交流电教材分析与教学建议

高中物理选修3-2

第五章《交流电》第六章《传感器

》房山教师进修学校付永敢教材分析与教学建议交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第1页!〔新〕第五章交变电流1交变电流2描述交变电流的物理量3电感和电容对交变电路的影响4变压器5电能的输送〔原〕第十七章交变电流

一、交变电流的产生和变化规律

二、表征交变电流的物理量

三、电感和电容对交变电流的影响

四、变压器

五、电能的输送

*六、三相交变电流

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〔新〕第六章传感器

1传感器及其工作原理

2传感器的应用（一）

3传感器的应用（二）

4传感器的应用实例

〔原〕第二册（必加选）〔阅读〕电容式传感器

〔阅读〕动圈式话筒原理

〔实验〕传感器的简单应用

新、旧教材章节结构对比交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第3页!

教材分析和对教材处理方法

交变电流知识和生产、生活关系密切，有广泛的应用，考虑到高中阶段只对交流电的产生、描述方法、基本规律作简要的介绍，这些知识是已学过的电磁感应的引伸，所以这一章的教学过程对开阔学生思路、提高能力是很有好处的。由于本章基础知识是电磁感应，所以讲述这个单元之时，教学方法可采用老师多指点，让学生自学、讨论、推导总结，另一方面也采用演示、观察、对比等，培养学生知识迁移、活学活用的能力．交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第4页!1、教学的难点2、教学的重点3、考试的热点有效值的概念,远距离输电过程的有关计算.交流电的变化规律及其应用,理想变压器的应用.交流电的变化规律及其应用.交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第5页!建议:将一个周期内的四个位置和四个过程的电流大小、方向从中性面起依次以问题的形式展现,让学生对交变电流的产生过程有一个完整的认识一、交变电流的产生交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第6页!(1)定义:与磁感线垂直的平面。(2)强调:

①线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但I=0。②线圈越过中性面，线圈中感应电流方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。三.中性面交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第7页!

例1：一闭合正方形线圈匝数N=100匝，边长10cm，线圈总电阻为10Ω。线圈绕OO’轴在B=0.5T的匀强磁场中匀速转动，每分钟转1500转，求(1)的电动势瞬时值表达式（2）从图示位置计时线圈平面从图示位置转过30O时，感应电动势的值是多少？(3)线圈平面从图示位置转过1/100s时，感应电动势的值是多少？(4)线圈平面与磁场方向成30O时，感应电动势的值是多少？交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第8页!有效值是表征正弦交流电的大小及衡量交流电做功能力大小的物理量。有效值是以电流热效应的观点来量度交流电的大小。量度的方法是：不论是交流电流还是直流电流，只要它们的热效应相等，它们的有效值就相等。有效值是瞬时值平方的平均再开方，所以，有效值又称为方均根值。一般不同时间内的交流电有效值是不同的。当时间段远大于其周期时,则可以认为这一时间内有效值等于一个周期内的有效值。一、交流电的有效值交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第9页!对图1所示的方波而说,由定义显然可得有效值与最大值相等。对图2所示的三角波和图3所示的锯齿波。由定义可得有效值等于最大值被除I≈0.577Im。三、其它常见交流电的有效值交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第10页!注意区分交流电的“四值”１、最大值２、有效值３、平均值４、瞬时值交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第11页!例3、交流电有效值的计算如图表示一交流电的电流随时间而变化的图像．此交流电流的有效值是[

