物理表徵的教案設計

表徵交流電的物理量

●本節教材分析

教材把交流電與直流電對比說明，描述交流電的特性需要一些新的物理量.交流電的電動勢、電壓、電流是隨時間變化的，教材介紹了用公式法和圖象描述交流電如何隨時間變化的方法，我們可向學生說明，這種描述是詳細、全面的，但應用時常常不方便.實用中經常需要知道交流電某一方面的特性，因此需要引入反映交流電某一方面特性的物理量.如：最大值說明交流電在變化過程中所能達到的最大數值，反映了交流電變化的範圍；交流電是週期性變化的，週期、頻率說明交流電變化的快慢；有效值說明交流電產生的平均效果.教學中的難點是交流電有效值的概念，這也是教學重點.

.有效值的物理意義、有效值與最大值的關係非常重要，要讓學生很好地

瞭解和熟悉.有必要強調說明交流電的有效值用得很多，因此，如果不加特別的說明，提到交流電的電流、電壓、電動勢時，指的都是有效值.交流電錶測得的電流、電壓也是有效值.還可考慮分別用直流電流表、交流電流表和直流電壓表、交流電壓表測量剛纔的A、B燈的電流、電壓，讓學生看到兩者的數值相同，並讓學生說出交流電的最大值.

我們可考慮讓學生對交流電的描述作小結，使學生明確：全面、詳細描述交流電的是公式和圖象；最大值、有效值、週期、頻率等物理量是描述交流電某一方面的特性的.根據交流電的圖象、公式可知最大值、週期，從而可知有效值、頻率.

●教學目標 一、知識目標

1.理解什麼是交變電流的最大值和有效值，知道它們之間的關係. 2.理解交變電流的週期、頻率以及它們之間的關係.知道我國生產和生活用電的週期（頻率）的大小.

二、能力目標

能應用數學工具描述和分析處理物理問題.

三、德育目標

讓學生了解多種電器銘牌，介紹現代科技的突飛猛進，激發學生的學習熱情. ●教學重點

交變電流有效值概念.●教學難點

交流電有效值概念及計算.●教學方法

在教師指導下的啓發式教學.●教學用具

電源、電容器、燈泡“6 V 0.3 A”、幻燈片、手搖發電機.●課時安排 1課時

●教學過程 一、引入新課 ［師］上節課講了矩形線圈在勻強磁場中繞垂直於磁場方向的軸勻速轉動時，在線圈中產生了正弦交流電.如何描述交流電的變化規律呢？

［生1］可以用公式法描述.從中性面開始計時，得出 瞬時電動勢：e=Emsinω t 瞬時電流：i=Imsinω t. 瞬時電壓：u=Umsinω t. 其中Em=NBSω

［生2］可以用圖象法描述.如圖所示：

［師］交流電的大小和方向都隨時間做週期性變化，只用電壓、電流描述不全面.這節課我們學習表徵正弦交流電的物理量.

二、新課教學

1.交變電流的最大值（Em,Im,Um） ［師］交變電流的最大值是交變電流在一個週期內所能達到的最大數值，可以用來表示交變電流的電流或電壓變化幅度.

［演示］電容器的耐壓值.

將電容器（8 V，500 μF）接在學生電源上充電，接8 V電壓時電容器正常工作，接16 V電壓時，幾分鐘後聞到燒臭味，後聽到爆炸聲.

［師］從這個實驗中可以發現：電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的最大電壓，若電源電壓的最大值超過耐壓值,電容器可能被擊穿.但是交流電的最大值不適於表示交流電產生的效果，在實際中通常用有效值表示交流電流的大小.

2.有效值（E、I、U）

［演示］如下圖所示，將兩隻“6 V、0.3 A”的小電珠A、B，一個接在6 V的直流電源上，一個接在有效值爲6 V的交流電源上，觀察燈的亮度.

［生］兩燈的亮度相同.

［師］讓交流電和直流電透過同樣的電阻，如果它們在相同時間內產生熱量相等，把直流電的值叫做交流電的.有效值.通常用大寫字母U、I、E表示有效值.

3.正弦交流電的有效值與最大值的關係

［師］計算表明，正弦交流電的最大值與有效值有以下關係：

I=Im2=0.707ImU=Um2=0.707Um

［強調］

（1）各種使用交變電流的電器設備上所示值爲有效值. （2）交流電錶（電壓表或電流表）所測值爲有效值. （3）計算交變電流的功、功率、熱量等用有效值. 4.週期和頻率

［師］請同學們閱讀教材，回答下列問題： （1）什麼叫交流電的週期？ （2）什麼叫交流電的頻率？ （3）它們之間的關係是什麼？

（4）我國使用的交變電流的週期和頻率各是多大？

［生1］交變電流完成一次週期性的變化所用的時間，叫做交變電流的週期，用T表示. ［生2］交變電流在1 s內完成周期性變化的次數，叫做交變電流的頻率，用f表示. ［生3］T=1 f

［生4］我國使用的交流電頻率f=50 Hz,週期T=0.02 s. ［師］有個別歐美國家使用交流電的頻率爲60 Hz. 5.例題分析 ［投影］

［例1］表示交變電流隨時間變化圖象如圖所示，則交變電流有效值爲

A.52A C.3.52 A

B.5 A D.3.5 A

解析：設交變電流的有效值爲I，據有效值的定義，得 I2RT=（42）2R

TT+（32）2R 22

解得I=5 A

綜上所述應選擇B. ［投影］

三、小結

本節課主要學習了以下幾個問題：

1.表徵交變電流的幾個物理量：最大值、有效值、週期、頻率. 2.正弦式交流電最大值與有效值的關係： I=Im2,U=Um2.

3.交流電的週期與頻率的關係：T=

四、作業（略）

五、板書設計

六、本節優化訓練設計

1.把220 V的正弦式電流接在440 Ω電阻兩端，則該電阻的電流峯值 A.0.5A C.22A B.0.52A D.1A

2.電路如圖所示，交變電流電源的電壓是6 V，它跟電阻R1、R2及電容C、電壓表一起連成如圖電路.忽略電源內阻，爲保證電容器不擊穿，電容器耐壓值U2和電壓表示數U1分別爲

A.U1=62 V C.U1=6 V

B.U2=6 V D.U2≥62V

3.兩個相同電阻分別通以下圖兩種電流，則在一個週期內產生的熱量QA∶QB

=_______.

4.關於正弦式電流的有效值，下列說法中正確的是 A.有效值就是交流電在一週期內的平均值

B.交流電的有效值是根據電流的熱效應來定義的

C.在交流電路中，交流電流表和交流電壓表的示數表示的都是有效值 D.對於正弦式電流 ，最大值的平方等於有效值平方的2倍 參考答案：

1.B 3.1∶2 ●備課資料

1.如何計算幾種典型交變電流的有效值？ 答：交流電的有效值是根據電流的熱效應規定的.讓交變電流和直流電透過同樣的電阻，