2024-2025学年高中物理 第二章 交变电流 1 交变电流教学实录1 教科版选修3-2

2024-2025学年高中物理第二章交变电流1交变电流教学实录1教科版选修3-2主备人备课成员设计意图本节课旨在帮助学生理解交变电流的基本概念和特性，通过实验和理论分析，使学生掌握交变电流的有效值、相位差等基本概念，并能运用这些知识解决实际问题。教学设计紧密围绕教科版选修3-2第二章内容，注重理论与实践相结合，提高学生的物理素养。核心素养目标分析培养学生科学探究能力，通过实验探究交变电流的产生和特性，提高学生观察、分析、归纳的能力。增强学生的科学思维，理解交变电流的周期性变化，培养逻辑推理和抽象思维能力。提升学生的科学态度与责任，认识交变电流在生活中的应用，激发学生对物理学科的兴趣和探索精神。学情分析本节课面向的是高中一年级学生，这一阶段的学生已经具备了一定的物理基础知识，对电流、电压等概念有一定的了解。然而，由于交变电流是物理学习中的一个新概念，学生可能对其产生和变化规律理解不够深入。在知识层面上，学生可能对电磁感应、电路基本原理等已有知识掌握程度不一，这将对交变电流的学习产生一定影响。

在能力方面，学生具备一定的实验操作能力，但分析实验数据、归纳总结规律的能力还有待提高。此外，学生的抽象思维能力也在逐步发展，但面对复杂的交变电流现象，可能存在一定的困难。

在素质方面，学生的自主学习能力和合作学习意识逐渐增强，但部分学生可能存在依赖心理，需要教师引导。行为习惯上，学生普遍能够遵守课堂纪律，但在实验操作中，部分学生可能存在操作不规范、注意力不集中等问题。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源准备1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教科版选修3-2教材。

2.辅助材料：准备交变电流产生原理的动画视频、电流波形图等多媒体资源，以帮助学生直观理解。

3.实验器材：准备交流发电机、示波器、电阻、电感、电容等实验器材，用于演示交变电流的产生和特性。

4.教室布置：设置分组讨论区，确保实验操作台布局合理，便于学生进行实验操作和交流。教学流程1.导入新课（用时5分钟）

-利用多媒体展示家庭电路中常见的交流电设备，如电灯、冰箱等，引导学生思考交流电在日常生活中的应用。

-提问：“交流电是如何产生的？它与直流电有什么区别？”

-通过提问激发学生的兴趣，引出本节课的主题——交变电流。

2.新课讲授（用时15分钟）

-第一条：讲解交变电流的产生原理，通过动画演示法展示交流发电机的原理，让学生理解交变电流的产生过程。

-第二条：介绍交变电流的基本概念，如周期、频率、峰值、有效值等，结合实例解释这些概念在实际应用中的意义。

-第三条：讲解交变电流的波形图，分析正弦波、余弦波等不同波形的特点，以及它们在实际电路中的应用。

3.实践活动（用时10分钟）

-第一条：分组实验，让学生使用交流发电机和示波器观察交变电流的波形，记录数据，并分析波形特点。

-第二条：让学生通过计算交流电流的有效值，巩固对有效值概念的理解。

-第三条：让学生设计一个简单的交变电流电路，分析电路中各元件的作用，培养学生解决实际问题的能力。

4.学生小组讨论（用时10分钟）

-第一方面：讨论交变电流在生活中的应用，如家用电器、照明系统等，举例回答：“交流电在家用电器中的应用非常广泛，如电风扇、洗衣机等，它们都利用了交流电的周期性变化。”

-第二方面：讨论交变电流与直流电的区别，举例回答：“交流电和直流电的主要区别在于电流的方向，交流电的方向会周期性变化，而直流电的方向保持不变。”

-第三方面：讨论交变电流的优缺点，举例回答：“交变电流的优点在于可以远距离传输，且传输效率高；缺点是会产生电磁干扰，需要采取相应的防护措施。”

