2024-2025学年高中物理 第五章 交变电流 1 交变电流（3）教案 新人教版选修3-2

2024-2025学年高中物理第五章交变电流1交变电流（3）教案新人教版选修3-2课题：科目：班级：课时：计划3课时教师：单位：一、教材分析本节课为人教版选修3-2《物理》第五章第三节“交变电流（3）”，是对第二章“电流”的深入与拓展。本节内容主要包括交变电流的峰值、有效值、频率与周期等基本概念，以及交变电流的瞬时值、平均值和相位等基本性质。通过本节课的学习，学生应能理解交变电流的基本特征，掌握交变电流的计算方法，并能够运用所学知识解决实际问题。

本节课的内容与学生的生活实际紧密相连，有利于激发学生的学习兴趣。同时，本节课的内容也为后续学习电磁感应、交流电的测量等奠定了基础。在教学过程中，我将以学生为主体，注重启发式教学，引导学生通过观察、思考、讨论等方式，深入理解交变电流的基本概念和性质，提高学生的物理素养。二、核心素养目标本节课旨在培养学生的物理核心素养，主要包括科学探究能力、科学思维能力和科学态度与价值观。通过学习交变电流的基本概念和性质，学生应能：

1.科学探究能力：通过观察和分析交变电流的特性，学生能够运用科学方法进行探究，提高观察、实验、分析和解决问题的能力。

2.科学思维能力：学生应能理解交变电流的峰值、有效值、频率与周期等基本概念，并能运用这些概念进行逻辑推理和数学计算，提高运用科学思维解决问题的能力。

3.科学态度与价值观：通过学习交变电流的实际应用，学生应能认识到物理知识在生活中的重要性，培养对科学的热爱和好奇心，树立正确的科学态度和价值观。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：在学习本节内容之前，学生应已掌握直流电路的基本知识，包括欧姆定律、功率等。同时，学生应对第二章中关于电流的概念有深入理解，如电流的定义、电流的单位等。此外，学生还应具备一定数学计算能力，如代数、三角函数等，以便于理解和计算交变电流的相关概念。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高中生在学习物理时，大多对实用性和趣味性较强的知识感兴趣。因此，在教学过程中，教师可结合生活实例和实验现象，激发学生的学习兴趣。在学习能力方面，高中生具有较强的逻辑思维能力和分析问题的能力，但部分学生可能在数学计算方面存在困难。因此，教师在教学过程中应关注学生的个体差异，进行有针对性的辅导。在学习风格方面，学生大多习惯于课堂听讲和笔记，教师可运用多种教学方法，如提问、讨论、实验等，引导学生主动参与课堂，培养学生的自主学习能力。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在学习交变电流的概念和性质时，学生可能对峰值、有效值、频率和周期等概念产生混淆。此外，交变电流的计算和分析对于部分学生来说也较为复杂。因此，教师在教学过程中应重点讲解这些概念，并通过具体案例和练习题，帮助学生理解和掌握。同时，教师还应关注学生的心理状况，鼓励学生克服困难，建立自信心。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料，包括《物理》第五章第三节“交变电流（3）”的相关内容。教材中应包含交变电流的峰值、有效值、频率与周期等基本概念，以及交变电流的瞬时值、平均值和相位等基本性质的介绍。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源。这些资源可以用来帮助学生更好地理解和掌握交变电流的概念和性质。例如，可以准备一些展示交变电流波形的图表和视频，以及一些实际应用交变电流的例子，如交流电灯泡、电动机等。

3.实验器材：如果涉及实验，确保实验器材的完整性和安全性。对于本节课，可以准备一些简单的实验器材，如交流电源、电压表、电流表等，让学生通过实验观察和测量交变电流的特性。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如分组讨论区、实验操作台等。确保教室中有足够的空间供学生进行实验和讨论，同时也要保证学生的安全。

