高中二年级上学期物理《交流电的描述》教学设计

《3.2交变电流的描述》教学设计一、教学内容分析《交变电流的描述》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修第二册模块中“电磁感应及其应用”主题下的内容。课程标准要求为：能用公式和图像描述正弦交变电流。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：学生能够根据交流电的特征，会用函数表达式来描述交变电流，并知道公式中的交变电流的电流或电压的最大值、瞬时值、有效值以及它们之间的相互关系；能够用图像来表示一个交变电流，并从图像特征找出电流或电压的最大值、有效值和某一时刻的瞬时值。本节微课的内容是交变电流的有效值，且这个点也是第二节的难点，要理解有效值是从电阻产生的焦耳热相等这意义来定义的。二、学情分析在数学课程对正弦函数和余弦函数有了深入了解，熟悉它们的图像。用数学表达式和图像描述交变电流对学生容易接受，学习不会遇到很大的困难。有效值概念是本节教学的难点，学生难以把握有效值含义。教学时可以提出如何计算交变电流通过电阻，在电阻产生的热量计算问题引入有效值概念。三、教学目标与核心素养【物理观念】理解有效值的物理含义，经历根据电流热效应推导交变电流有效值的过程，体会“等效”的科学方法。【科学思维】经历推导有效值的过程，体会等效的科学方法。【科学探究】了解家用电路的频率和电压的有效值。【科学态度与责任】要勇于探索生活中的物理现象，勤于思考，体会物理知识在生活中的重要性。四、教学重难点教学重点：对交变电流有效值概念的理解教学难点：对交变电流有效值概念的理解教学过程五、新课教学既然交变电流电流大小一直变化，那么如何计算交变电流流过电阻产生的热量？如果是恒定电流，如何计算热量？利用焦耳定律Q=I2Rt.思考与讨论：某交流电的电流波形图如图所示。该电流流过R=1Ω的电阻.请大家看图示电流，如何计算这个电流在1s中产生的热量。分段计算，电流在每一段大小不变，可以先把各段时间在电阻R上产生的热量计算出来，最后求和相加得到在1s时间产生的总热量。我们一起来算一下。在0-0.2s内电路中产生的热量在0.2-0.5s内电路中产生的热量为Q交Q交=2（Q1+Q2）=2.8JQQ直=Q交师：我们将这个电阻接在恒定电路中，通过R的电流恒定不变，如果该电流在1s时间产生的热量也是2.8J，如何计算这个恒定电流的大小？I2Rt=Q，解出I=eq\r(2.8)A。这个eq\r(2.8)A就被称为交流电的有效值，一般交流电流计算热量需要用到积分，计算不方便。为简便计算交变电流通过电阻产生的热量，物理学中引入有效值概念。有效值这是一个正弦式交流电的i-t图，我们分别截取一个周期的图像，为下列两幅图，写出他们电流随时间的函数关系。分别利用焦耳定律Q=I2Rt计算出热量Q.通过相一的电阻R上，经过相同的时间T，由于电流的热效应与电流的方向及先后作用的时间顺序无关，故在一个周期内两个交流电产生的焦耳热相同，所以这个交流电通过R电阻，在时间为两个周期2T产生的热量为根据电流热效应，所以同理：通过以上理论计算我们可以得到理论计算表明，正弦交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um之间的关系为：在实际生活中我们看到的电器上的名牌上标识的是有效值人们通常说家庭电路的电压是220V，是指有效值。