高中物理第五章交变电流2描述交变电流的物理量学案新人教版选修

高中物理目录新课标教材•必修1第一章运动的描述1 质点参考系和坐标系2 时间和位移3 运动快慢的描述──速度4 实验：用打点计时器测速度5 速度变化快慢的描述──加速度第二章匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律2 匀变速直线运动的速度与时间的关系3 匀变速直线运动的位移与时间的关系4 自由落体运动5 伽利略对自由落体运动的研究第三章相互作用1 重力基本相互作用2 弹力3 摩擦力3 摩擦力4 力的合成5 力的分解第四章牛顿运动定律1 牛顿第一定律2 实验：探究加速度与力、质量的关系3 牛顿第二定律4 力学单位制5 牛顿第三定律6 用牛顿定律解决问题（一）7 用牛顿定律解决问题（二）高中物理目录新课标教材•必修2第五章机械能及其守恒定律1 追寻守恒量2 功3 功率4 重力势能5 探究弹性势能的表达式6 探究功与物体速度变化的关系7 动能和动能定理8 机械能守恒定律9 实验：验证机械能守恒定律10 能量守恒定律与能源第六章曲线运动1 曲线运动2 运动的合成与分解3 探究平抛运动的规律4 抛体运动的规律5 圆周运动6 向心加速度7 向心力8 生活中的圆周运动第七章万有引力与航天1 行星的运动2 太阳与行星间的引力3 万有引力定律4 万有引力理论的成就5 宇宙航行6 经典力学的局限性高中物理目录新课标教材•选修1-1 第一章电流1、电荷库仑定律2、电场3、生活中的静电现象4、电流和电源5、电流的热效应第二章磁场1、指南针与远洋航海2、电流的磁场3、磁场对通电导线的作用4、磁声对运动电荷的作用5、磁性材料第三章电磁感应1、电磁感应现象2、法拉第电磁感应定律3、交变电流4、变压器5、高压输电6、自感现象涡流7、课题研究：电在我家中第四章电磁波及其应用1、电磁波的发现2、电磁光谱3、电磁波的发射和接收4、信息化社会5、课题研究：社会生活中的电磁波高中物理目录新课标教材•选修1-2 第一章分子动理论内能1、分子及其热运动2、物体的内能3、固体和液体4、气体第二章能量的守恒与耗散1、能量守恒定律2、热力学第一定律3、热机的工作原理4、热力学第二定律5、有序、无序和熵6、课题研究：家庭中的热机第三章核能1、放射性的发现2、原子核的结构3、放射性的衰变4、裂变和聚变5、核能的利用第四章能源的开发与利用1、热机的发展和应用2、电力和电信的发展与应用3、新能源的开发4、能源与可持续发展5、课题研究：太阳能综合利用的研究高中物理目录新课标教材•选修2-1 第一章电场直流电路1、电场2、电源3、多用电表4、闭合电路的欧姆定律5、电容器第二章磁场1、磁场磁性材料2、安培力与磁电式仪表3、洛伦兹力和显像管第三章电磁感应1、电磁感应现象2、感应电动势3、电磁感应现象在技术中的应用第四章交变电流电机1、交变电流的产生和描述2、变压器3、三相交变电流第五章电磁波通信技术1、电磁场电磁波2、无线电波的发射、接收和传播3、电视移动电话4、电磁波谱第六章集成电路传感器1、晶体管2、集成电路3、电子计算机4、传感器高中物理目录新课标教材•选修2-2 第一章物体的平衡1、共点力平衡条件的应用2、平动和传动3、力矩和力偶4、力矩的平衡条件5、刚体平衡的条件6、物体平衡的稳定性第二章材料与结构1、物体的形变2、弹性形变与范性形变3、常见承重结构第三章机械与传动装置1、常见的传动装置2、能自锁的传动装置3、液压传动4、常用机构5、机械第四章热机1、热机原理热机效率2、活塞式内燃机3、蒸汽轮机燃气轮机4、喷气发动机第五章制冷机1、制冷机的原理2、电冰箱3、空调器高中物理目录新课标教材•选修2-3 第一章光的折射1、光的折射折射率2、全反射光导纤维3、棱镜和透镜4、透镜成像规律5、透镜成像公式第二章常用光学仪器1、眼睛2、显微镜和望远镜。

第二节：描述交变电流的物理量一、选择题1.关于正弦式交变电流的周期和频率,下列说法正确（A ）A.交变电流两次相邻的最大值之间的时间间隔等于周期的一半B.1s内交变电流出现最大值的次数等于频率C.交变电流方向变化的频率与交变电流频率相同D.50Hz的交变电流,其周期等于0.05S2（多选）关于交处电流的有效值U和最大大值U m,下列说注正确的是（BC ）Um的关系A.任何形式的交变电流都具有U=2Um的B.对于正(余)弦式交变电流,有U=2C.照明电压220V、动力电压380V指的都是有效值D.交流电压表和交流电流表测的都是交变电流的最大值3.一台家用电冰箱的铭牌上标有“220V，100W”，这表明所用交变电压的（ C ）A. 峰值是380 VB. 峰值是220 VC. 有效值是220 VD. 有效值是311 V4.某发电机产生的交变电动势为e =50sin100πt(V),对此电动势,下列表述正确的是( C)A.最大值是502VB.频率是100HzC.有效值是252VD.周期是0.01s5.（多选）在阻值为10Ω的电阻两端加上如图所示的交流电压,则以下说法中正确的是( A B )A.电压的最大值为10VB.该交流电的频率为25HzC.通过电阻的电流有效值为1 AD.电阻每秒钟产生的热量为10J6.如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图中曲线a、b所示，则( B )A. 两次t=0时刻线圈平面均与磁场方向平行B. 曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2C. 曲线a表示的交变电动势的有效值是15VD. 曲线b表示的交变电流的周期是6s7.如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab =cd =L 1，bc =ad =L 2，匝数为n ，线圈的总电阻为r ，线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′匀速转动，角速度为ω，线圈两端通过电刷e 、f 与阻值为R 的定值电阻连接，从线圈经过中性面开始计时，则（ D ）A. 线圈中感应电动势的最大值为BωL 1L 2B. 线圈值感应电动势随时间变化的函数表达式为e =nBωL 1L 2cosωtC. 经过 14 T 时间,通过电阻R 的电荷量为BL 1L 2R+rD. 发动机在上述工作状态下的输出功率为Rn 2B 2ω2L 12L 222(R+r)28.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图甲所示,已知发电机线圈内阻为5.0Ω,现外接一个电阻为95.0Ω的灯泡,如图乙所示,则( C )A.电动势的周期为2sB.电路中电压表的示数为220VC.电动势的有效值为220VD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J9.图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动,线圈电阻不计，线圈的两端经集流环和电刷与阻值R=10Ω的电阻连接,图中的电压表为理想电压表,示数是10V.图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图像.下列说法正确的是 (D)A.电阻R上消耗的电功率为20WB.t=0.02s时电阻R两端的电压瞬时值为零C.电阻R两端的电压随时间t变化的规律是u=1.41cos100πt(V)D.通过电阻R的电流i随时间t变化的规律是i=1.41cos100πt(A)10.用均匀导线做成的正方形线圈边长为l，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以△B△t的变化率增强时，则（ B ）A. 线圈中感应电流方向为顺时针方向B. 线圈中产生的电动势E=△B△t ⋅l 22C. 线圈中c点电势高于b点电势D. 线圈中a、b两点间的电势差为△B△t l2 2二、计算题11.交流发电机的原理如图甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，已知线圈的电阻为R=2.0Ω，求：（1）在t=0 时刻，线圈处于什么位置？（2）线圈电阻上产生的电热功率是多少？（3）保持线圈匀速运动1min，外界对线圈做的功是多少？12.如图所示为交流发电机示意图,匝数n=100匝的矩形线圈相邻两边长分别为10cm和20cm,内阻为5Ω,在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的OO'轴以502rad/s的角速度匀速转动,线圈通过和外部阻值为20Ω的电阻R相连.（线圈通过金属环和电刷与外电路相连，图中未画出，图中的电压表和电流表均为理想电表），求：(1)S断开时,求电压表示数.(2)S闭合时,求电压表示数和电流表示数.。

