的有关知识．

（三）、自主、合作、探究

1、输送电能的过程

提问：发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢？如：葛洲坝电站发出的电是怎样输到武汉、上海等地的呢？很多学生凭生活经验能回答：是通过电线输送的．在教师的启发下学生可以回答：是通过架设很高的、很粗的高压电线输送的．

出示：电能输送挂图，并结合学生生活经验作介绍．

板书：第三节 电能的输送

输送电能的过程：发电站→升压变压器→高压输电线→ 降压变压器→用电单位．）

2、远距离输电为什么要用高电压？

提问：为什么远距离输电要用高电压呢？学生思考片刻之后，教师说：这个实际问题就是我们今天要讨论的重点． 板书：（高压输电的原理）

分析讨论的思路是：输电→导线（电阻）→发热→损失电能→减小损失

讲解：输电要用导线，导线当然有电阻，如果导线很短，电阻很小可忽略，而远距离输电时，导线很长，电阻大不能忽略．列举课本上的一组数据．电流通过很长的导线要发出大量的热，请学生计算：河南平顶山至湖北武昌的高压输电线电阻约400欧，如果能的电流是1安，每秒钟导线发热多少？学生计算之后，教师讲述：这些热都散失到大气中，白白损失了电能．所以，输电时，必须减小导线发热损失．

3、提问：如何减小导线发热呢？

分析：由焦耳定律 是减小输电线电阻，减小发热，三是减小输电电流 ,有以下三种方法：一是减小输电时间，二．

4、提问：哪种方法更有效？

第一种方法等于停电，没有实用价值．第二种方法从材料、长度、粗细三方面来说都有实际困难．适用的超导材料还没有研究出来．排除了前面两种方法，就只能考虑第三种方法了．从焦耳定律公式可以看出．第三种办法是很有效的：电流减小一半，损失的电能就降为原来的四分之一．通过后面的学习，我们将会看到这种办法了也是很有效的． 板书结论：（1：要减小电能的损失，必须减小输电电流．）

讲解：另一方面，输电就是要输送电能，输送的功率必须足够大，才有实际意义． 板书：（2：输电功率必须足够大．）

5、提问：怎样才能满足上述两个要求呢？

分析：根据公式 提高输电电压 ．，要使输电电流 减小，而输送功率 不变（足够大），就必须板书：（高压输电可以保证在输送功率不变，减小输电电流来减小输送电的电能损失．）

变压器能把交流电的电压升高（或降低）

讲解：在发电站都要安装用来升压的变压器，实现高压输电．但是我们用户使用的是低压电，所以在用户附近又要安装降压的变压器．

讨论：高压电输到用电区附近时，为什么要把电压降下来？（一是为了安全，二是用电器只能用低电压．）板书：（3.变压器能把交流电的电压升高或降低）6.远距离输电的实例分析

A.阅读教材了解输电的技术指标 B.物理过程：大型发电机发出的电压不可能符合远距离输电的要求，因此要在发电站内用升压变压器升压，再经过一次高压变电所，二次高压变电所，再输送给不同用户。C.实例分析

发电机的输出电压为220V，输出功率为44KW，每条输电线电阻为0.2Ω，求用户得到的电压和电功率各是多少？如果发电站先用变压比为1：10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路后，再经过10：1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率又各是多少？

