高中物理教案

高一物理教案：《表征交變電流的物理量》教學(xué)設(shè)計(jì)。

古人云，工欲善其事，必先利其器。作為高中教師就要精心準(zhǔn)備好合適的教案。教案可以讓學(xué)生們能夠在上課時(shí)充分理解所教內(nèi)容，幫助高中教師能夠井然有序的進(jìn)行教學(xué)。那么一篇好的高中教案要怎么才能寫好呢？以下是小編為大家精心整理的“高一物理教案：《表征交變電流的物理量》教學(xué)設(shè)計(jì)”，僅供參考，希望能為您提供參考！

高一物理教案：《表征交變電流的物理量》教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)目的：

l、掌握表征交變電流大小物理量。

2、理解有效值的定義并會(huì)用它解決相關(guān)問題。

3、掌握表征交變電流變化快慢的物理量。

教學(xué)重點(diǎn)：

掌握表征交變電流大小物理量。理解有效值的定義并會(huì)用它解決相關(guān)問題

教學(xué)難點(diǎn)：

有效值的理解

教學(xué)準(zhǔn)備：

幻燈片、交流發(fā)電機(jī)模型、演示電流表、

教學(xué)過程：

一、知識(shí)回顧

(一)、交變電流：

大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流。如圖15-1所示(b)、(c)、(e)所示電流都屬于交流，其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流。如圖(b)所示。而(a)、(d)為直流其中(a)為恒定電流。

(二)、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律。

1、產(chǎn)生：當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。

規(guī)律：圖象表示：

二、新課教學(xué)：

1、表征交變電流大小物理量

①瞬時(shí)值：對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的交流的值

用小寫字母x 表示，e i u

②峰值：即最大的瞬時(shí)值

③有效值：

ⅰ、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量

ⅱ、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。

ⅲ、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是ε= I= U= 。

注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有ε= ，U= 的關(guān)系，非正弦(或余弦)交流無此關(guān)系，但可按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo)，如對(duì)于正負(fù)半周最大值相等的方波電流，其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I 。

ⅳ、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值;交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。對(duì)于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。

ⅴ、在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值。

④、峰值、有效值應(yīng)用上的區(qū)別。

峰值是交流變化中的某一瞬時(shí)值，對(duì)純電阻電路來說，沒有什么應(yīng)用意義。若對(duì)含電容電路，在判斷電容器是否會(huì)被擊穿時(shí)，則需考慮交流的峰值是否超過電容器的耐壓值。

交流的有效值是按熱效應(yīng)來定義的，對(duì)于一個(gè)確定的交流來說，其有效值是一定的。

在實(shí)際應(yīng)用中，交流電器銘牌上標(biāo)明的額定電壓或額定電流都是指有效值，交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題目不加特別說明，提到的電流、電壓、電動(dòng)勢時(shí)，都是指有效值。

2、表征交變電流變化快慢的物理量

①、周期T：電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間。單位：s .

②、頻率f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：HZ.

ω=

三、鞏固練習(xí)

1、正弦交流電壓的峰值為10V，周期為0.2S，將此電壓接在10 的電阻上，在0.05s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量( )

A、可能為零

B、一定為0 .25J

C、不可能大于0.25J

D、可能小于是0.25J

2、某交流電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖15-14所示，則此交流電的頻率是_______Hz。若將該電壓加在10uf的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于_________V;交流電壓的有效值等于________V

精選閱讀

表征交變電流物理量

一名合格的教師要充分考慮學(xué)習(xí)的趣味性，作為高中教師就需要提前準(zhǔn)備好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動(dòng)，幫助高中教師有計(jì)劃有步驟有質(zhì)量的完成教學(xué)任務(wù)。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的高中教案呢？為了讓您在使用時(shí)更加簡單方便，下面是小編整理的“表征交變電流物理量”，僅供您在工作和學(xué)習(xí)中參考。

教學(xué)目的：

l、掌握表征交變電流大小物理量．

2、理解有效值的定義并會(huì)用它解決相關(guān)問題．

3、掌握表征交變電流變化快慢的物理量．

教學(xué)重點(diǎn)：表征交流電的幾個(gè)物理量，特別是“有效值”

