【2020秋备课】高中物理教案新人教版选修3-2-5.2-描述交变电流的物理新人教版选修3-2量

5.2描述交变电流的物理量一．教学设计要让同学知道，由于交变电流的电压、电流等的大小和方向都随时间作周期性变化，就需要多一些物理量来描述它不同方面的特性．交变电流的有效值表示交变电流产生的平均效果，是教学的重点，也是教学的难点．首先要使同学明白引入有效值的必要：由于交变电流的大小和方向随时间变化，它产生的效果也随时间而变化，而有用中经常只要知道它的平均效果就可以了．为此引入有效值的概念；进而让同学知道怎样衡量交变电流的平均效果，即用与交变电流有相同热效应的直流来表示交变电流的平均效果，从而明确有效值的物理意义．二．教学目标1．学问与技能：（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。2．过程与方法：能应用数学工具描述和分析处理物理问题。3．情感、态度与价值观：让同学了解多种电器铭牌，介绍现代科技的突飞猛进，激发同学的学习热忱三．教学重点、难点1．重点：交变电流有效值概念。2．难点：交变电流有效值概念及计算。四．教学方法：试验、启发教具：电源、电容器、灯泡“6V，0.3A”、幻灯片、手摇发电机五．教学过程1．引入新课矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，在线圈中产生了正弦交变电流。如何描述交变电流的变化规律呢？可以用公式法描述。从中性面开头计时，得出瞬时电动势：e=Emsinωt瞬时电流：i=Imsinωt瞬时电压：u=Umsinωt其中Em=NBSω交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，只用电压、电流描述不全面。这节课我们学习表征正弦交变电流的物理量。2．进行新课（1）周期和频率请同学们阅读教材，回答下列问题：①什么叫交变电流的周期？②什么叫交变电流的频率？③它们之间的关系是什么？④我国使用的交变电流的周期和频率各是多大？交变电流完成一次周期性的变化所用的时间，叫做交变电流的周期，用T表示。交变电流在1s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率，用f表示。T=我国使用的交变电流频率f=50Hz，周期T=0。02s。（2）交变电流的峰值（Em，Im，Um）交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。［演示］电容器的耐压值将电容器（8V，500μF）接在同学电源上充电，接8V电压时电容器正常工作，接16V电压时，几分钟后闻到烧臭味，后听到爆炸声。电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压，若电源电压的最大值超过耐压值，电容器可能被击穿。但是交变电流的最大值不适于表示交变电流产生的效果，在实际中通常用有效值表示交变电流的大小。思考与争辩：0～0.2s、0.2～0.5s、0.5～0.8s、0.8～1s这四个阶段电流大小不变化，分别计算出热量，然后加起来。由解得J；J；J；J所以，1s内电阻R中产生的热量为J由解得，A=1.67A（3）有效值（E、I、U）让交变电流和直流电通过同样的电阻，假如它们在相同时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交变电流的有效值。通常用大写字母U、I、E表示有效值。正弦交变电流的最大值与有效值有以下关系：I==0.707Im U==0.707Um［强调］①各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值。②交变电流表（电压表或电流表）所测值为有效值。③计算交变电流的功、功率、热量等用有效值。3．小结：本节课主要学习了以下几个问题：（1）表征交变电流的几个物理量：周期和频率、峰值和有效值。（2）交变电流的周期与频率的关系：T=。（3）正弦式交变电流最大值与有效值的关系：I=，U=。六．学问总结与迁移：（1）表征交变电流大小物理量：瞬时值(eui)最大值(峰值)(EmUmIm)有效值(EUI)①瞬时值：表示正弦沟通电的电动势e电流i电压u随时间t(或角度ωt)的变化规律．Ⅰ．e=________________；电压u=________________；电流i=________________．Ⅱ．e=________________；电压u=________________；电流i=________________．