(教学设计)第3章 第2节 描述交变电流的物理量2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(粤教版2019)

(教学设计)第3章第2节描述交变电流的物理量2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(粤教版2019)课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、设计思路本节课以粤教版2019高中物理选择性必修第二册第3章第2节“描述交变电流的物理量”为教学内容，旨在让学生掌握交变电流的基本物理量及其描述方法。设计思路如下：

1.通过复习引入：回顾之前学习的直流电知识，引导学生发现直流电与交变电流的区别，激发学生对交变电流的兴趣。

2.理论讲解：结合教材，详细讲解交变电流的周期、频率、最大值、有效值等基本物理量，使学生理解交变电流的特点。

3.实例分析：通过具体实例，让学生学会如何应用交变电流的物理量进行计算和分析。

4.实验探究：设计实验，让学生亲自动手操作，观察交变电流的物理现象，加深对交变电流物理量的理解。

5.总结归纳：引导学生总结交变电流的物理量及其描述方法，巩固所学知识。

6.课堂小结：对本节课内容进行梳理，强调重点，布置课后作业，为下一节课做好铺垫。二、核心素养目标分析本节课核心素养目标分析如下：

1.科学思维：培养学生运用物理概念和科学方法分析交变电流现象的能力，发展科学推理和问题解决能力。

2.科学探究：通过实验探究，激发学生的探究兴趣，培养动手操作和观察分析实验结果的能力。

3.物理观念：引导学生形成正确的交变电流物理观念，理解交变电流的物理量及其描述方法。

4.科学态度与责任：培养学生严谨的科学态度，提高对物理现象的好奇心和求知欲，增强社会责任感。三、重点难点及解决办法重点：

1.交变电流的基本物理量：周期、频率、最大值和有效值。

2.交变电流物理量的计算和应用。

难点：

1.交变电流有效值的概念及其与最大值的关系。

2.实验中交变电流物理量的测量与数据分析。

解决办法：

1.对重点物理量的讲解，结合教材中的图示和实例，采用逐步引导的方式，让学生在理解的基础上记忆。

2.针对有效值的难点，通过公式推导和实际测量数据对比，帮助学生建立有效值与最大值之间的联系。

3.安排实验课，让学生在实验操作中观察交变电流的物理现象，通过实际测量和分析数据，突破测量与数据分析的难点。

4.设计课后练习题，巩固学生对重点知识的掌握，同时针对难点设计变式练习，提高学生的解题能力。四、教学资源准备1.教材：粤教版2019高中物理选择性必修第二册。

2.辅助材料：收集与交变电流相关的动画演示、实际应用案例视频。

3.实验器材：函数信号发生器、示波器、电阻器、电容器、电感器等。

4.教室布置：设置实验操作区，确保学生安全进行实验；准备多媒体设备，用于播放辅助材料。五、教学流程1.导入新课（5分钟）

详细内容：通过提问方式引导学生回顾直流电的相关知识，如电流、电压的定义和测量方法。接着提出问题：“与我们之前学习的直流电相比，交变电流有哪些不同特点？”激发学生的好奇心和探究欲望，自然导入新课。