5.1 5.2交变电流的物理量一、周期和频率：二、峰值和有效值：1、峰值：2、有效值：3、有效值与峰值的关系：4、下列几种情况都要用交流电的有效值(1) 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；(2) 交流电压表和交流电流表的示数是有效值；(3) 交变电流的数值在无特别说明时都是有效值（如照明电压220V 和动力用电380V ）。

(4) 计算交流电通过导体产生的热量、热功率及保险丝的熔断电流时为有效值；5、有效值与平均值的区别：在计算交变电流通过导体产生热量、热功率时只能用交变电流的有效值，不能用平均值； 在计算通过导体的电荷量时，只能用交变电流的平均值，而不能用有效值。

【典型例题】【例1】 如图5-2-5所示为照明用交流电压e 与时间t 的关系图象．电压的最大值为 ______V ．有效值为_______V .电压变化周期为____s ．频率为_____Hz 角速度为_____rad/s ．瞬时值表达式____________V ． t =s 3001时刻电压瞬时值为______V ．此时线圈平面与中性面的夹角为________ ．【例2】一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图5-2-4所示，则A ．该交流电的电压瞬时值的表达式为u ＝100sin(25t)VB ．该交流电的频率为25 HzC ．该交流电的电压的有效值为D ．若将该交流电压加在阻值R ＝100 Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率时50 W【例3】如图5-2-3所示，交流发电机矩形线圈的边长 ab =cd =40cm ，bc =ad =20cm ，共50匝，线圈电阻r =1 Ω。

线圈在B =0.2T 的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO ’以 100r/s 的转速匀速转动，外接电阻R =9Ω。

求：（1）电压表读数；（2）电阻R 上的电功率（3）从图示位置转过900时，通过R 的电量多少？一、选择题1、一个电阻接在10V 的直流电源上，它的发热功率是P ，当接到电压为u =10sin ωt V 的交流电源上，它的发热功率是A ．0.25PB ．0.5PC ．PD ．2P2、一电热器接在10V 的直流电源上产生一定的热功率，把它改接在交流电源上要使产生的热功率是原来的两倍，则交流电压的最大值应是A ．20VB ．7.1VC ．10VD ．14V3、如图5-2-7所示，交变电流电源的电压是6 V ，它跟电阻R 1、R 2及电容C 、电压表一起连成如图电路.忽略电源内阻，为保证电容器不击穿，电容器耐压值U 2和电压表示数U 1分别为A ．U 1=62 VB ．U 2=6 VC ．U 1=6 VD ．U 2≥62V 4、电阻R 1、R 2交流电源按照图所示方式连接，R 1=10Ω，R 2=20Ω。

《描述交变电流的物理量》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《描述交变电流的物理量》。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。

一、教材分析“描述交变电流的物理量”是高中物理选修 3-2 第五章“交变电流”的重要内容。

在此之前，学生已经学习了直流电的相关知识，而本节课则是在直流电的基础上，引入了描述交变电流的新物理量，为后续学习交变电流的产生、变压器等知识奠定了基础。

本节课的教材内容主要包括交变电流的周期和频率、峰值和有效值、相位等物理量的定义、特点以及它们在实际中的应用。

通过对这些物理量的学习，学生能够更全面、深入地理解交变电流的性质和特点，提高解决实际问题的能力。

二、学情分析在学习本节课之前，学生已经掌握了直流电的基本概念和规律，具备了一定的电路分析和计算能力。

但是，由于交变电流的概念较为抽象，其物理量的理解和应用也相对复杂，学生在学习过程中可能会遇到一些困难。

此外，学生在数学知识方面，对于三角函数的理解和应用还不够熟练，这也会给本节课的学习带来一定的挑战。

因此，在教学过程中，需要注重引导学生通过实验观察、类比分析等方法，逐步建立起对交变电流物理量的认识。

三、教学目标1、知识与技能目标（1）理解交变电流的周期、频率、峰值、有效值和相位的概念。

（2）掌握交变电流周期和频率的关系，以及峰值和有效值的计算方法。

（3）能够运用交变电流的物理量解决简单的实际问题。

2、过程与方法目标（1）通过观察演示实验，培养学生的观察能力和分析问题的能力。

（2）通过对交变电流物理量的推导和计算，培养学生的逻辑思维能力和数学应用能力。

3、情感态度与价值观目标（1）让学生体会物理知识与实际生活的紧密联系，激发学生学习物理的兴趣。

（2）培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。

四、教学重难点1、教学重点（1）交变电流的周期、频率、峰值、有效值的概念和计算。

交变电流【同步导学】1. 正弦交流电的产生如图1所示，设矩形线圈abcd 以角速度ω绕oo ' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间t 线圈转过ωt 角，这时ab 边的线速度v 方向跟磁感线方向夹角等于ωt ，设ab 边的长度为l ，bd 边的长度为l'，线圈中感应电动势为t l Bl e ωωsin 22'=。

当线圈转过T /4时间，线圈平面转到跟磁感线平行的位置，ωt =π/2，sin ωt =1，ab 边和cd 边都垂直切割磁感线，线圈中感应电动势最大，用E m 来表示，E m =N BS ω．则线圈经过任意位置时，感应电动势的瞬时值：e =E m sin ωt ，可见，线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的。