教學(xué)難點(diǎn)：有效值的理解

教學(xué)方法：啟發(fā)式綜合教學(xué)法

教學(xué)用具：幻燈片、交流發(fā)電機(jī)模型、演示電流表、

教學(xué)過程：

一、知識(shí)回顧

（一）、交變電流：

大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流．如圖所示（b）、（c）、（e）所示電流都屬于交流，其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流．如圖（b）所示．而（a）、(d)為直流，其中（a）為恒定電流．

（二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律．

1、產(chǎn)生：當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的．即正弦交流．

2、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面．這一位置穿過線圈的磁通量最大，但各邊都未切割磁感線，或者說這時(shí)線圈的磁通量變化率為零，線圈中無感應(yīng)電動(dòng)勢．

3、規(guī)律：

（1）函數(shù)表達(dá)式：匝面積為的線圈以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開始計(jì)時(shí)，則．用表示峰值,則在純電阻電路中，

電流：．

電壓：．

（2）圖象表示：

二、新課教學(xué)：

①瞬時(shí)值：對(duì)應(yīng)某一時(shí)刻的交流的值，用小寫字母表示，，，．

②峰值：即最大的瞬時(shí)值用大寫字母表示，,，．

,．

注意：線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值為，即僅由匝數(shù)，線圈面積，磁感強(qiáng)度和角速度四個(gè)量決定．與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)的．

③有效值：

ⅰ、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量

ⅱ、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值．

ⅲ、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是；.

注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有；的關(guān)系，非正弦（或余弦）交流無此關(guān)系，但可按有效值的定義進(jìn)行推導(dǎo)，如對(duì)于正負(fù)半周最大值相等的方波電流，其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最大值．即．

ⅳ、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值．對(duì)于交流電若沒有特殊說明的均指有效值．

ⅴ、在求交流電的功、功率或電熱時(shí)必須用交流電的有效值．

④峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別．

峰值是交流變化中的某一瞬時(shí)值，對(duì)純電阻電路來說，沒有什么應(yīng)用意義．若對(duì)含電容電路，在判斷電容器是否會(huì)被擊穿時(shí)，則需考慮交流的峰值是否超過電容器的耐壓值．

交流的有效值是按熱效應(yīng)來定義的，對(duì)于一個(gè)確定的交流來說，其有效值是一定的．而平均值是由公式確定的，其值大小由某段時(shí)間磁通量的變化量來決定，在不同的時(shí)間段里是不相同的．如對(duì)正弦交流，其正半周或負(fù)半周的平均電動(dòng)勢大小為：

，而一周期內(nèi)的平均電動(dòng)勢卻為零．在計(jì)算交流通過電阻產(chǎn)生的熱功率時(shí)，只能用有效值，而不能用平均值．在計(jì)算通過導(dǎo)體的電量時(shí)，只能用平均值，而不能用有效值．

在實(shí)際應(yīng)用中，交流電器銘牌上標(biāo)明的額定電壓或額定電流都是指有效值，交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題示不加特別說明，提到的電流、電壓、電動(dòng)勢都是指有效值．

２、表征交變電流變化快慢的物理量

①周期：電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間．單位：s.

②頻率：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)．單位：ＨZ.

③角頻率：就是線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度．單位：rad/s.

④、角速度、頻率和周期的關(guān)系：

3、疑難辨析

交流電的電動(dòng)勢瞬時(shí)值和穿過線圈面積的磁通量的變化率成正比．當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈磁通量也是按正弦（或余弦）規(guī)律變化的，若從中性面開始計(jì)時(shí)，時(shí)，磁通量最大，應(yīng)為余弦函數(shù)，此刻變化率為零（切線斜率為零），時(shí)，磁通量為零，此刻變化率最大（切線斜率最大），因此從中性面開始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式是正弦函數(shù)，如上圖（a）（b）所示分別是和

表征交變電流的物理量

教學(xué)目的：

l、掌握表征交變電流大小物理量。

2、理解有效值的定義并會(huì)用它解決相關(guān)問題。

3、掌握表征交變電流變化快慢的物理量。

教學(xué)重點(diǎn)：

掌握表征交變電流大小物理量。理解有效值的定義并會(huì)用它解決相關(guān)問題

教學(xué)難點(diǎn)：

有效值的理解

教學(xué)準(zhǔn)備：

幻燈片、交流發(fā)電機(jī)模型、演示電流表、

教學(xué)過程：

一、知識(shí)回顧

（一）、交變電流：

的電阻上，在0.05s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量（）

A、可能為零

B、一定為0.25J

C、不可能大于0.25J

D、可能小于是0.25J

2、某交流電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖15-14所示，則此交流電的頻率是_______Hz。若將該電壓加在10uf的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于_________V；交流電壓的有效值等于________V