分析与解答：输送电路原理图如图。

发电站输出的功率P出是一定的,当以220伏的电压输出时,输出电流应该是：

I=P出/U出=44000W/220V=200A

两条输电线路的总电阻为0.4Ω,则导线上损失的电功率为：

P损=I2r=(200A)2×0.4Ω=16kW

用户得到的电功率为P=P出-P损=44kW-16kW=27kW

在导线上损失的电压为: U损=I2r=200V×0.4Ω＝80V．

用户得到的电压为：U=U出-U损=220V-80V=140V

如果用1：10的变压器将电压升高到2200V后再输送出去，则输出电流为：

I=P出/U出=44000W/2200V=20A

P损=I2r=(20A)2×0.4Ω=160W

用户得到的电功率为P=P出-P损=44kW-160W=43.83kW

在导线上损失的电压为: U损=I2r＝20V×0.4Ω＝8V．

加到用户端变压器上的电压为：U=U出-U损=2200V-80V=2192V

经过变压器降压后输送给用户的电压为：219.2V．

引导学生看课本，了解我国输电电压，知道输送电能的优越性．

（四）反思总结，当堂检测。

教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。反思：课本中讲了从减少损失考虑，要求提高输电电压；又讲了并不是输电电压越高越好．希望帮助学生科学地、全面地认识问题，逐步树立正确地分析问题、认识问题的观点和方法

（五）发导学案、布置预习。

九、板书设计

第三节 电能的输送

高压输电的原理

要减小电能的损失，必须减小输电电流 输电功率必须足够大．

(3)高压输电可以保证在输送功率不变，减小输电电流来减小输送电的电能损失． 2.变压器能把交流电的电压升高或降低

3.远距离输电的实例分析

十、教学反思

1.在本节课的教学设计上能体现出课改精神，重在过程，重在发现，而不是象以前只重结论。

2.采用探究式教学法。体现了学生的主体地位。让学生主动参与其中而不是被动接受教师的结论。

3.最后的实验设计能令学生深刻意识到高压输电的效果。

4.老师教态自然，语音、语速等不错。

5.时间控制上有待改进，有点前松后紧。

6.个别概念（如P总不变）强调得不够。

篇3：(精品)高二物理选修3-2第五章第2节描述交变电流的物理量教案

知识改变命运，学习成就未来

线圈中感应电流的方向 沿着a→b→c→d→a方向流动的。

当ab边向左、cd边向右运动时，线圈中感应电流的方向如何? 感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的。

线圈平面与磁感线平行时，ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直，即两边都垂直切割磁感线，此时产生感应电动势最大。

问题2线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小？ 答：当线圈平面跟磁感线垂直时，ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行，即不切割磁感线，此时感应电动势为零。中性面概念：

（1）中性面——线框平面与磁感线垂直的位置。（2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但

ΔΔt

=0。

（3）线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。

2、交变电流的变化规律

设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt，如右图所示。设ab边长为L1，bc边长L2，磁感应强度为B，这时ab边产生的感应电动势多大？

eab=BL1vsinωt = BL1·L22ωsinωt =

12BL1L2sinωt

问：此时整个线框中感应电动势多大？

e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt

若线圈有N匝时，相当于N个完全相同的电源串联，e=NBL1L2ωsinωt，令Em=NBL1L2ω，叫做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的瞬时值。

根据部分电路欧姆定律，电压的最大值Um=ImR，电压的瞬时值U=Umsinωt。

电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如下图所示：

3、实例探究

交变电流的图象、交变电流的产生过程

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知识改变命运，学习成就未来

例

1、一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的是（）

A.t1时刻通过线圈的磁通量为零 B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大

C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大

D.每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大 交变电流的变化规律

例

2、在匀强磁场中有一矩形线圈，从中性面开始绕垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速转动时，产生的交变电动势可以表示为e=Emsinωt。现在把线圈的转速增为原来的2倍，试分析并写出现在的交变电动势的峰值、交变电动势的瞬时值表达式，画出与其相对应的交变电动势随时间变化的图象。分析物理图象的要点：

一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并理解其物理意义。

二变：掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通关系。三判：在此基础上进行正确的分析和判断。

4、综合应用

例

3、如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，角速度ω=200 rad/s。已知ab=0。1 m，bc=0.2 m，线圈的总电阻R=40Ω，试求：（1）感应电动势的最大值，感应电流的最大值；