2．中性面当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面。

应注意：①中性面在垂直于磁场位置。

②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大。

③线圈平面通过中性面时感应电动势为零。

④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，一周里线圈中电流方向改变两次。

例1 如图4所示，100匝的线框abcd 在图示磁场（匀强磁场）中匀速转动，角速度为ω，其电动势的瞬时值为100cos 100e t π=V ，那么：（1）感应电动势的最大值为多少？穿过线框的最大磁通量为多少？（2）当从图示位置转过60 角时线圈中的感应电动势为多少？此时穿过线圈的磁通量的变化率为多少？（3）在线圈转过60°的过程中，线圈中感应电动势的平均值多大？例2 如图所示，长直导线右侧的矩形线框abcd 与直导线位于同一平面，当长直导线中的电流发生如图所示的变化时（图中所示电流方向为正方向），线框中的感应电流与线框受力情况为 （ ）A ． t 1到t 2时间内，线框内电流的方向为abcda ，线框受力向右B ． t 1到t 2时间内，线框内电流的方向为abcda ，线框受力向左C ．在t 2时刻，线框内电流的方向为abcda ，线框受力向右D ．在t 3时刻，线框内无电流，线框不受力【同步检测】1、关于交变电流与直流电的说法中，正确的是（ ）A 、如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B 、直流电的大小可以变化，但方向一定不变C 、交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D 、交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化 2、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正确的是（ ） A 、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大 B 、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大 C 、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零 D 、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零3、线圈平面与中性面开始计时，在正弦交流电在一个周期内，关于线圈中的感应电动势和感应电流，下列说法正确的是（ ）A 、方向改变一次，大小不断变化，出现一次最大值B 、方向改变两次，大小不断变化，出现一次最大值C 、方向改变一次，大小不断变化，出现两次最大值D 、方向改变两次，大小不断变化，出现两次最大值4、一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生变流电压为100u t π=V ，则（ ） A 、它的频率是50Hz B 、当t=0时，线圈平面与中性面重合 C 、电压的平均值是220V D 、当t=1/200 s 时，电压达到最大值5、交流发电机工作时的电动势的变化规律为sin m e E t ω=，如果转子的转速n 提高1倍，其它条件不变，则电动势的变化规律将变化为（ ）A 、sin 2m e E t ω=B 、2sin 2m e E t ω=C 、2sin 4m e E tω= D 、2sin m e E tω=6、一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势随时间的变化如图所示，则下列说法正确的是（ ）A 、ｔ1时刻通过线圈的磁通量为零B 、ｔ2时刻通过线圈的磁通量最大C 、ｔ3时刻通过线圈的磁通量的变化率的绝对值最大D 、 当变化方向时，通过线圈的磁通量的绝对值最大7、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50V ，那么该线圈如图所示位置转过30º时，线圈中的感应电动势大小为（ ）A 、50VB 、VC 、25VD 、10V8、一正弦交流电的电动势220sin 100e t π=V ，若将它加在阻值为100Ω的电阻两端（电源内阻不计），则下列说法中，错误的是（ ）A 、电流的瞬时值为 2.2sin 100i t π= AB 、电流的最大值为2.2AC 、流过电阻的电流是恒定的D 、流过电阻的电流是变化的，但不是按正弦规律变化的 10、如图平行金属板间有一静止的正电粒子，若两板间加电压u=Umsin ωt ，则粒子的 （ ） A ．位移一定按正弦规律变化 B ．速度一定按正弦规律变化 C ．加速度一定按正弦规律变化 D ．粒子在两板间作简谐振动9、如图（甲）所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO ’与磁场边界重合。

5.1 交变电流教学设计一、基本信息课名 5.1 交变电流学科（版本）人教版高中物理选修3－2 章节第五章第一节学时一课时年级高二二、教材分析物理教材我们选用的是人教版，人教版物理选修3-2是针对理科班设计的物理必修课，课本重视物理知识板块的完整性和物理规律的内在联系，用多种演示实验和现实应用实例尽量充分揭示物理规律的内涵，应该说这对理科班学生深入理解物理规律，完整掌握物理知识板块都做好了充分铺垫。

教材注重知识的前后联系和推理演化，注重学生的自主学习和探究性学习，非常适合理科班学生提高思维能力，形成学科素养。

这节《交变电流》是教材电磁板块第五章第一节内容，是电磁理论在现实生活应用的典范。

电能是我们生活每时每刻都离不开的最重要的能量来源，交变电流是电能的利用和远距离传输的基础。

这节《交变电流》主要介绍交变电流的特性，产生原理和表达式。

课本通过手摇发电机的发电，增强学生对交变电流方向不断变化的理解；通过交流发电机的示意图引导学生探究交变电流的产生过程，同时利用分层设问的形式，锻炼了学生利用第四章电磁感应原理自行解决新情景物理问题的能力。

课本给出了正弦式交流电的表达式，并对峰值，瞬时值等概念做了强调。

最后课本以课外阅读的形式，对交流发电机做了深入介绍。

课本沿着从感性到理性，从定性到定量的思路，试着引导学生通过自学和探究最终对交变电流建立起完整清晰的印象。

三、学习者分析从生活中来，到生活中去，交变电流其实对学生来说不陌生，家庭电路中的交流电每天都接触，学生有一定的认识基础。

通过生活中的用电引入，从学生熟悉的事物入手，这样，既符合他们的认知规律，又使他们有亲切感，感觉物理就在身边，激发兴趣。

通过一年多的物理学习，宏志班的学生基本掌握了学习物理的技巧和能力，本班学生物理知识基础扎实，导学案能够积极主动的完成。

这节《交变电流》是继电磁感应学习之后，第一次利用所学知识理论，解决实际问题的尝试。

通过这节知识的学习，他们会学到一些新的物理概念，并深化和扩展原有知识的内涵。

5.2 描述交变电流的物理量一、教学目标：１、知道交变电流的周期、频率的含义，以及它们相互间的关系。

知道我国生产、生活所使用的交流电的周期和频率。

２、知道交变电流的峰值和有效值的意义，会计算某些交流电的有效值。

３、会应用正弦式交流电的有效值进行有关的计算。

二、复习引入：正弦式交流电是如何产生的，它的瞬时值表达式是怎么样的？所对应的图像又是怎么样的？三、自主学习：问题１：在上一节的学习中我们看见交流电的变化是有规律的，请你定义一下交流电的周期与频率，它们之间的关系是如何的？问题２：一个周期内，电流的方向发生几次变化，几次达到最大值？问题３：观察交流电的瞬时值表达式，如何找出交流电的最大值，如何计算交流电的平均值？问题４：什么叫做交流电的有效值?如何计算有效值？四、跟踪练习：1．某交变电压随时间的变化规律如图3所示，则此交变电流的频率为________Hz .线圈转动的角速度是________rad /s .若将此电压加在10 μF 的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V .图32．我国照明电压的瞬时值表达式为e ＝2202sin 100πt V ，它的周期是________，频率是________，在1 s 内电流的方向改变________次，电压最大值为________． 知识点二 交变电流的峰值和有效值3．关于交变电流的感应电动势的有效值U 和最大值U m ，下列说法中正确的是( )A ．任何形式的交变电流都具有U ＝U m /2的关系B ．只有正(余)弦交变电流才具有U ＝Um 2的关系 C ．照明电压220 V 、动力电压380 V 指的都是最大值D ．交流电压表和交流电流表测的都是最大值4．电阻R 1、R 2与交流电源按照图4(a )方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情况如图(b )所示．则( )A ．通过R 1的电流有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V【方法技巧练】 图4一、有效值的计算方法5．如图5所示为一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为多大？图56．某一交流电的电压波形如图6所示，求这一交流电的电压有效值U.图6二、瞬时值、最大值、有效值与平均值应用的技巧7．如图7所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，在线圈由图示位置转过90°的过程中，求：(1)通过电阻R的电荷量q.(2)电阻R上产生的焦耳热Q.图7 8．在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n＝100匝，边长为20 cm，电阻为10 Ω，转动频率f＝50 Hz，磁场的磁感应强度为0.5 T．求：(1)外力驱动线圈转动的功率．(2)转至线圈平面与中性面的夹角为30°时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小．(3)线圈由中性面转至与中性面成30°夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量．。

