高二物理5.2《描述交變電流的物理量》學(xué)案(人教版選修3-2)
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高二物理5.2《描述交變電流的物理量》學(xué)案(人教版選修3-2)
11152 描述交變電流的物理量教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)交變電流有效值概念。難點(diǎn)交變電流有效值概念及計(jì)算。教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)、啟發(fā)教學(xué)手段多媒體課件電源、電容器、燈泡“6 V,0.3 A”、幻燈片、手搖發(fā)電機(jī)教學(xué)過程(一)引入新課矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在線圈中產(chǎn)生了正弦交變電流。如何描述交變電流的變化規(guī)律呢?可以用公式法描述。從中性面開始計(jì)時(shí),得出瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì):e=Emsint 瞬時(shí)電流:i=Imsint瞬時(shí)電壓:u=Umsint 其中Em=NBS交變電流的大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化,只用電壓、電流描述不全面。這節(jié)課我們學(xué)習(xí)表征正弦交變電流的物理量。(二)進(jìn)行新課1周期和頻率請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材,回答下列問題:(1)什么叫交變電流的周期?(2)什么叫交變電流的頻率?(3)它們之間的關(guān)系是什么?(4)我國(guó)使用的交變電流的周期和頻率各是多大?交變電流完成一次周期性的變化所用的時(shí)間,叫做交變電流的周期,用T表示。交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),叫做交變電流的頻率,用f表示。T=我國(guó)使用的交變電流頻率f=50 Hz,周期T=0。02 s。2交變電流的峰值(Em,Im,Um)交變電流的峰值是交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的最大數(shù)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,500F)接在學(xué)生電源上充電,接8 V電壓時(shí)電容器正常工作,接16 V電壓時(shí),幾分鐘后聞到燒臭味,后聽到爆炸聲。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。但是交變電流的最大值不適于表示交變電流產(chǎn)生的效果,在實(shí)際中通常用有效值表示交變電流的大小。思考與討論:00.2s、0.20.5s、0.50.8s、0.81s這四個(gè)階段電流大小不變化,分別計(jì)算出熱量,然后加起來。由解得J;J;J;J所以,1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量為 J由解得,A=1.67A2有效值(E、I、U)讓交變電流和直流電通過同樣的電阻,如果它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量相等,把直流電的值叫做交變電流的有效值。通常用大寫字母U、I、E表示有效值。正弦交變電流的最大值與有效值有以下關(guān)系:I=0.707Im U=0.707Um強(qiáng)調(diào)(1)各種使用交變電流的電器設(shè)備上所示值為有效值。(2)交變電流表(電壓表或電流表)所測(cè)值為有效值。(3)計(jì)算交變電流的功、功率、熱量等用有效值。(三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題:1表征交變電流的幾個(gè)物理量:周期和頻率、峰值和有效值。2交變電流的周期與頻率的關(guān)系:T=。3正弦式交變電流最大值與有效值的關(guān)系:I=, U=。(四)實(shí)例探究【例1】表示交變電流隨時(shí)間變化圖象如圖所示,則交變電流有效值為( )A5AB5 AC3.5AD3.5 A 綜合應(yīng)用【例2】交流發(fā)電機(jī)矩形線圈邊長(zhǎng)ab=cd=0.4 m,bc=ad=0.2 m,共50匝,線圈電阻r=1 ,線圈在B=0.2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直磁場(chǎng)方向的軸OO以r/s轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng),外接電阻9,如圖所示。求:(1)電壓表讀數(shù);(2)電阻R上電功率。 111