（2）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；

（3）画出感应电流的瞬时值i随ωt变化的图象；

（4）当ωt=30°时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大？（5）线圈从图示位置转过

π2的过程中，感应电动势的平均值是多大？

篇4：(精品)高二物理选修3-2第五章第2节描述交变电流的物理量教案

教学目的1．理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。2．理解感抗的概念和影响感抗大小的因素。

3．知道交变电流能通过电容器，知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用。4．理解容抗的概念和影响容抗大小的因素。教学重点

1．电感对交变电流的阻碍作用大小及感抗与哪些因素有关。2．电容对交变电流的阻碍作用大小及容抗与哪些因素有关。教学难点

交变电流能够通过电容器的本质。教具

学生电源、电池组、电感线圈、小灯泡、电容器、导线若干。教学过程

一、创设情境，导入新课

设问：交流电与直流电的区别是什么？ 实验：激发学生的学习兴趣。

二、自主、合作、探究

(一)电感对交变电流的阻碍作用

画出三个实验电路图，请学生连接实验电路图(1)

(2)

(3)

(1)(2)(3)三个电路图中交流电源与直流电源的电动势相同，线圈与滑动变阻器阻值相同。A1、A2、A3为三个完全相同的小灯泡。闭合电键，让学生观察A1、A2、A3亮度。

教师提问：观察A1、A2、A3亮度情况

学生回答实验现象：A1、A2亮度相同，A3较暗。教师提问：这说明什么？

学生回答：这表明电感对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻碍作用。教师引入：那为什么会发生这种现象呢？

教师点拨：上一章我们学习了一种特殊的电磁感应现象——自感现象。(让学生回想自感现象)学生回答：自感现象是由于导体本身的电流发生变化，而产生的电磁感应现象。

教师点拨：本实验中当线圈通入交变电流时，线圈中的电流大小和方向时刻变化，在线圈中会产生自感电动势阻碍电流变化。

板书：电感对交变电流的阻碍作用大小，用感抗来表示。

思考提高：感抗的大小与哪些因素有关。看课本37页，找学生回答。感抗的大小总与线圈的自感系数和交流电的频率有关。线圈自感系数越大，交变电流频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大，感抗也就越大。

(二)感抗的应用

学生看课本37页，关于低频扼流圈的部分，总结其构造：线圈绕在铁芯上，匝数多，自感系数大，电阻较小。

作用：通直流，阻交流。

看课本37页关于高频扼流圈的部分，总结：(1)构造：线圈绕在铁氧体芯上或空心，匝数少，自感系数小。(2)作用：通低频，阻高频。学以致用

1．如图，白炽灯和电感线圈串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增加时„()

A．线圈感抗增加 B．线圈感抗减少 C．电灯变暗 D．电灯变亮 答案：AC(三)电容对交变电流的作用

画出两个实验电路图，让学生连接实验电路图。

(1)(2)两个电路中交流电源与直流电源电动势相同，A1、A2、为两个完全相同的小灯泡，闭合电键，让学生观察A1、A2、的亮暗情况。

教师：实验现象是什么？ 学生：A1不亮，A2亮。教师：说明什么？

学生：A1不亮说明直流不能通过电容器，A2亮说明交流电可以通过电容器。自主探究：为什么会出现这种现象？

学生看书总结：电容器有“通交流，隔直流”的作用。交流电可以通过电容器实质是电容器交替进行充放电，导致导线中有电流通过电灯，则灯亮。

画出两个实验电路图，让学生连接实验电路图。

教师：比较A1、A2亮度情况。

学生：A1比A2暗，则电容对交流有阻碍作用，电容对交流的阻碍作用的大小，用容抗表示。

总结：影响容抗大小的因素，看课本38页，交流电的频率和电容器的电容大小，电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小。

学以致用

在图中所示的电路中，C为电容器，R为灯泡，电流总内阻为零，电压表内阻无穷大，若保持交流电源的电压的有效值不变，只将电源频率增大，下列说法中正确的有()

A．电流表示数增大 B．电压表示数增大 C．灯泡变亮 D．灯泡变暗 答案：AC

三、总结