幻灯片1高中物理选修3-2第五章《交流电》教材分析与教学建议青岛十七中高二物理集备组2007.9.26幻灯片2第五章交流电交变电流2 描述交变电流的物理量电感和电容对交变电流的影响变压器电能的输送2007考试说明1 交变电流.交变电流的图像Ⅰ2 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ3 理想变压器Ⅰ4 远距离输电Ⅰ幻灯片3一教学的思考●1教学的难点●2教学的重点●3考试的热点有效值的概念,远距离输电过程的有关计算.交流电的变化规律及其应用,理想变压器的应用.交流电的变化规律及其应用.幻灯片4教学的时间安排第1单元§5.1 交变电流（1学时）§5.2 描述交变电流的物理量（1学时）习题课（1 学时）第2单元§5.3 电感和电容对交变电流的影响（1学时）第3单元§5.4 变压器（2学时）§5.5 电能的输送（1学时）幻灯片5二、教学设计思路及教学建议1、交变电流2、描述交变电流的物理量3、电感和电流对交变电流的影响4、变压器5 、电能的输送幻灯片6第一节、交变电流教学目标（一）知识与技能1．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。

2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。

3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。

（二）过程与方法1．掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。

2．培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。

3．培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。

（三）情感、态度与价值观通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性重点：交变电流产生的物理过程的分析。

难点：交变电流的变化规律及应用。

幻灯片75.1 交变电流一.交变电流的产生过程1.理论探究教材并没有直接给出线圈在各个位置时电流的方向,而是以问题的方式引导学生自己分析. 幻灯片8建议:将一个周期内的四个位置和四个过程的电流大小、方向从中性面起依次以问题的形式展现,让学生对交变电流的产生过程有一个完整的认识（1）图5.1-3中，甲图所示时刻线圈中电流为多大？在线圈由甲转到乙的过程中，AB中电流向哪个方向流动？大小如何变化？到乙图所示时刻，线圈中电流大小有何特点？（2）在线圈由乙转到丙的过程中，AB中电流向哪个方向流动？大小如何变化？到丙图所示时刻，线圈中电流大小有何特点？幻灯片9（3）在线圈由丙转到丁的过程中，AB中电流向哪个方向流动？大小如何变化？到丁图所示时刻，线圈中电流大小有何特点？（4）在线圈由丁转到甲的过程中，AB中电流向哪个方向流动？大小如何变化？幻灯片102.实验验证(1)幻灯片11(2)给出交流电和直流电的概念.(强调方向的区别)在课后的问题与练习中有两道题用到Em==NBSω二.交变电流的变化规律教材中未对交变电流的瞬时值表达式作理论推导，建议在实际教学中对交变电流的瞬时值表达式进行推导。

