物理表征的教案設(shè)計(jì)
表征交流電的物理量
●本節(jié)教材分析
教材把交流電與直流電對比說明，描述交流電的特性需要一些新的物理量.交流電的電動(dòng)勢、電壓、電流是隨時(shí)間變化的，教材介紹了用公式法和圖象描述交流電如何隨時(shí)間變化的方法，我們可向?qū)W生說明，這種描述是詳細(xì)、全面的，但應(yīng)用時(shí)常常不方便.實(shí)用中經(jīng)常需要知道交流電某一方面的特性，因此需要引入反映交流電某一方面特性的物理量.如：最大值說明交流電在變化過程中所能達(dá)到的最大數(shù)值，反映了交流電變化的范圍；交流電是周期性變化的，周期、頻率說明交流電變化的快慢；有效值說明交流電產(chǎn)生的平均效果.教學(xué)中的難點(diǎn)是交流電有效值的概念，這也是教學(xué)重點(diǎn).
.有效值的物理意義、有效值與最大值的關(guān)系非常重要，要讓學(xué)生很好地
了解和熟悉.有必要強(qiáng)調(diào)說明交流電的有效值用得很多，因此，如果不加特別的說明，提到交流電的電流、電壓、電動(dòng)勢時(shí)，指的都是有效值.交流電表測得的電流、電壓也是有效值.還可考慮分別用直流電流表、交流電流表和直流電壓表、交流電壓表測量剛才的A、B燈的電流、電壓，讓學(xué)生看到兩者的數(shù)值相同，并讓學(xué)生說出交流電的最大值.
我們可考慮讓學(xué)生對交流電的描述作小結(jié)，使學(xué)生明確：全面、詳細(xì)描述交流電的是公式和圖象；最大值、有效值、周期、頻率等物理量是描述交流電某一方面的特性的.根據(jù)交流電的圖象、公式可知最大值、周期，從而可知有效值、頻率.
●教學(xué)目標(biāo) 一、知識目標(biāo)
1.理解什么是交變電流的最大值和有效值，知道它們之間的關(guān)系. 2.理解交變電流的周期、頻率以及它們之間的關(guān)系.知道我國生產(chǎn)和生活用電的周期（頻率）的大小.
二、能力目標(biāo)
能應(yīng)用數(shù)學(xué)工具描述和分析處理物理問題.
三、德育目標(biāo)
讓學(xué)生了解多種電器銘牌，介紹現(xiàn)代科技的突飛猛進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情. ●教學(xué)重點(diǎn)
交變電流有效值概念.●教學(xué)難點(diǎn)
交流電有效值概念及計(jì)算.●教學(xué)方法
在教師指導(dǎo)下的啟發(fā)式教學(xué).●教學(xué)用具
電源、電容器、燈泡“6 V 0.3 A”、幻燈片、手搖發(fā)電機(jī).●課時(shí)安排 1課時(shí)
●教學(xué)過程 一、引入新課 ［師］上節(jié)課講了矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在線圈中產(chǎn)生了正弦交流電.如何描述交流電的變化規(guī)律呢？
［生1］可以用公式法描述.從中性面開始計(jì)時(shí)，得出 瞬時(shí)電動(dòng)勢：e=Emsinω t 瞬時(shí)電流：i=Imsinω t. 瞬時(shí)電壓：u=Umsinω t. 其中Em=NBSω
［生2］可以用圖象法描述.如圖所示：
［師］交流電的大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化，只用電壓、電流描述不全面.這節(jié)課我們學(xué)習(xí)表征正弦交流電的物理量.
二、新課教學(xué)
1.交變電流的最大值（Em,Im,Um） ［師］交變電流的最大值是交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大數(shù)值，可以用來表示交變電流的電流或電壓變化幅度.
［演示］電容器的耐壓值.
將電容器（8 V，500 μF）接在學(xué)生電源上充電，接8 V電壓時(shí)電容器正常工作，接16 V電壓時(shí)，幾分鐘后聞到燒臭味，后聽到爆炸聲.
［師］從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)：電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的最大電壓，若電源電壓的最大值超過耐壓值,電容器可能被擊穿.但是交流電的最大值不適于表示交流電產(chǎn)生的效果，在實(shí)際中通常用有效值表示交流電流的大小.
2.有效值（E、I、U）
［演示］如下圖所示，將兩只“6 V、0.3 A”的小電珠A、B，一個(gè)接在6 V的直流電源上，一個(gè)接在有效值為6 V的交流電源上，觀察燈的亮度.
［生］兩燈的亮度相同.
［師］讓交流電和直流電通過同樣的`電阻，如果它們在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量相等，把直流電的值叫做交流電的有效值.通常用大寫字母U、I、E表示有效值.
3.正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系
［師］計(jì)算表明，正弦交流電的最大值與有效值有以下關(guān)系：
I=Im2=0.707ImU=Um2=0.707Um
［強(qiáng)調(diào)］
（1）各種使用交變電流的電器設(shè)備上所示值為有效值. （2）交流電表（電壓表或電流表）所測值為有效值. （3）計(jì)算交變電流的功、功率、熱量等用有效值. 4.周期和頻率
［師］請同學(xué)們閱讀教材，回答下列問題： （1）什么叫交流電的周期？ （2）什么叫交流電的頻率？ （3）它們之間的關(guān)系是什么？
（4）我國使用的交變電流的周期和頻率各是多大？
［生1］交變電流完成一次周期性的變化所用的時(shí)間，叫做交變電流的周期，用T表示. ［生2］交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫做交變電流的頻率，用f表示. ［生3］T=1 f
［生4］我國使用的交流電頻率f=50 Hz,周期T=0.02 s. ［師］有個(gè)別歐美國家使用交流電的頻率為60 Hz. 5.例題分析 ［投影］
［例1］表示交變電流隨時(shí)間變化圖象如圖所示，則交變電流有效值為
A.52A C.3.52 A
B.5 A D.3.5 A
解析：設(shè)交變電流的有效值為I，據(jù)有效值的定義，得 I2RT=（42）2R
TT+（32）2R 22
解得I=5 A
綜上所述應(yīng)選擇B. ［投影］
三、小結(jié)
本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題：
1.表征交變電流的幾個(gè)物理量：最大值、有效值、周期、頻率. 2.正弦式交流電最大值與有效值的關(guān)系： I=Im2,U=Um2.
3.交流電的周期與頻率的關(guān)系：T=
四、作業(yè)（略）
五、板書設(shè)計(jì)
六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)
1.把220 V的正弦式電流接在440 Ω電阻兩端，則該電阻的電流峰值 A.0.5A C.22A B.0.52A D.1A
2.電路如圖所示，交變電流電源的電壓是6 V，它跟電阻R1、R2及電容C、電壓表一起連成如圖電路.忽略電源內(nèi)阻，為保證電容器不擊穿，電容器耐壓值U2和電壓表示數(shù)U1分別為
A.U1=62 V C.U1=6 V
B.U2=6 V D.U2≥62V
3.兩個(gè)相同電阻分別通以下圖兩種電流，則在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量QA∶QB
=_______.
4.關(guān)于正弦式電流的有效值，下列說法中正確的是 A.有效值就是交流電在一周期內(nèi)的平均值
B.交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來定義的
C.在交流電路中，交流電流表和交流電壓表的示數(shù)表示的都是有效值 D.對于正弦式電流 ，最大值的平方等于有效值平方的2倍 參考答案：
1.B 2.CD 3.1∶2 4.BCD●備課資料
1.如何計(jì)算幾種典型交變電流的有效值？ 答：交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的.讓交變電流和直流電通過同樣的電阻，
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