5.总结回顾（用时5分钟）

-总结本节课的学习内容，强调交变电流的产生、基本概念、波形图以及实际应用等。

-强调本节课的重难点，如交变电流的产生原理、有效值的计算、波形图的分析等。

-鼓励学生在课后复习，巩固所学知识，并尝试解决一些实际问题。

用时：45分钟知识点梳理1.交变电流的产生

-交流发电机的工作原理：通过线圈在磁场中旋转，切割磁感线产生交变电流。

-交变电流的产生过程：磁通量的变化导致电动势的变化，从而产生交变电流。

2.交变电流的基本概念

-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变化的次数，与周期的关系为f=1/T。

-峰值（E0）：交变电流的最大值，即瞬时值。

-有效值（E）：交变电流的热效应与直流电相同时的电流值。

3.交变电流的波形

-正弦波形：交变电流的典型波形，表示电流随时间的变化呈正弦函数。

-余弦波形：与正弦波形相同，只是相位差90度。

-非正弦波形：实际交变电流的波形可能为非正弦波形，如方波、锯齿波等。

4.交变电流的测量

-交流电压表和交流电流表：用于测量交变电流的有效值。

-示波器：用于观察和分析交变电流的波形。

5.交变电流的功率

-有功功率（P）：交变电流做功的功率，与有效值和电阻的关系为P=E^2/R。

-无功功率（Q）：交变电流不做功的功率，与电感和电容的关系为Q=E^2/(ωL)或Q=E^2/(ωC)。

-视在功率（S）：交变电流的总功率，与有功功率和无功功率的关系为S=√(P^2+Q^2)。

6.交变电流的传输

-传输线：用于传输交变电流的导线，包括输电线路和配电线路。

-输电线路：高压输电线路，用于远距离传输大量电能。

-配电线路：低压配电线路，用于将电能分配到各个用电点。

7.交变电流的应用

-家用电器：如电灯、电风扇、洗衣机等，都使用交流电。

-工业设备：如电动机、变压器等，也使用交流电。

-电力系统：包括发电、输电、配电和用电等环节，共同构成了一个完整的电力系统。

8.交变电流的防护

-防止电磁干扰：在电力系统中，采取措施减少电磁干扰的影响。

-防止触电：在使用电器和接触电力设备时，注意安全，防止触电事故的发生。

9.交变电流的谐波

-谐波：交变电流中除基波外的其他频率的成分。

-谐波的危害：谐波会对电力系统造成干扰，影响电气设备的正常运行。

10.交变电流的功率因数

-功率因数（cosφ）：有功功率与视在功率的比值，表示电路的有用程度。

-提高功率因数：通过补偿无功功率，提高电路的有用程度。板书设计①交变电流的产生

-交流发电机原理

-线圈切割磁感线产生电动势

-交变电流方向周期性变化

②交变电流的基本概念

-周期（T）

-频率（f）

-峰值（E0）

-有效值（E）

-正弦波形、余弦波形

③交变电流的测量

-交流电压表、交流电流表

-示波器观察波形

-有效值测量方法

④交变电流的功率

-有功功率（P）

-无功功率（Q）

-视在功率（S）

-功率因数（cosφ）

⑤交变电流的传输

-传输线

-输电线路、配电线路

-远距离传输电能

⑥交变电流的应用

-家用电器

-工业设备

-电力系统

⑦交变电流的防护

-防止电磁干扰

-防止触电

-安全使用电器

⑧交变电流的谐波

-谐波

-谐波的危害

⑨交变电流的功率因数

-提高功率因数

-补偿无功功率课后作业1.**计算题**

一台家用电风扇的功率为50W，接在220V的交流电源上，求通过电风扇的电流有效值是多少？

解答：根据公式P=E×I，其中P为功率，E为电压，I为电流。可以得出I=P/E=50W/220V≈0.227A。

2.**分析题**

在一个正弦波形的交变电流中，若其周期为0.02秒，求该电流的频率是多少？

解答：频率f与周期T的关系为f=1/T。因此，f=1/0.02s=50Hz。

3.**应用题**

一个电阻器的阻值为100Ω，接入有效值为10A的交变电流，求该电阻器消耗的有功功率是多少？

解答：有功功率P=I^2×R，其中I为电流有效值，R为电阻。P=(10A)^2×100Ω=1000W。

4.**实验题**

在实验中，测得某交流电流的峰值为5A，有效值为3A，求该电流的峰值与有效值之比是多少？

解答：峰值与有效值之比为5A/3A=5/3。

5.**思考题**

为什么在电力传输过程中，通常使用高压输电线路？

解答：在功率一定的情况下，根据P=U×I，提高电压U可以降低电流I，从而减少输电线路上的能量损耗（根据Q=I^2×R）。高压输电线路可以有效减少电能在传输过程中的损失。

6.**计算题**

一台电动机的功率因数为0.8，接入电压为380V的交流电源，求电动机的有功功率和无功功率。

解答：有功功率P=S×cosφ，无功功率Q=S×sinφ，其中S为视在功率。视在功率S=U×I=U/(cosφ×P)，所以P=S/cosφ=U/(cosφ×√(P^2+Q^2))。假设电动机的视在功率S为已知，可以通过此公式计算有功功率P和无功功率Q。

7.**分析题**

在一个纯电阻电路中，如果电压有效值为10V，那么电路中的电流有效值是多少？

解答：在纯电阻电路中，电压与电流的有效值是相等的。因此，电流有效值也是10V。

8.**应用题**

一个电感器在频率为50Hz的交流电路中，测得其感抗为100Ω，求该电感器的自感系数L是多少？

解答：感抗X_L=ωL，其中ω=2πf，f为频率。因此，L=X_L/ω=100Ω/(2π×50Hz)≈1.01mH。

9.**实验题**

在实验中，测得一个电容器的电容为100μF，在频率为1000Hz的交流电路中