第2讲 描述交变电流的物理量[目标定位] 1.把握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者间的关系.2.理解交变电流有效值的含义，会进行有效值的相关计算.3.知道正弦式交变电流有效值与峰值的关系及在生活中的应用.4.了解相位及相位差的概念.一、周期和频率1．周期(T )：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T 表示，单位是秒．2．频率(f )：交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数，用f 表示，单位是赫兹，符号是Hz. 3．周期和频率关系：T ＝1f 或f ＝1T.4．在i ＝I m sin ωt 中，ω等于频率的2π倍，即ω＝2πf .想一想 如图1所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？图1答案 周期T ＝0.02 s ；频率f ＝50 Hz. 二、峰值和有效值1．峰值：交变电流的电压、电流所能达到的最大数值．电容器所能承受的电压要高于(填“高于”、“等于”或“低于”)沟通电压的峰值，否则电容器就可能被击穿．2．有效值：让交变电流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，在沟通的一个周期内，它们产生的热量相等，这个恒定电流、电压叫做这个沟通的有效值． 3．正弦式交变电流的有效值和最大值之间的关系是I ＝I m 2，U ＝U m2. 4．(1)人们通常说家庭电路电压是220 V ，指的是有效值．(2)沟通用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；沟通电压表测量的数值是有效值． (3)交变电流的数值在无特殊说明时都指有效值．想一想 是不是全部的交变电流的有效值与最大值都满足I ＝I m2？ 答案 不是，此公式仅适用于正弦沟通电． 三、相位1．如图2所示，甲、乙两支沟通的周期相等，但不能同时达到最大值，我们说它们的“相位”不同．图22．甲、乙两沟通电的表达式分别为： u 甲＝U m sin_ωt ；u 乙＝U m sin(ωt ＋φ)．其中“ωt ＋φ”叫做交变电流的相位，φ是t ＝0时的相位，叫做交变电流的初相位．一、对描述交变电流物理量的生疏 1．周期和频率的关系：T ＝1f ，f ＝1T .即沟通电变化越快，周期越短，频率越大． 2．角速度与周期、频率的关系：ω＝2πT＝2πf .3．转速(n )：线圈单位时间内转过的圈数，单位是r /s 或r/min.角速度与转速的关系：ω＝2πn (n 的单位为r/s)或ω＝2πn60(n 的单位为r/min)．4．峰值：也叫最大值，是全部瞬时值中的最大值． (1)表达式：E m ＝nBSω.(2)电容器接在沟通电路中，沟通电压的最大值不能超过电容器的耐压值． 5．有效值正弦式沟通电的有效值E ＝E m2. 例1 小型沟通发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间成正弦函数关系，如图3所示，此线圈与一个R ＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻．下列说法正确的是( )图3A ．交变电流的周期为0.125 sB ．交变电流的频率为8 HzC ．交变电流的有效值为 2 AD．交变电流的最大值为4 A解析由e－t图象可知，交变电流的周期为0.25 s，故频率为4 Hz，选项A、B错误；依据欧姆定律可知交变电流的最大值为2 A ，故有效值为 2 A，选项C正确，D错误．答案C二、交变电流有效值的计算1．对有效值的进一步理解(1)交变电流的有效值是依据电流的热效应定义的．(2)理解有效值重点在“等效”上，“效果”相同在定义中体现为相同电阻、相同时间、产生相同热量，交变电流与多大的直流电“效果”相同，有效值就是多大．2．有效值的计算(1)对于正弦式交变电流，可先依据E m＝nBSω求出最大值，然后依据E＝E m2求出其有效值．(2)当电流是非正弦式交变电流时，必需依据有效值的定义求解．先计算交变电流在一个周期内产生的热量Q，再将热量Q用相应的物理量的有效值表示Q＝I2RT或Q＝U2R T，最终代入数据求解有效值．例2通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如图4所示，其周期为1 s．电阻两端电压的有效值为()图4A．12 V B．410 VC．15 V D．8 5 V解析依据电流的热效应先计算电流的有效值．由(0.1 A)2R×0.4 s×2＋(0.2 A)2R×0.1 s×2＝I2R×1 s，可得流过电阻的电流的有效值I＝1025A，再由电阻两端电压的有效值为U＝IR＝410 V，可得B正确．答案B三、瞬时值、最大值、有效值、平均值的区分及应用对比物理含义重要关系适用状况瞬时值交变电流某一时刻的值e＝E m sin ωt计算线圈某一时刻的受力状况最大值最大的瞬时值E m＝nBSω确定用电器的耐压值有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流值E＝E m2(正弦式交变电流)(1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)(2)沟通电表的测量值(3)电气设备标注的额定电压、额定电流(4)保险丝的熔断电流平均值E＝nΔΦΔt计算通过电路横截面的电荷量例3如图5所示，试验室一台手摇沟通发电机，内阻r＝1 Ω，外接R＝9 Ω的电阻．闭合开关S，当发动机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝102sin (10πt) V，则()图5A．该交变电流的频率为10 HzB．该电动势的有效值为10 2 VC．外接电阻R所消耗的电功率为10 WD．电路中抱负沟通电流表○A 的示数为1 A解析由发电机产生的感应电动势的表达式e＝102sin(10πt) V可知，该沟通电为正弦式交变电流，其感应电动势的瞬时值表达式为e＝E m sin ωt，由两式对比可知E m＝10 2 V，ω＝10π rad/s，又由于ω＝2πf，解得f＝5 Hz，故选项A错误；依据正弦式交变电流有效值与峰值的关系可知，该电动势的有效值为E＝E m2＝10 V，故选项B错误；抱负沟通电流表测量的是电路中总电流的有效值，依据闭合电路欧姆定律有I＝ER＋r＝1 A，外接电阻R所消耗的功率为P＝I2R＝9 W，故选项C错误，选项D正确．答案D针对训练一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图6甲所示．已知发电机线圈内阻为5 Ω，现外接一只电阻为95 Ω的灯泡，如图乙所示，则()图6A ．电压表○V 的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟转变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J 答案 D解析 由题图甲可知电动势的有效值为220 V ，而电压表测量的是路端电压，其大小为U ＝E R ＋r R ＝22095＋5×95V ＝209 V ，选项A 错误；由题图甲读出交变电流的周期为T ＝0.02 s ，则频率f ＝1T＝50 Hz ，一个周期内电流的方向要转变2次，故每秒钟电流方向要转变2×50＝100(次)，选项B 错误；灯泡的实际功率为P ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R ＋r 2R＝⎝ ⎛⎭⎪⎫22095＋52×95 W ＝459.8 W ，选项C 错误；由焦耳定律得Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R ＋r 2rt ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫22095＋52×5×1 J ＝24.2 J ，选项D 正确.对描述交变电流物理量的生疏1．某小型发电机产生的感应电动势为e ＝50sin (100πt )V.对此电动势，下列表述正确的有( ) A ．最大值是50 2 V B ．频率是100 Hz C ．有效值是25 2 V D ．周期是0.02 s答案 CD解析 从中性面开头计时，感应电动势的表达式为e ＝E m sin ωt ，因e ＝50sin (100πt )V ，所以最大值E m ＝50 V ，A 错误；由ω＝2πf ＝100π rad/s 得f ＝50 Hz ，B 错误；有效值E ＝E m 2＝25 2 V ，C 正确；T ＝1f ＝0.02 s ，D 正确．交变电流有效值的计算2．如图7所示的(a)、(b)两图分别表示两个沟通电压，比较这两个沟通电压，它们具有共同的( )图7 A ．有效值 B ．频率 C ．最大值 D ．均不一样答案 BC解析 由题图可知，两个沟通电压最大值均为2 V ，周期均为0.4 s ，可知B 、C 正确．题图(a)中电压有效值U a ＝U m2，题图(b)中电压有效值U b ＝U m ，A 错．3．如图8所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值．图8 答案 5 A解析 设该交变电流的有效值为I ′，直流电的电流为I ，让该交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R )，在一个周期(T ＝0.2 s)内，该交变电流产生的热量：Q ′＝I 21Rt 1＋I 22Rt 2在一个周期内直流电通过该电阻产生的热量 Q ＝I 2RT由Q ＝Q ′，代入数据，解得I ＝5 A ，即此交变电流的有效值I ′＝I ＝5 A. 最大值、有效值和平均值的区分及应用4．如图9所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I ＝________.线框从中性面开头转过π2的过程中，通过导线横截面的电荷量q ＝________.图9答案2BSω2RBSR解析感应电动势最大值E m＝BSω，感应电动势的有效值E＝E m2，感应电流的有效值I＝ER＝2BSω2R，q＝IΔt＝ERΔt＝ΔΦRΔtΔt＝ΔΦR＝BSR.(时间：60分钟)题组一对描述交变电流物理量的生疏1．下列提到的沟通电，不是指有效值的是()A．沟通电压表的读数B．保险丝熔断电流C．电容器击穿电压D．220 V沟通电压答案C解析电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值．2．下列关于交变电流的说法正确的是()A．若交变电流的峰值为5 A，则它的最小值为－5 AB．用沟通电流表测交变电流时，指针来回摇摆C．我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 Hz，故电流方向每秒转变100次D．正弦交变电流i＝20sin (10πt) A的峰值为20 A，频率为100 Hz答案C解析电流的负值表示电流方向与原来方向相反，不表示大小，A项错误；沟通电流表测交变电流时，指针不会来回摇摆，B项错误；我国工农业生产和生活用的交变电流的周期为0.02 s，沟通电方向一个周期转变两次，所以每秒转变100次，C项正确；由ω＝2πf得正弦交变电流i＝20sin (10πt) A的频率为5 Hz，D项错误．3．图1甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是()图1A ．图甲表示沟通电，图乙表示直流电B ．两种电压的有效值相等C ．图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝311sin (100πt ) VD ．两种电压的周期相同 答案 CD解析 图甲、乙都表示沟通电，图甲中有效值U ＝3112 V ≈220 V ，而图乙中的有效值不存在这一关系，所以它们的有效值不相同．由图甲看出T ＝2×10－2s ，ω＝2πT ＝100π rad/s ，所以u ＝311sin (100πt ) V ．由图象可知两种电压的周期都是2×10－2 s. 题组二 非正弦式沟通电有效值的计算4．阻值为1 Ω的电阻上通以交变电流，其it 关系如图2所示，则在0～1 s 内电阻上产生的热量为( )图2A ．1 JB ．1.5 JC ．2 JD ．2.8 J答案 D解析 由于所加的电流为交变电流，大小在变化，所以只能分时间段来求热量．在0～1 s 内有效电流为1 A 和2 A 的时间段分别为t 1＝0.4 s ，t 2＝0.6 s ，所以Q ＝I 21Rt 1＋I 22Rt 2＝2.8 J.5．夏天空调正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行．一空调在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图3所示，此空调运转1 h 用电( )图3 A ．1度 B ．1.5度 C ．2度 D ．2.5度答案 B解析 由题图知，电功率随时间变化的周期为15 min ，前5 min 为0.5 kW ，后10 min 为2 kW.设电功率的有效值为P ，周期为T ，依据有效值定义有P 1·T 3＋P 2·2T3＝PT .将P 1＝0.5 kW ，P 2＝2 kW 代入得：P ＝1.5 kW.此空调1 h 用电W ＝Pt ＝1.5度．故选B.6．如图4甲所示，调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调整灯的亮度的．现将某无级调光台灯接在220 V 的正弦交变电流上，经过可控硅调整后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是( )图4 A ．220 V B ．156 V C ．110 V D ．78 V答案 B解析 虽然图示电流不是正弦交变电流，依据正弦式交变电流的图象对称性可知，只要有14T 的图线就满足最大值是有效值的 2 倍，依据电流有效值定义有：U 2R T ＝⎝⎛⎭⎫U m 2R2·T2. 解得U ＝110 2 V ≈156 V ，故B 对． 题组三 正弦式沟通电有效值的理解和应用7．一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311 V ．当它接入220 V 的照明电路时，这盏灯( ) A ．将不亮 B ．灯丝将烧断 C ．只能暗淡发光 D ．能正常发光答案 D解析 220 V 的照明电路其有效值为220 V ，最大值为311 V ，正好适合．8．把一只电热器接在100 V 的直流电源上，在t 时间内产生的热量为Q ，若将它分别接到U 1＝100sin ωt V和U 2＝50sin 2ωt V 的沟通电源上，仍要产生Q 的热量，则所需时间分别是( )A ．t,2tB ．2t,8tC ．2t,2tD ．t,4t答案 B解析 计算电热器在t 时间内产生的热量时应当用电压的有效值，对U 1＝100sin ωt V ，电压的有效值为1002 V ，故(100)2R t ＝(1002)21R t ′，所以t ′＝2t ；对U 2＝50sin 2ωt V ，电压的有效值为502 V ，故(100)2R t ＝(502)21R t ″，所以t ″＝8t .9．电阻R 1、R 2与沟通电源依据图5甲所示的方式连接，R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω.合上开关S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的状况如图乙所示，则( )图5A ．通过R 1的电流有效值是1.2 AB ．R 1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流最大值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压最大值是6 2 V 答案 B解析 R 1与R 2串联，R 1与R 2中的电流变化状况应相同，电流有效值I 1＝I 2＝0.6 A ，电流最大值I 1m ＝I 2m ＝0.6 2A ，电压有效值U 1＝I 1R 1＝6 V ，U 2＝I 2R 2＝12 V ，电压最大值U 1m ＝2U 1＝6 2 V ，U 2m ＝2U 2＝12 2 V ．综上所述，B 项正确．题组四 瞬时值、峰值、有效值、平均值的区分及应用10．如图6所示，有一矩形线圈，面积为S ，匝数为N ，整个线圈的电阻为r ，在磁感应强度为B 的磁场中，线圈绕OO ′轴以角速度ω匀速转动，外电阻为R ，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法中正确的是( )图6A ．磁通量的变化量为ΔΦ＝NBSB ．平均感应电动势为E ＝2NBSωπC ．电阻R 所产生的焦耳热为Q ＝(NBSω)22RD ．通过电阻R 的电荷量为q ＝NBSR ＋r答案 BD解析 逐项分析如下：选项诊断结论A线圈在图示位置时磁通量Φ＝0，转过90°后磁通量Φ′＝BS ，该过程中磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ′－Φ＝BS ，与线圈匝数无关 ×B该过程中所用时间Δt ＝θω＝π2ω，所以平均感应电动势E ＝N ΔΦΔt ＝2NBSωπ√C电路中的感应电流有效值I ＝E R ＋r ＝NBSω2(R ＋r )，所以电阻R 所产生的焦耳热Q ＝I 2R Δt ＝πRωN 2B 2S 24(R ＋r )2× D电路中的感应电流的平均值I ＝ER ＋r ＝2NBSωπ(R ＋r )，所以通过电阻R 的电荷量q ＝I ·Δt ＝NBSR ＋r√11.如图7所示是某正弦交变电流的图象，依据图象求其峰值、周期和角速度，并写出交变电流的瞬时值表达式．图7答案 2 A 0.02 s 100π rad/s i ＝2sin (100πt ) A解析 由题图可知，交变电流的周期为T ＝0.02 s ，角速度为ω＝2πT＝100π rad/s故其瞬时值表达式为i ＝I m sin (100πt ) A当t ＝0.002 5 s 时，i ＝1.414 A所以I m sin (100π×0.002 5)＝1.414 A ，解得I m ＝2 A 所以i ＝2sin (100πt ) A12．如图8所示，线圈abcd 的面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R ＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度为B ＝1πT ，当线圈以300 r/min 的转速匀速转动时，求：图8(1)电路中沟通电压表和沟通电流表的示数；(2)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R 的电荷量． 答案 (1)4522 V 522 A (2)12π C解析 (1)E m ＝nBSω＝100×1π×0.05×2π×30060 V ＝50 VE ＝E m2＝25 2 V 电流表示数I ＝E R ＋r＝522 A ，电压表示数U ＝IR ＝522×9 V ＝4522 V.(2)从图示位置转过90°的过程中，E ＝n ΔΦΔt ，又由于I ＝ER ＋r ，q ＝I Δt ， 联立得q ＝n ΔΦR ＋r ＝nBS R ＋r ＝12π.。