描述交變電流的物理量

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描述交變電流的物理量學(xué)案課件練習(xí)

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二.描述交變電流的物理量
【要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)】
表征交變電流的物理量
（1）瞬時(shí)值：交流電的瞬時(shí)值反映的是不同時(shí)刻交流電的大小和方向，瞬時(shí)值是時(shí)間的函數(shù)，不同時(shí)刻瞬時(shí)值不同。正弦交流電瞬時(shí)值的表達(dá)式為
e=Emsinωt
U=Umsinωt
（2）最大值：交流電的最大值反映的是交流電大小的變化范圍，當(dāng)線圈平面與磁力線平行時(shí)，交流電動(dòng)勢最大，Em＝NBSω，瞬時(shí)值與最大值的關(guān)系是：－Em≤e≤Em。
（3）有效值：交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。即在同一時(shí)間內(nèi)，跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值，叫做該交流電的有效值，正弦交流電的有效值與最大值之間的關(guān)系是：
E=Em/U=Um/I=Im/
各種交流電電氣設(shè)備上所標(biāo)的、交流電表上所測得的以及在敘述中沒有特別加以說明的交流電的最大值，都是指有效值。
（4）平均值：交流電的平均值是交流電圖像中波形與橫軸所圍的面積跟時(shí)間的比值，用e=nΔΦ／Δt計(jì)算
（5）表征交變電流變化快慢的物理量
①周期T：電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間。單位：s.
②頻率f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：HZ.
③角頻率ω：就是線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。單位：rad/s.
④角速度、頻率、周期的關(guān)系ω=2πf=2π/T