5.教学工具：准备投影仪、电脑、黑板等教学工具，以便于教师进行PPT演示、板书教学内容等。

6.练习题和作业：准备一些与本节课内容相关的练习题和作业，用于巩固学生对交变电流的概念和性质的理解。这些练习题可以包括计算题、判断题、选择题等不同类型的题目。

7.反馈评估工具：准备一些评估工具，如问卷调查、测验等，用于收集学生对交变电流知识掌握情况的反馈，以便于及时调整教学方法和策略。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：布置预习任务，要求学生阅读教材中关于交变电流的基本概念和性质的部分，并查找相关资料，了解交变电流的实际应用。

学生活动：学生自主阅读教材，查找资料，了解交变电流的基本概念和性质，并尝试解决一些相关的实际问题。

教学方法：自主学习法

教学手段：教材、资料

作用和目的：通过自主探索，让学生对交变电流的基本概念和性质有一个初步的了解，提高学生的自主学习能力和问题解决能力。

2.课中强化技能

环节一：导入新课

教师活动：通过展示一些与交变电流相关的实际应用场景，如交流电灯泡、电动机等，引发学生的兴趣，然后引导学生回顾直流电流的知识，为新课的学习做铺垫。

学生活动：观察实际应用场景，回顾直流电流的知识。

教学方法：情境教学法

教学手段：图片、视频

作用和目的：激发学生的学习兴趣，引导学生回顾已有知识，为新课的学习打下基础。

环节二：讲解交变电流的基本概念和性质

教师活动：通过PPT展示交变电流的峰值、有效值、频率与周期等基本概念，并用语言和图示解释这些概念的含义。然后引导学生进行讨论，探讨交变电流的瞬时值、平均值和相位等基本性质。

学生活动：观察PPT展示的内容，听讲并参与讨论。

教学方法：讲授法、讨论法

教学手段：PPT、图示

作用和目的：让学生理解和掌握交变电流的基本概念和性质，提高学生的科学思维能力。

环节三：实验观察和分析

教师活动：组织学生进行实验，让学生使用交流电源、电压表、电流表等实验器材，观察和测量交变电流的特性。然后引导学生根据实验结果进行分析，探讨交变电流的峰值、有效值等概念。

学生活动：进行实验操作，观察和测量交变电流的特性，并根据实验结果进行分析。

教学方法：实验法、分析法

教学手段：实验器材

作用和目的：让学生通过实验观察和分析，加深对交变电流特性的理解，提高学生的实验操作能力和分析问题的能力。

3.课后拓展应用

教师活动：布置课后作业，要求学生运用所学知识解决一些与交变电流相关的实际问题，如计算交流电灯泡的功率、电流等。

学生活动：完成课后作业，运用所学知识解决实际问题。

教学方法：应用学习法

教学手段：作业

作用和目的：通过拓展应用，巩固学生对交变电流知识的理解和掌握，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。六、学生学习效果1.知识与技能：

学生应能理解并掌握交变电流的基本概念，包括峰值、有效值、频率与周期等。同时，学生应掌握交变电流的瞬时值、平均值和相位等基本性质，并能运用这些知识解决实际问题。例如，学生应能够计算交流电灯泡的功率、电流等，并理解交流电与直流电的区别。

2.过程与方法：

学生应通过实验观察和分析，掌握交变电流的特性。在实验过程中，学生的观察、思考、分析和解决问题的能力将得到锻炼和提高。此外，学生还应通过讨论和合作学习，培养团队协作和沟通能力。

3.情感态度与价值观：

学生应认识到物理知识在生活中的重要性，增强对科学的热爱和好奇心。通过学习交变电流的实际应用，学生将能够更好地理解科学知识与现实生活的联系，培养积极的科学态度和价值观。

4.科学探究能力：

学生将能够运用科学方法进行探究，提高观察、实验、分析和解决问题的能力。在探究交变电流特性的过程中，学生将学会提出问题、设计实验、收集和分析数据、得出结论等科学探究方法。