人教版高中物理新旧教材知识对比第三章相互作用内容旧版教材新版教材力的分类力的分类无力的分类四种相互作用增加了四种相互作用形变的类型拉伸、弯曲、扭转形变无形变类型胡克定律直接给出胡克定律的内容与F-x的关系学生实验中要求学生探究弹簧弹力与形变量的关系摩擦力先讲滑动摩擦力后讲静摩擦力先讲静摩擦力后讲滑动摩擦力矢量合成方法平行四边形定则平行四边形定则和三角形定则内容旧版教材新版教材曲线运动增加了演示实验“钢球离开轨道是的速度方向与轨道（曲线）有什么关系？”运动的合成和分解标题“运动的合成和分解”分速度课文中给出的V1、V2、S1、S2tsv11=tsv22=标题“质点在平面内的运动”分速度课文中给出VX、VY、x、y增加“蜡块tvxx=tvyy=运动的轨迹”xvvyxy=平抛运动“平抛物体的运动”“抛体运动的规律”、“实验：研究平抛运动”圆周运动线速度定义式为tsv=角速度定义式为tϕω=线速度定义式为tlv∆∆=角速度定义式为t∆∆=θω向心加速度用向心力演示仪得出向心力的大小计算公式，再用牛顿第二定律推论出向心加速度用数学方法推论向心加速度增加了“变速圆周运动和一般的曲线运动”增加了“航天器中的失重现象”第六章万有引力与航天内容旧版教材新版教材行星的运动增加了科学的足迹“人类对行星运动规律的认识”万有引力引力常量的测定“太阳与行星间的引力”分成“太阳对行星的引力”到“行星对太阳的引力”到“太阳与行星间的引力”增加了万有引力的地月检验人造卫星、宇宙速度人造卫星、宇宙速度选学内容“行星、恒星、星系和宇宙”增加“梦想成真”、“航天事业改变着人类生活”“经典力学的局限性”第七章机械能与其能量守恒高中物理人教版选修3-1第二章恒定电流高中物理人教版选修3-1第三章磁场〔原〕第十三章 一、电荷　库仑定律 二、电场　电场强度 三、电场线四、静电屏蔽五、电势差　电势六、等势面七、电势差与电场强度的关系八、电容器的电容九、带电粒子在匀强电场中的运动*十、静电的利用和防止〔新〕第一章 1 电荷及其守恒定律　2 库仑定律3 电场强度4 电势能和电势（电势能要求定量计算）5 电势差6 电势差与电场强度的关系7 静电现象的应用8 电容器与电容9 带电粒子在电场中的运动〔原〕第十四章　恒定电流一、欧姆定律二、电阻定律　电阻率三、半导体及其应用 (删除)四、超导及其应用 (删除)五、电功和电功率 六、闭合电路欧姆定律七、电压表和电流表 伏安法测 电阻〔新〕第二章 恒定电流1 电源和电流（增加）2 电动势（要求通过非静电力做功定量计算） 3 欧姆定律4 串联电路和并联电路 5 焦耳定律6 电阻定律7 闭合电路欧姆定律 （能的观点推导）8 多用电表（增加，以例题，说一说，做一做的形式展开）9 实验：测定电池电动势和内阻 10 简单的逻辑电路（增加）高中物理人教版选修3-2第四章电磁感应高中物理人教版选修3-2第五章交变电流高中物理人教版选修3-2第六章传感器高中物理人教版选修3-5第十六章动量守恒定律高中物理人教版选修3-5 第十七章波粒二象性高中物理人教版选修3-5 第十八章原子结构高中物理人教版选修3-5 第十九章原子核必修模块物理1、物理2力学主题内容要求说明质点的直线运动参考系，质点位移、速度和加速度匀变速直线运动及其公式、图像ⅠⅡⅡ相互作用与牛顿运动规律滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力形变、弹性、胡克定律矢量和标量力的合成和分解ⅠⅠⅠⅡ〔原〕第十五章磁场一、磁场　磁感线二、安培力　磁感应强度三、电流表的工作原理四、磁场对运动电荷的作用五、带电粒子在磁场中的运动　质谱仪六、回旋加速器〔新〕第三章磁场1 磁现象和磁场2 磁感应强度3 几种常见的磁场4 磁场对通电导线的作用力5 磁场对运动电荷的作用力6 带电粒子在匀强磁场中的运动〔原〕第十六章　电磁感应一、电磁感应现象二、法拉第电磁感应定律三、楞次定律四、椤次定律的应用五、自感现象六、日光灯原理（删除）*七、涡流〔新〕第四章电磁感应1 划时代的发现（增加）2 探究电磁感应的产生条件3 法拉第电磁感应定律4 楞次定律5 电磁感应现象的应用（增加）6 互感和自感7 涡流〔原〕第十七章　交变电流一、交变电流的产生和变化规律二、表征交变电流的物理量三、电感和电容对交变电流的影响四、变压器五、电能的输送〔新〕第五章交变电流1 交变电流2 描述交变电流的物理量3 电感和电容对交变电路的影响4 变压器5 电能的输送〔原〕第二册（必加选）〔阅读〕电容式传感器〔阅读〕动圈式话筒原理〔实验〕传感器的简单应用〔新〕第六章传感器1 传感器及其工作原理2 传感器的应用（一）3 传感器的应用（二）4 传感器的应用实例共点力的平衡牛顿运动定律、牛顿定律的应用超重和失重ⅡⅡⅠ抛体运动与圆周运动运动的合成和分解抛体运动匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度匀速圆周运动的向心力，离心现象ⅡⅡⅠⅡⅠ斜抛运动只作定性要求机械能功和功率动能和动能定理重力做功与重力势能功能关系、机械能守恒定律及其应用ⅡⅡⅡⅡ万有引力定律万有引力定律及共应用环绕速度第二宇宙速度和第三宇宙速度经典时空观和相对论时空观ⅡⅡⅠⅠ电学选修模块3-1 3-2主题内容要求说明电场物质的电结构、电荷守恒静电现象的解释点电荷库仑定律静电场电场强度、点电荷的场强电场线电势能、电势、电势差匀强电场中电势差与电场强度的关系。