]交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第12页!（一）知识与技能1．知道变压器的构造，了解变压器的工作原理。2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系和电流与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。（二）过程与方法在探究变压比、电流比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。（三）情感、态度与价值观1．使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。2．培养学生实事求是的科学态度。重点：探究理想变压器变压比和匝数比的关系。难点：探究理想变压器变压比和匝数比的关系。第四节.变压器交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第13页!交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第14页!二、变压比公式的推导u1-e1=I1r1e2=I2r2+u2r1、r2很小∴u1≈e1e2≈u2∵e1=N1ΔΦ/Δte2=N2ΔΦ/Δt∴u1/u2=N1/N2交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第15页!思考一：升压变压器，n2＞n1，降压变压器，n2＜n1。升压变压器，I2<I1，降压变压器，I2>I1。思考二：在绕制升压变压器原副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好，还是细一些好？降压变压器呢？因为升压变压器，I2<I1，所以副线圈导线可以比原线圈导线细一些。降压变压器，I2>I1，所以副线圈导线要比原线圈导线粗一些。了解：电压互感器和电流互感器的作用和原理四、应用交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第16页!例4．如图所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关．PU1是滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则[

]A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大

B．保持P的位置及U1不变，S由b合到a时R消耗的功率减小

C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大

D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I1将增大交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第17页!第五节.电能的输送

（一）知识与技能1．知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。2．知道降低输电损耗的两个途径，会进行远距离输电的有关计算．3．了解电网供电的优点和意义。（二）过程与方法通过思考、讨论、阅读，培养学生阅读、分析、综合和应用能力（三）情感、态度与价值观1．培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。2．介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。重点：找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。难点：理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第18页!二、远距离输电问题解题思路：（１）画好远距离输电示意图（２）将有关物理量字母标在图上（３）认真分析输电过程的各个环节，列出物理方程式求解。该过程一般有五个环节：发电机回路；升压变压器；远距离输电部分；降压变压器；用户。交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第19页!例6．某学校配有一套校内备用供电系统，由一台内阻为1Ω的发电机向全校22个教室（每个教室有“220V40W”的白炽灯6盏）供电．如果输电线的总电阻R是4Ω，升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器）的匝数比分别是1∶4和4∶1，那么，（1）发电机的输出功率应是多大？（2）发电机的电动势是多大？（3）输电效率是多少？（4）若只使用总数一半的电灯，并正常发电，发电机的输出功率是否也减少一半？交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第20页!节、传感器及其工作原理（一)、知识和技能

1、知道什么是传感器。

2、知道什么是光敏电阻、热敏电阻金属热电阻以及霍尔元件

3、知道传感器的工作原理

(二）、

过程与方法

1、通过实验的方法获取对传感器的感性认识

2、运用所学知识分析问题、解决问题，是学生对传感器的认识由感性认识上升到理性认识（三）、情感、态度与价值观

1、体验科学探究的乐趣

2、通过对生活中实例的分析与研究，感受物理与生活、生产的密切联系，体会物理学的重要性重点

1、理解传感器的概念2、传感器的工作原理难点霍尔电压公式的推导交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第21页!节、传感器的应用（二）（一)、知识和技能

1、知道电饭锅的结构和原理加深对温度传感器的应用的认识。

2、了解测温仪，知道应用温度传感器测量温度的优点

3、了解鼠标的主要结构，知道其工作原理4、了解光电传感器的应用——火灾报警器

(二）、

过程与方法

进一步认识传感器的应用（三）、情感、态度与价值观激发学生学习兴趣，激发创造的欲望重点各种传感器的应用难点电饭锅、测温仪、鼠标器、火灾报警器的结构及原理交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第22页!教学的思考和教学建议第五章交变电流交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第23页!教学目标（一）知识与技能1．使学生理解交变电流的产生原理。2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。（二）过程与方法1．培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。2．培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。（三）情感、态度与价值观通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性重点：交变电流产生的物理过程的分析。难点：交变电流的变化规律及应用。节、交变电流交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第24页!二.交变电流的变化规律

教材中未对交变电流的瞬时值表达式作理论推导，建议在实际教学中对交变电流的瞬时值表达式进行推导。在课后的练习中用到Em=NBSω交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第25页!电动势、电流与电压的瞬时值与时间关系图像四.交流电的图像此处可与Φ－t图相比较．交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第26页!