5.科学思维能力：

学生应能运用逻辑思维和数学计算方法，分析和解决交变电流相关问题。通过学习交变电流的性质和计算方法，学生的科学思维能力将得到锻炼和提高。

6.合作与交流能力：

学生在课堂上将有机会进行分组讨论和合作实验，这将有助于培养学生的团队合作精神。在讨论和交流过程中，学生将学会倾听他人意见，表达自己的观点，提高交流和沟通能力。七、板书设计1.交变电流的基本概念

①峰值：交变电流的最大值，用符号\(I_{m}\)表示。

②有效值：交变电流的等效直流电流，用符号\(I\)表示。

③频率：交变电流每秒变化的次数，用符号\(f\)表示。

④周期：交变电流一次完整变化所需的时间，用符号\(T\)表示。

2.交变电流的瞬时值、平均值和相位

①瞬时值：交变电流在某一瞬间的电流值，用符号\(I(t)\)表示。

②平均值：交变电流在一段时间内的平均电流值，用符号\(\bar{I}\)表示。

③相位：交变电流波形与参考点（如时间轴）的相对位置，用符号\(\varphi\)表示。

3.交变电流的计算方法

①峰值与有效值的关系：\(I=\frac{I_{m}}{\sqrt{2}}\)

②频率与周期的关系：\(f=\frac{1}{T}\)

③相位的表示方法：\(\varphi=\frac{E}{I}\)（其中\(E\)为电压，\(I\)为电流）

板书设计应条理清楚、重点突出、简洁明了，以便于学生理解和记忆。同时，板书设计应具有艺术性和趣味性，以激发学生的学习兴趣和主动性。可以通过使用颜色、图标、线条等元素，使板书更具吸引力。例如，可以使用不同颜色的笔迹表示不同的概念，用图标表示交变电流的波形，用线条表示相位差等。通过这种方式，学生可以在轻松愉快的氛围中学习和掌握交变电流的知识。八、教学反思与总结今天的课讲的是交变电流，这是一个比较抽象的概念，对学生来说理解起来有一定的难度。我反思了一下，觉得自己在教学方法和策略上还是有些欠缺，需要改进。

首先，我觉得我在课堂上的讲解还是过于繁琐，可能会让学生感到困惑。下次我应该尽量简洁明了地讲解，让学生能够更容易地理解。此外，我发现学生在实验操作的时候，对交变电流的特性并不是很清楚，这说明我在实验前的讲解可能还不够到位。下次我应该更加详细地解释实验原理和操作步骤，让学生在实验过程中能够更好地观察和分析。

其次，我在课堂上的提问和互动环节还不够充分。我发现学生在回答问题时，往往回答得不够准确，这说明他们对交变电流的理解还不够深入。下次我应该更多地提问，引导学生通过思考和讨论来加深对知识的理解。同时，我也应该鼓励学生主动提出问题，培养他们的主动学习意识。

最后，我觉得我在课堂上的板书设计还有待改进。我发现学生在观看板书时，往往不能迅速抓住重点，这说明我的板书可能还不够清晰和简洁。下次我应该更加注重板书的布局和设计，使用不同颜色的笔迹和图标来突出重点，让学生能够更容易地理解和记忆。重点题型整理1.计算题：

（1）问题：已知交变电流的有效值\(I\)为2A，频率\(f\)为50Hz，求交变电流的峰值\(I_{m}\)。

答案：交变电流的峰值\(I_{m}\)可以通过公式\(I_{m}=\sqrt{2}I\)计算得出，其中\(I\)为有效值。将给定的数值代入公式，得到\(I_{m}=\sqrt{2}\times2A=2\sqrt{2}A\)。