思维方法重点难点教学重点通过实验探究交变电流，让学生理解和掌握交变电流的产生过程及其变化规律。

教学难点在定量探究交变电流规律的过程中，培养学生发现问题、解决问题的能力。

教学思路重点突出，难点突破：通过矩形线圈在匀强磁场中匀速转动一周的演示，立体图结合侧视图分析，使学生理解交变电流产生的原理和方向变化特点。

推导瞬时电动势大小时，通过侧视图分析线圈运动方向与磁场方向之间的关系，利用导体切割磁感线方法来处理，使问题容易理解。

教学过程创设情境，导入新课实验：学生电源交流档与电流传感器组成回路，使学生认识交变电流交变电流的产生下面我们来详细了解一下实验室常见的手摇发电机的基本构造（多媒体投影结构图如图所示）．师：磁极N与S间提供近似的匀强磁场，线框的ab边穿过圆环k 但不接触，与圆环l相连接，cd边跟圆环k相连接，AB是金属制成的电刷，分别压在两个圆环kl上，可以保证线圈在转动时通过圆环和电刷始终与外电路的连接，摇动手柄通过转轮，皮带带动线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴转动师：工业上在产品设计出来之后，对产品的性能特点必须全面了解。

为了更好地利用这台发电机发出来的电，我们需要进一步研究这种电流的产生过程，弄清电流大小、方向分别是如何变化的．师：要研究电流的大小是如何变化的，我们需要什么理论工具？生：法拉第电磁感应定律．师：要研究电流的方向是如何变化的，我们需要什么理论工具？生：楞次定律，右手定则．师：为了简单起见，我们将线圈简化为单匝线圈，且为了更好地帮助大家建构线圈在磁场中的转动情景，我这里呈现了一个模型教具，可以直观地展示线圈的转动情况．为了便于解决问题，我们常常通过视角转换的方式将立体图转换为平面图。

交流发电机一个周期内转动过程的示意图如图所示．请同学们把这几幅立体图转化为平面图，并结合平面图分析这几个特殊位置有什么特点，填入表格．生：绘制平面图并填写教师课前设计好的表格，结束后相互讨论交流，达成共识．结果如图及表所示．特殊位置甲乙丙丁甲磁通量最大0最大0 最大感应电动势0最大0 最大0感应电流0最大0 最大0ab边感应电流方向无b-a 无a-b 无师：假设ab边电流从b流向a的方向为正，反之为负，在横坐标轴上标出线圈到达甲、乙、丙、丁、甲几个位置时对应的时刻,大致画出磁通量随时间变化的曲线，以及感应电流随时间变化的曲线。