2.新课讲授（15分钟）

详细内容：

（1）介绍交变电流的基本概念，包括周期、频率、最大值和有效值。通过教材中的图示和实例，让学生直观理解这些物理量的含义。

（2）讲解交变电流的有效值概念，强调有效值与最大值的关系，并通过公式推导加深学生理解。

（3）通过实际应用案例，如家庭电路中的交流电，让学生了解交变电流在实际生活中的应用，并引导学生思考如何测量和计算交变电流的物理量。

3.实践活动（10分钟）

详细内容：

（1）分组实验：每组使用函数信号发生器和示波器，产生和观察不同频率和幅值的交变电流波形。

（2）数据测量：学生使用电表测量交变电流的最大值和有效值，并记录数据。

（3）结果分析：学生对比实验测得的数据，分析最大值和有效值之间的关系，以及频率对交变电流波形的影响。

4.学生小组讨论（10分钟）

详细内容举例回答：

（1）讨论交变电流的最大值和有效值在实际应用中的意义，例如在设计和选择电路元件时的考虑。

（2）探讨如何利用示波器正确显示和读取交变电流的波形，包括时间基准和电压基准的设置。

（3）分析实验中可能出现的误差来源，例如测量仪器的精度、操作方法等，并提出改进措施。

5.总结回顾（5分钟）

详细内容：教师引导学生回顾本节课所学内容，包括交变电流的基本物理量和测量方法。通过提问方式检查学生对重点知识的掌握情况，如：“交变电流的有效值是如何定义的？它与最大值有何关系？”同时，强调交变电流在实际应用中的重要性，鼓励学生在日常生活中关注和思考交变电流的相关现象。六、拓展与延伸1.拓展阅读材料：

-提供关于交变电流在电力系统中的应用案例，如《现代电力系统中的交变电流技术》。

-推荐阅读《交变电流与电磁场》一书，以深入理解交变电流产生的电磁场效应。

-引导学生阅读《物理世界》杂志中关于交变电流最新研究的文章，以了解该领域的最新进展。

2.课后自主学习和探究：

-鼓励学生通过互联网查找交变电流在不同行业的应用，例如在医疗、通信、工业制造等领域，并撰写短文介绍其作用和重要性。

-设计一个小型项目，让学生利用Arduino或类似微控制器平台，制作一个能够测量并显示交变电流频率和有效值的装置。

-提出研究性问题，如“交变电流的频率对电器设备的能耗有何影响？”让学生通过实验或文献调研的方式寻找答案。

-指导学生阅读有关交变电流的科普书籍，如《交变电流的故事》，以增强学生对物理学科的兴趣和认识。

-鼓励学生参加科学竞赛或俱乐部，与其他同学一起探讨交变电流相关的科学问题，如设计一个交变电流的发电装置模型。

-提供在线课程资源，如MOOC（大规模开放在线课程），让学生在课后自主学习交变电流的更深入知识。

-建议学生关注国内外关于交变电流技术的研究进展，如阅读IEEETransactionsonPowerSystems等学术期刊的相关文章。

-安排学生进行小组讨论，探讨交变电流技术在未来的发展趋势和可能面临的挑战。

-鼓励学生参与物理实验设计，如设计一个实验来探究交变电流的频率与电阻器、电容器和电感器相互作用的关系。七、板书设计①交变电流的基本物理量

-周期（T）：交变电流完成一次完整变化所需的时间。

-频率（f）：单位时间内交变电流完成的周期数，f=1/T。

-最大值（Im）：交变电流在变化过程中达到的最大瞬时值。

②交变电流的有效值

-有效值（Ieff）：交变电流产生的热效应与直流电相同的电流值。

-有效值与最大值的关系：Ieff=Im/√2。

③实验测量与数据分析

-使用示波器观察交变电流波形。

-利用交流电表测量交变电流的有效值。

-实验数据记录与分析，探讨交变电流物理量的实际意义。八、课后作业1.题目：已知某交流电源的电压最大值为220V，频率为50Hz。求该交流电源的电压有效值和周期。

答案：电压有效值Ieff=Im/√2=220V/√2≈155.56V；周期T=1/f=1/50Hz=0.02s。

2.题目：一盏额定功率为100W的灯泡接在220V的交流电源上，求通过灯泡的电流有效值。

答案：电流有效值Ieff=P/V=100W/220V≈0.45A。

3.题目：一个电容器接在交流电源上，电源电压的最大值为10V，频率为60Hz。求电容器的电压有效值和电流有效值。

答案：电压有效值Veff=Vm/√2=10V/√2≈7.07V；电流有效值Ieff=Veff/Xc，其中Xc=1/(2πfC)。由于题目未给出电容量C，无法计算具体数值。

4.题目：一电阻器接在交流电源上，电源电压的有效值为220V，频率为50Hz。测得通过电阻器的电流有效值为2.2A。求电阻器的电阻值。

答案：电阻值R=Veff/Ieff=220V