【范例精析】
例1、圖5－2－1表示一交變電流隨時(shí)間變化的圖象。此交變電流的有效值是：（）
A.5安B.5安
C.3.5安D.3.5安
解析:許多同學(xué)對(duì)交變電流有效值的意義理解不深，只知道機(jī)械地套用正弦交變電流的最大值是有效值的倍的關(guān)系，直接得出有效值.由圖象知該交變電流不是正弦交流電，因此不能套用I=Im/公式求，必須從有效值的定義考慮。
設(shè)該交變電流的有效值為I，通過電阻R，在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，則Q=I2RT。題中的交流電通過相同電阻R在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q′，則
Q=I12RT/2+I22RT/2
因Q=Q′，有I2RT=I12RT/2+I22RT/2
∴I=5（安）
故選項(xiàng)B正確。
例2、如圖5－2－2所示，在勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)“冂”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度B=5/πT，線框的CD邊長為20cm.CE、DF長均為10cm，轉(zhuǎn)速為50r/s，若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，
（1）寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式；
（2）若線框電阻r=3,再將AB兩端接“6V，12W”燈泡，小燈泡能否正常發(fā)光？若不能，小燈泡實(shí)際功率多大？
解析：（1）注意到圖示位置磁感線與線圈平面平行，瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為余弦函數(shù)，先出最大值和角頻率：
ω=2πn=100πrad/s
Em=BSω=5/π×0.2×0.1×100π=10(V)
所以電動(dòng)勢瞬時(shí)表達(dá)式應(yīng)為：e=10cos100πt(V)。
（2）小燈泡的電阻為R=U額2／Ｐ額＝62/12=3Ω，
先求出交變電流電動(dòng)勢有效值E=Em/=10(V)
此后電路可看成恒定電流電路，由于R=r,U=Em/2=5V，小于額定電壓，故小燈泡不能正常發(fā)光。其實(shí)際功率是p=U2/R=52/3=25/3=8.3(W)
拓展：在交流電路中，計(jì)算交流的發(fā)熱功率及熱量必須用有效值。另外，交流電表的讀數(shù)也為有效值。但在計(jì)算流過電路中的電量時(shí)用電流平均值計(jì)算，即：
q=i×Δt=（NΔΦ/RΔt）×Δt=NΔΦ/R。
例3、將電阻為r的直導(dǎo)線abcd沿矩形框架邊緣加以彎曲，折成“п”形，其中ab=cd=L1，bc=L2。在線端a、d間接電阻R和電流表A，且以a、d端連線為軸，以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5-2-3所示，求：
（1）交流電流表A的示數(shù)；
（2）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°角的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量；
（3）寫出彎曲導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，從圖示位置開始計(jì)時(shí)的電動(dòng)勢的表達(dá)式。
解析：（1）彎曲導(dǎo)線轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)有感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值為Em=BL2ωL1=BωL1L2
產(chǎn)生電流的峰值為Im=Em/(R+r)=BωL1L2/(R+r)
電流表A的示數(shù)I=Im/=BωL1L2/2(R+r)
（2）由圖示位置轉(zhuǎn)過90°角所用時(shí)間t=T/4=π/２ω
電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR=I2Rt=πωRB2L12L22/4(R+r)2
（3）電動(dòng)勢為e=Emcosωt=BωL1L2cosωt
【能力訓(xùn)練】
1、一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢按正弦規(guī)律變化，其瞬時(shí)值的表達(dá)式為e=220sin100πtV，下列說法中正確的是：(ABD)
A．頻率是50Hz
B．.當(dāng)t=0時(shí)，線圈平面與中性面重合
C．當(dāng)t=1/100s時(shí)，e的值最大，為220V
D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為314rad/s
2、下列數(shù)據(jù)中不屬于交變電流有效值的是（C）
A.交流電表的示數(shù)
B.燈泡的額定電壓
C.電容器的耐壓值
D.保險(xiǎn)絲的額定電流
3、一個(gè)接在直流電源上的電熱器所消耗的電功率為P1，若把它接到電壓最大值與直流電壓相等的正弦式交流電源上，該電熱器所消耗的電功率為P2，則P1：P2為：(A)
A.2：1B.1：2C.1：1D.1：
4、一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為T。從中性面開始計(jì)時(shí)，當(dāng)t=T/12時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為2V，則此交變電流的有效值為（A）
A.2VB.2VC.VD./2V
5、一電阻接在20V的直流電源上，消耗的電功率為10W，把這一電阻接在某一交流電源上，該交流電源的輸出電壓u隨時(shí)間t變化的圖象如圖5-2-4所示，則這一電阻消耗的電功率為（A）
A.5W
B.7.07W
C.10W
D.14.1W
6、在電阻R上分別加如圖5-2-5（1）、（2）所示的交變電壓u1和u2，在較長的相等時(shí)間內(nèi)，內(nèi)阻R上產(chǎn)生的熱量相等，電阻R的阻值變化可以忽略，那么（BC）
A.交變電壓u2的最大值Um等于U
B.交變電壓u2的最大值Um等于U
C.交變電壓u1的有效值等于U
D.交變電壓u1的有效值等于U/
7、交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的，那么，在計(jì)算一個(gè)通有交變電流的電阻產(chǎn)生的熱量或電阻的熱功率時(shí)，是用交變電流的瞬時(shí)值、最大值還是有效值？若一個(gè)10Ω的電阻，通過的電流為i=2sin314tA，那么這個(gè)電阻的熱功率是多大？
有效值20W
8、一個(gè)正弦規(guī)律變化的交變電流的圖象如圖5-2-6所示，根據(jù)圖象計(jì)算：
（1）交變電流的頻率。
（2）交變電流的有效值。
（3）寫出該電流的瞬時(shí)值表達(dá)式。
（4）在什么時(shí)刻該電流的瞬時(shí)值大小與其有效值相等。
（1）50HZ（2）10A（3）i=20sin100πt（A）（4）t=0.0025(2n+1)n=(0,1,2,3,……)
9、求如圖5-2-7所示的交變電流的有效值。
4.33A
10、交流發(fā)電機(jī)模型的矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞與磁場垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈共有n匝，邊長ab=L1，bc=L2，線圈的內(nèi)電阻為r，外電阻為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是ω，如圖5-2-8所示。求：（1）轉(zhuǎn)動(dòng)過程中電流表的讀數(shù)。（2）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，外力做了多少功？
nBωL1L2/2(R+r)πωRn2B2L12L22/4(R+r)2
11、單匝矩形線圈abcd繞ad邊為軸在勻強(qiáng)磁場B中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5－2－9所示，圖中ab=L1,bc=L2,線框電阻為r,ad間接入的電阻為R。R與理想電流表A串聯(lián)，線圈角速度為ω，求：
（1）電流表A的讀數(shù)。
（2）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中通過電流表的總電量q。
（3）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q熱。
BωL1L2/(R+r)BL1L2/(R+r)πωRB2L12L22/4(R+r)2