3.2描述交变电流的物理量 教学设计

《描述交变电流的物理量》教学设计
教学目标：
知道交变电流的瞬时值和峰值的含义；知道交变电流周期、频率的含义及二者之间的关系；
能结合交变电流的公式和图像识别周期（频率）、峰值；
理论推导正弦式交变电流的有效值，体会等效的科学方法，培养学生应用数学工具、对称性和图像法解决物理问题的能力，提高学生的科学思维能力；
了解我国家庭电路的频率和电压的有效值，培养学生实事求是的科学态度。
教学重点：
交流电的有效值；
正弦式交流电的峰值与有效值的定量关系；
用公式和图像描述正弦式交变电流。
教学难点：
交变电流有效值的概念。
正弦式交流电的峰值与有效值的定量关系。
教学方法：
演示实验，问题探究、讲授。
课时安排：1课时
问题引入：
正弦式交变电流的大小和方向都随时间发生周期性变化，那么我们如何描述这种电流的变化特征呢？
新课教学：
周期和频率
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？
周期：交变电流完成一次周期性变化的时间称为交变电流的周期。用表示，单位是秒。
频率：
物理意义：反映交变电流做周期性变化快慢的物理量。
定义：交变电流在一段时间内做周期性变化的次数与所用时间之比。
符号：
单位：赫兹，符号Hz
3、周期和频率之间的关系：或
【讨论与交流】（1）我们日常生活中使用的交变电流频率是多少？该频率的物理意义是什么？为什么我们感受不到灯泡在闪烁？
（2）正弦式交变电流的周期和频率，与交流发电机转子转动的角速度有什么关系？
例题1：一交变电流的电压随时间的变化图像如图所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？
峰值和有效值
1、峰值：交变电流的峰值是指在一个周期内所能达到的最大数值。
【思考问题】我如图是通过一个为1 Ω的电阻的电流随时间变化的曲线。这个电流不是恒定电流。
（1）怎样计算通电1 s内电阻中产生的热量？
（2）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻，也能在1 s内产生同样的热，这个电流是多大？
2、有效值：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流的电流与电压分别为、，我们就把、，叫作这一交变电流的有效值。
【思考问题】正弦式交变电流的峰值和有效值间有什么定量关系？
正弦式交流电一个周期产生的热量：
余弦式交流电一个周期产生的热量：
根据对称思想和等效思想：
精确的实验和理论推导表明，正弦式电流的电动势、电流和电压的有效值和峰值之间的关系如下：
例题2：有一个电热器，工作时的电阻为50 Ω，接在电压为的交流电源上，其中为311 V，为100 π s-1 。该电热器消耗的功率是多大？
用图像描述交变电流
根据正弦式交变电流的公式，可以绘制出正弦式电流的电动势、
电流和电压随时间的变化图像。
【讨论与交流】（1）如图所示是一个正弦式电流的图像。根据图像求出它的周期、频率、电流的峰值、电流的有效值，并写出正弦式电流的表达式。
（2）将阻值为2 Ω的电阻接到电压按如图所示规律随时间变化的交流电路中。该交变电流的周期是多少？一个周期内电阻两端电压的有效值是多少？
课堂小结：
能从定性和定量两个方面描述交变电流的感应电动势的大小和方向。
课后作业：
课后练习第4题