（2）问题：已知交流电灯泡的额定电压\(U\)为220V，求交流电灯泡的额定功率\(P\)。

答案：交流电灯泡的额定功率\(P\)可以通过公式\(P=\frac{U^2}{R}\)计算得出，其中\(U\)为额定电压，\(R\)为灯泡的电阻。由于交流电灯泡的电阻随温度变化而变化，因此需要使用交流电阻的计算公式。将给定的数值代入公式，得到\(P=\frac{220^2}{R}\)瓦特。

2.判断题：

（1）问题：交变电流的瞬时值等于有效值。

答案：错误。交变电流的瞬时值是交变电流在某一瞬间的电流值，而有效值是交变电流的等效直流电流值。因此，交变电流的瞬时值不等于有效值。

（2）问题：交变电流的频率是指交变电流每秒变化的方向。

答案：错误。交变电流的频率是指交变电流每秒变化的次数。频率的单位是赫兹（Hz）。交变电流的方向每周期变化一次，而不是每秒变化一次。

3.简答题：

（1）问题：简述交变电流的峰值、有效值、频率和周期之间的关系。

答案：交变电流的峰值是交变电流的最大值，有效值是交变电流的等效直流电流值。频率是交变电流每秒变化的次数，周期是交变电流一次完整变化所需的时间。峰值与有效值之间的关系是\(I=\frac{I_{m}}{\sqrt{2}}\)，频率与周期的关系是\(f=\frac{1}{T}\)。

（2）问题：简述交变电流的瞬时值、平均值和相位的概念以及它们之间的关系。

答案：交变电流的瞬时值是交变电流在某一瞬间的电流值，平均值是交变电流在一段时间内的平均电流值，相位是交变电流波形与参考点的相对位置。瞬时值和平均值之间的关系是\(\bar{I}=\frac{1}{T}\int_{0}^{T}I(t)dt\)，相位的表示方法是\(\varphi=\frac{E}{I}\)（其中\(E\)为电压，\(I\)为电流）。

4.分析题：

（1）问题：分析交变电流的有效值和峰值的关系，并说明如何通过有效值计算峰值。

答案：交变电流的有效值和峰值之间的关系是\(I=\frac{I_{m}}{\sqrt{2}}\)。通过有效值计算峰值的方法是将有效值乘以\(\sqrt{2}\)。例如，如果有效值为2A，那么峰值为\(\frac{2A}{\sqrt{2}}=\sqrt{2}A\)。

（2）问题：分析交变电流的平均值和瞬时值的关系，并说明如何通过平均值计算瞬时值。

答案：交变电流的平均值和瞬时值之间的关系是\(\bar{I}=\frac{1}{T}\int_{0}^{T}I(t)dt\)。通过平均值计算瞬时值的方法是将平均值乘以时间\(T\)并除以周期\(T\)。例如，如果平均值为2A，那么瞬时值为\(\frac{2A\timesT}{T}=2A\)。

5.应用题：

（1）问题：已知交流电灯泡的额定电压\(U\)为220V，额定功率\(P\)为1000W，求交流电灯泡的电阻\(R\)。

答案：交流电灯泡的电阻\(R\)可以通过公式\(P=\frac{U^2}{R}\)计算得出，其中\(U\)为额定电压，\(P\)为额定功率。将给定的数值代入公式，得到\(R=\frac{U^2}{P}\)。将\(U\)为220V，\(P\)为1000W代入公式，得到\(R=\frac{220^2}{1000}\)欧姆。

（2）问题：已知交流电机的额定电压\(U\)为380V，额定功率\(P\)为1000W，求交流电机的额定电流\(I\)。

答案：交流电机的额定电流\(I\)可以通过公式\(P=\frac{U^2}{R}\)计算得出，其中\(U\)为额定电压，\(P\)为额定功率。将给定的数值代入公式，得到\(R=\frac{U^2}{P}\)。然后，通过公式\(I=\frac{P}{U}\)计算额定电流，其中\(I\)为额定电流。将\(U\)为380V，\(P\)为1000W代入公式，得到\(