第二节.描述交变电流的物理量

（一）知识与技能1．理解什么是交变电流的峰值和有效值，知道它们之间的关系。2．理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。（二）过程与方法能应用数学工具描述和分析处理物理问题。（三）情感、态度与价值观让学生了解多种电器铭牌，介绍现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情重点：交变电流有效值概念。难点：交变电流有效值概念及计算,有效值与平均值的区别。

交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第27页!［强调］（１）上面三式仅适用于正弦（或余弦）交流电．（２）各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值。（３）交变电流表（电压表或电流表）所测值为有效值。（４）计算交变电流的功、功率、热量、确定保险丝的熔断电流时等用有效值。（５）仅在热效应上等效，并非在所有方面都等效．二、正弦交流电有效值和最大值的关系交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第28页!交流电流的平均值是交流图象中波形对横轴(t轴)所围“面积”对时间的比值。由于其值大小表示单位时间内通过的电量平均值,因此,计算通过导体的电量时应用交流电的的平均值。平均值大小与所取时间间隔有关。交流电在半周期内，通过电路中导体横截面的电量Q和其一直流电在同样时间内通过该电路中导体横截面的电量相等时，这个直流电的数值就称为该交流电在半周期内的平均值。

四、交流电的平均值交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第29页!

例2：如图12－4所示，矩形线圈abcd在磁感强度B=2T的匀强磁场中绕轴OO′，以角速度ω=10πrad/s匀速转动，线圈共10匝，ab=0.3m，bc=0.6m，负载电阻R=45Ω。求：（l）电阻R在0.05s内所发出的热量；（2）0.05s内流过的电量（设线圈从垂直中性面开始转动）

交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第30页!第三节.电感和电容对交变电流的影响

（一）知识与技能1．理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。2．知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关。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．知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的大小.知道容抗与哪些因素有关。（二）过程与方法1．培养学生独立思考的思维习惯。2．培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯。（三）情感、态度与价值观培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯。重点1．电感、电容对交变电流的阻碍作用。2．感抗、容抗的物理意义。难点1．感抗的概念及影响感抗大小的因素。2．容抗概念及影响容抗大小的因素。交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第31页!

一、理想变压器1.没有漏磁即通过两绕组每匝的磁通量都一样2、两绕组中没有电阻从而没有铜损即忽略绕组导线中的焦耳损耗3.铁芯中没有铁损即忽略铁心中的磁滞损耗和涡流损耗4.原副线圈的感抗趋于无穷大，从而空载电流趋于零交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第32页!变压器的铁芯由高导磁材料硅钢片制成，它的导磁系数μ约为空气的导磁系数的2000倍以上。大部分磁通都在铁芯中流动，主磁通约占总磁通的99％以上，而漏磁通占总磁通的1％以下。

也就是说没有铁芯，变压器的效率会很低，大部分磁通就在空气中浪费掉了。如果有超导材料出现超导材料那么硅钢片就可以退休了

铁芯的作用交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第33页!三、理想变压器各物理量变化的决定因素及动态分析当理想变压器原、副线圈的匝数不变时，如果变压器的某物理量发生变化，怎样确定其它物理量的变化呢？可依据以下原则判断：（1）输入电压U1决定输出电压U2。U2与U1成正比。（2）输出电流I2决定输入电流I1。I1与I2成正比。（3）输出功率P2决定输入功率P1。P1=P2交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第34页!为什么电压互感器和电流互感器的二次侧必须接地?电压互感器和电流互感器的二次侧接地属于保护接地。因为一、二、次侧绝缘如果损坏，一次侧高压串到二次侧，就会威胁人身和设备的。交流电教材分析与教学建议共41页，您现在浏览的是第35页!例5．如图所示，A、B、C、D是四个相同的白炽灯，都处于正常发光状态，则图中ab、cd两端电压U1与U2之比是[

]A．3∶1

B．4∶1C．3∶2

D．2∶1交流电教材分析与教学建议共41页，您