高中物理《交变电流》教案5-新人教版选修3-2

高中物理《交变电流》教案5-新人教版选修3-2一、教学目标1.知识与技能目标理解交变电流的产生原理，能够说出交变电流的变化规律。掌握交变电流的图象，能从图象中获取交变电流的周期、频率、峰值等信息。理解交变电流有效值的意义，会计算正弦式交变电流的有效值。了解电感和电容对交变电流的影响。2.过程与方法目标通过观察交变电流的产生过程，培养学生的观察能力和分析能力。通过推导交变电流的变化规律和有效值的计算，培养学生的逻辑推理能力和数学应用能力。通过实验探究电感和电容对交变电流的影响，培养学生的实验操作能力和科学探究能力。3.情感态度与价值观目标培养学生对物理学科的兴趣，激发学生探索自然规律的热情。体会物理知识与生活实际的紧密联系，增强学生将物理知识应用于实际的意识。二、教学重难点1.教学重点交变电流的产生原理和变化规律。交变电流的图象和有效值。2.教学难点交变电流变化规律的推导。有效值概念的理解及计算。三、教学方法讲授法、实验法、讨论法、多媒体辅助教学法四、教学过程（一）导入新课（5分钟）播放一段城市夜景的视频，展示各种灯光闪烁的画面，引导学生观察灯光的变化情况。提问：这些灯光的亮度为什么会不断变化？它们的电流有什么特点？引出本节课的主题交变电流。（二）新课教学（35分钟）1.交变电流的产生（10分钟）介绍交变电流的定义：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。展示交变电流发电机的模型，结合模型讲解其主要构造：定子（磁极）、转子（电枢线圈）、电刷、换向器等。播放动画，演示发电机发电的过程：当线圈在磁场中匀速转动时，线圈中会产生感应电动势，从而产生感应电流。引导学生分析线圈转动过程中磁通量的变化情况，根据法拉第电磁感应定律，得出感应电动势的表达式：\(e=E_m\sin\omegat\)，其中\(E_m=nBS\omega\)，\(n\)为线圈匝数，\(B\)为磁感应强度，\(S\)为线圈面积，\(\omega\)为线圈转动的角速度。强调感应电动势的方向与电流方向的关系，通过右手定则判断电流方向。2.交变电流的变化规律（10分钟）以线圈在中性面位置开始计时，分析线圈转动过程中感应电动势的变化情况：当线圈平面与中性面重合时，磁通量最大，感应电动势为零，电流方向将发生改变。当线圈平面与中性面垂直时，磁通量为零，感应电动势最大，\(e=E_m\)。进一步分析线圈转动一周内感应电动势随时间的变化规律，得出交变电流的瞬时值表达式：\(e=E_m\sin\omegat\)，\(i=I_m\sin\omegat\)，其中\(I_m=\frac{E_m}{R}\)（\(R\)为电路总电阻）。引导学生思考并讨论：交变电流的周期和频率与哪些因素有关？周期\(T\)：线圈转动一周所用的时间，\(T=\frac{2\pi}{\omega}\)。频率\(f\)：单位时间内交变电流变化的次数，\(f=\frac{1}{T}\)，\(\omega=2\pif\)。3.交变电流的图象（5分钟）讲解交变电流图象的意义：用横坐标表示时间\(t\)，纵坐标表示感应电动势\(e\)或电流\(i\)，画出的\(et\)或\(it\)图象就是交变电流的图象。结合交变电流的变化规律，画出正弦式交变电流的图象，引导学生从图象中获取周期、频率、峰值等信息。让学生观察图象，思考并回答：在一个周期内，电流方向改变几次？4.交变电流的有效值（10分钟）提出问题：交变电流的大小和方向都随时间变化，如何描述它的做功和热效应呢？引出有效值的概念。讲解有效值的定义：让交变电流和恒定电流分别通过相同的电阻，如果在相等时间内它们产生的热量相等，就把这个恒定电流的数值叫做这个交变电流的有效值。对于正弦式交变电流，有效值\(I\)与峰值\(I_m\)的关系为\(I=\frac{I_m}{\sqrt{2}}\)，\(E=\frac{E_m}{\sqrt{2}}\)。通过例题讲解有效值的计算方法，强调计算时要注意时间\(t\)的选取和电流的变化情况。（三）实验探究（15分钟）1.电感对交变电流的影响介绍实验器材：自感线圈、灯泡、电源、开关等。连接实验电路，让交变电流通过自感线圈和灯泡，观察灯泡的亮度变化情况。引导学生分析实验现象：当交变电流通过自感线圈时，自感线圈会产生自感电动势，阻碍电流的变化。自感系数越大，这种阻碍作用越强。总结电感对交变电流的影响：电感对交变电流有阻碍作用，感抗\(X_L=2\pifL\)，\(f\)为交变电流的频率，\(L\)为自感系数。频率越高，感抗越大；自感系数越大，感抗越大。2.电容对交变电流的影响介绍实验器材：电容器、灯泡、电源、开关等。连接实验电路，让交变电流通过电容器和灯泡，观察灯泡的亮度变化情况。引导学生分析实验现象：电容器对交变电流有阻碍作用，当交变电流通过电容器时，电容器不断地充电和放电，形成电流，表现出对交变电流的阻碍作用。总结电容对交变电流的影响：电容对交变电流有阻碍作用，容抗\(X_C=\frac{1}{2\pifC}\)，\(f\)为交变电流的频率，\(C\)为电容。频率越高，容抗越小；电容越大，容抗越小。（四）课堂小结（5分钟）引导学生回顾本节课所学内容，包括交变电流的产生原理、变化规律、图象、有效值以及电感和电容对交变电流的影响等。请几位学生发言，总结本节课的重点知识和自己的收获。教师对学生的发言进行补充和完善，强调重点和难点内容。（五）课堂练习（10分钟）1.一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势的瞬时值表达式为\(e=220\sqrt{2}\sin100\pitV\)，则（）A.该交变电流的频率是\(100Hz\)B.当\(t=0\)时，线圈平面恰好与中性面重合C.当\(t=\frac{1}{200}s\)时，\(e\)有最大值D.该交变电流的有效值是\(220V\)2.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为\(20:1\)，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入"\(220V，60W\)"灯泡一只，且灯泡正常发光。则（）A.电流表的示数为\(\frac{3}{11}A\)B.电源输出功率为\(1200W\)C.电流表的示数为\(\frac{6}{11}A\)D.原线圈端电压为\(11V\)3.把一个电容器接在\(220V\)交流电路中，当交变电流的频率为\(50Hz\)时，电容器的容抗是\(200\Omega\)。如果将电源电压改为\(110V\)，而保持交变电流的频率不变，则电容器的容抗变为多少？（六）布置作业1.教材课后习题第1、2、3题。2.查阅资料，了解交变电流在生活和生产中的广泛应用，并写一篇短文介绍。五、教学反思通过本节课的教学，学生对交变电流的产生原理、变化规律、图象、有效值以及电感和电容对交变电流的影响等知识有了较为系统的学习。在教学过程中，通过