②最大值(也叫峰值)：表示交变电流的电流强弱或电压凹凸的变化范围．Ⅰ．交变电流的最大值(EmUmIm)是交变电流在一个周期内所能达到的____________．Ⅱ．正弦式交变电流的最大值与有效值的关系为Em=_____E；Um=_____U；Im=_____I．Ⅲ．电容器的耐压值指的就是该电容器所允许加的电压的_______值．③有效值：表示交变电流所产生的效果．Ⅰ．定义方法：交变电流的有效值是依据_________________来定义的：让沟通电和直流电通过_______________的电阻，假如它们在_______的_______．Ⅱ．正弦式交变电流的有效值与最大值(峰值)的关系：E=_____Em；U=_____Um；I=_____Im．(●留意：这一关系只适用于正弦沟通电)Ⅲ．__________；沟通电表___________________．（2）表征交变电流变化快慢的物理量：周期T、频率f、角速度ω、转数n．①概念：Ⅰ．周期T：________________________．Ⅱ．频率f：___________．Ⅲ．角速度ω：定义式ω=______=_______．角速度的国际单位是__________．Ⅳ．转数n：单位_________或_________．②各物理量之间的关系：Ⅰ．周期T与频率f之间的关系：______________或______________．Ⅱ．角速度ω与周期T及频率f之间的关系：________________________．Ⅲ．角速度ω与转数n之间的关系：__________________________________________．③我国生产和生活用的交变电流的周期T＝________s，频率f＝______Hz．电流方向每秒钟转变________次．2．课堂练习：（1）下面关于沟通电的说法中正确的是：（）A．沟通电器设备上所标的电压和电流值是沟通的峰值B．用沟通电流表和电压表测定的读数值是沟通的瞬时值C．给定的沟通数值，在没有特殊说明的状况下都是指有效值D．跟沟通有相同的热效应的直流的数值是沟通的有效值（2）关于沟通电的有效值和最大值，下列说法正确的是：（）A．任何形式的沟通电压的有效值都是U＝Um/的关系B．只有正弦沟通电才具有U＝Um/的关系C．照明电压220V，动力电压380V指的都是有效值D．沟通电压表和电流表测量的是沟通电的最大值（3）为：A．i=10sin314tAB．i=10sin314tAC．i=10sin50tAD．i=10sin50tA（4）一只低压教学电源输出的沟通电压瞬时值为u=10sin314tV，关于该电源的规格和使用下列说法中正确的是：（）A．这只电源的沟通电压的周期是314sB．这只电源可以使“10V2W”的灯泡正常发光C．这只电源在t=0.01s时电压达峰值D．这只电源可能使“10V2μF”的电容器击穿（5）________J．～VAR（6）如图所示正弦沟通电压u的最大值为311V负载电阻为100Ω～VAR电表内阻对电路的影响，则沟通电流表和电压表的读数分别为：（）A．2.2A311VB．3.1A311VC．2.2A220VD．3.1A220V七．作业1．：（）A．5AB．5AC．3.5AD．3.5A2．当正弦沟通发电机的线圈平面与磁感线成60°角时，电流瞬时值为0.5A，则该电流的有效值是：（）A．1AB．AC．AD．A3．沟通电电压的瞬时值为：u=Umsin100πtV，当t=s时，u=5V，则从电压表中看到的读数是：（）A．V B．V C．10V D．10V4．下列关于交变电流的说法错误的是：（）A．沟通电的频率等于发电机的转速B．沟通电每秒电流方向转变次数是频率的两倍C．计算电阻发热时要用有效值D．Im＝I，Um＝U适用于任何交变电流5．电流方向每秒转变50次的交变电流，它的周期和频率分别是（）A．0.04s，25Hz B．0.08s，25Hz C．0.04s，50Hz D．0.08s，50Hz6．一电热器接在10V的直流电源上，发热消耗确定的功率．现将它改接在正弦沟通电源上，要使它发热消耗的功率等于原来的一半则沟通电压的最大值应为（）A．5VB．7.07VC．10VD．14.14V7．一个正弦规律变化的交变电流的图象如图所示，依据图象计算：（1）交变电流的频率；（2）交变电流的有效值；（3）写出该电流的瞬时值表达式；（4）在什么时刻该电流的大小与其有效值相等。8．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边