教学课题：交变电流 一．教学目标 [知识和技能] 1、知道正弦交流电是矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生的．知道中性面的概念． 2、掌握交变电流的变化规律及表示方法，理解描述正弦交流电的物理量的物理含义． 3、理解正弦交流电的图像，能从图像中读出所需要的物理量． 4、理解交变电流的瞬时值和最大值，能正确表达出正弦交流电的最大值、有效值、瞬时值． 5、理解交流电的有效值的概念，能用有效值做有关交流电功率的计算． [过程和方法] 1、掌握描述物理规律的基本方法——文字法、公式法、图像法． 2、培养学生观察能力、空间想象能力、立体图转化为平面图进行处理问题的能力． 3、培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力． [情感、态度、价值观] 培养学生爱国主义精神及为富民强国认真学习的精神． 二．教学重点、难点 重点：交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点． 难点：交变电流产生的物理过程的分析． 三．教学仪器 交流发电机模型、演示电流表 四．教学方法 讲授、演示、探究 五．教学过程 引入 ［复习提问］ １．感应电动势的大小： 基本式：tn ∆∆Φ=ε导出式：⊥=BlV ε２．感应电动势的方向： 基本规律：楞次定律 导出规律：右手定那么〔口诀：“力左电右〞〕 ［教师演示］交变电流产生的实验：模型发电机产生的电流，大小和方向在不断的变化，这种电流叫做交变电流． 新课1、交变电流的产生演示1：出示手摇发电机模型，并连接演示电流表． 当线圈在磁场中转动时，电流表的指针随着线圈的转动而摆动，线圈每转动一周指针左右摆动一次． 说明电流强度的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交流电． 2、交变电流的变化规律 投影显示：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程． 分析：线圈bc 、da 始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应电动势，只起导线作用． 〔1〕线圈平面垂直于磁感线〔甲图〕，ab 、cd 边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流．教师强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面． 中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零． 〔2〕当线圈平面逆时针转过90°时〔乙图〕，即线圈平面与磁感线平行时，ab 、cd 边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大． 〔3〕再转过90°时〔丙图〕，线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势． 〔4〕当线圈再转过90°时，处于图〔丁〕位置，ab 、cd 边的瞬时速度方向，跟线圈经过图〔乙〕位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在〔图乙〕位置相反． 〔5〕再转过90°线圈处于起始位置〔戊图〕，与〔甲〕图位置相同，线圈中没有感应电动势． 在场强为的匀强磁场中，矩形线圈边长为l 1、l 2，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经过时间t ．线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？ 线圈转动的线速度为ω，转过的角度为ωt ，此时ab 边线速度以磁感线的夹角也等于ωt ，这时ab 边中的感应电动势为：E=(Bl 1l 2ω/2)sin ωt同理，cd 边切割磁感线的感应电动势为：E=(Bl 1l 2ω/2)sin ωt就整个线圈来看，因ab 、cd 边产生的感应电势方向相同，是串联，所以当线圈平面跟磁感线平行时，即，这时感应电动势最大值；E m =BS ω． 感应电动势的瞬时表达式为：e= BS ωsin ωt 可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的．即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔做周期性变化．当线圈跟外电路组成闭合回路时，设整个回路的电阻为，那么电路的感应电流的瞬时值为表达式．感应电流瞬时值表达式为，这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流．3、交流电的图像：交流电的变化规律还可以用图像来表示，在直角坐标系中，横轴表示线圈平面跟中性面的夹角〔或者表示线圈转动经过的时间〕，纵坐标表示感应电动势〔感应电流〕．规律：t Sin m ωεε=t Sin I i m ω=其中：ωεnBS m =，Rr I mm +=ε．4、交流发电机〔1〕发电机的基本组成①用来产生感应电动势的线圈〔叫电枢〕． ②用来产生磁场的磁极． 〔2〕发电机的基本种类①旋转电枢式发电机〔电枢动磁极不动〕． ②旋转磁极式发电机〔磁极动电枢不动〕． 无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子． 例题与练习[例1]如下图各图线中表示交变电流的是 [][误解] 选〔A 〕，〔B 〕，〔C 〕，〔D 〕． [正确解答] 选〔B 〕，〔C 〕，〔D 〕．[错因分析与解题指导] 大小、方向随时间作周期性变化的电流为交变电流．[误解]选有〔A 〕，然而〔A 〕中电流大小虽周期性变化，但方向不变，是直流电流而不是交变电流．[例2] 一线圈中产生的正弦交变电流按i=10sin314tA 变化，求出当线圈从中性面起转过30°、60°、90°、120°所需时间及对应的电流值． [分析] 通过跟正弦交变电流的标准式比较，直接代入计算． [解答] 线圈从中性面开始转动产生的正弦交变电流的标准式是 i=I m sin ωt ．式中ωt 表示线圈平面对中性面的夹角〔单位是rad 〕． 当线圈平面转过的角度θ1=30°时，由得经历的时间和对应的电流值分别为同理，当θ2=60°时，得当θ3=90°时，得当θ4=120°时，得[说明] 用公式i=I m sin ωt 算出的是线圈在转动过程中某位置或某个时刻的电流值，所以它是一个瞬时值表达式． [例3] 在匀强磁场中的矩形线圈从中性面开始匀速转动，穿过线圈平面的磁通量与时间t 的图象是 [][分析] 设匀强磁场的磁感强度为B ，矩形线圈abcd 的面积为S ，如图2所示从中性面位置开始逆时针方向匀速转动．设经时间t 转过的角度θ=ωt ，转到位置a 1d 1，画出它的正视图如图3所示．积〕可知，在时刻t 通过线圈平面的磁通量为[答]C ．[说明] 磁通量是标量．磁通量的正、负表示它穿过平面的方向．根据图3得出的上述表达式，是规定从左向右穿过平面左侧面〔用实线表示〕的方向为正．当转过θ=90°后，磁感线将从平面的右侧面〔用虚线表示〕穿过，磁通量为负．线圈转动时，穿过线圈的磁通量，线圈中产生的感应电动势随时间变化的对照关系，如图4所示．练习1．一矩形线圈在匀强磁场中转动，当线圈平面跟中性面重合的瞬间，以下说法正确的选项是〔 〕A ．电流方向改变B ．磁通量为零C ．圈中磁通量的变化率最大D ．线圈没有边切割磁感线2．如下图，线圈abcd 绕ab 和cd 的中点的连线OO ′转动，OO ′与匀强磁场垂直，线圈的单位长度的电阻值为定值，为了使线圈中电流值增为原来的2倍，可采用的办法有〔 〕A ．使线圈绕cd 边转动B ．使线圈的面积增为原来的2倍C ．使磁感强度和转速增加为原来的2倍D ．使磁感强度减为原来的1/2，转速增为原来的4倍小结1、交流电的产生强度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． 2、交流电的变化规律感应电动势的瞬时表达式为：． 感应电流瞬时值表达式：． 3、交流电的图像 4、交流发电机〔1〕发电机的基本组成：①电枢．②磁极． 〔2〕发电机的基本种类:①旋转电枢式发电机．②旋转磁极式发电机． 作业六．教学反思：教学课题：描述交变电流有物理量 一．教学目标 [知识和技能]1. 理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系，知道我国生产和生活用电的周期〔频率〕的大小．2、理解交变电流的最大值和有效值的意义，知道它们之间的关系，会应用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算．3、能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值 [过程和方法]1、培养学生阅读、理解及自学能力．2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力．3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力．4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力．5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力．6、培养学生的实际动手操作能力． [情感、态度、价值观] 1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神． 2、让学生体会对称美． 二．教学重点、难点重点：交流电的有效值、最大值、频率、周期的理解 难点：1、交变电流有效值概念既是重点又是难点，通过计算特殊形式的交变电流的有效值来体会和掌握它的定义。

物理选修3-2第五章交变电流第一节交变电流肥城市第六高级中学汪顺安●教学目标一、知识目标1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面.2.掌握交变电流的变化规律及表示方法.3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义.二、技能目标1.掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）.2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力.3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力.三、情感态度目标培养学生理论联系实际的思想.●教学重点交变电流产生的物理过程的分析.●教学难点交变电流的变化规律及应用.●教学方法演示法、分析法、归纳法.●教学用具手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造.［演示］将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路.当线框快速转动时，观察到什么现象?［生］小灯泡一闪一闪的.［师］再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?［生］电流表指针左右摆动.［师］线圈里产生的是什么样的电流？请同学们阅读教材后回答.［生］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流.［师］现代生产和生活中大都使用交流电.交流电有许多优点，今天我们学习交流电的产生和变化规律.二、新课教学1.交变电流的产生［师］为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？［生］对这个问题有浓厚的兴趣,讨论热烈.［师］多媒体课件打出下图.当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?［生］ab与cd.［师］当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着a→b→c→d→a方向流动的.［师］当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的.［师］正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流.当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大?［生］线圈平面与磁感线平行时,ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线,此时产生感应电动势最大.［师］线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?［生］当线圈平面跟磁感线垂直时,ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零.［师］利用多媒体课件,屏幕上打出中性面概念:(1)中性面——线框平面与磁感线垂直位置.(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但=0.(3)线圈越过中性面,线圈中I感方向要改变.线圈转一周,感应电流方向改变两次.2.交变电流的变化规律设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω.经过时间t,线圈转过的角度是ωt,ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt,如右图所示.设ab边长为L1,bc边长L2,磁感应强度为B,这时ab边产生的感应电动势多大?［生］e ab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt［师］cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时整个线框中感应电动势多大?［生］e=e ab+e cd=BL1L2ωsinωt［师］若线圈有N匝时,相当于N个完全相同的电源串联,e=NBL1L2ωsinωt,令E m=NBL1L2ω,叫做感应电动势的最大值,e叫做感应电动势的瞬时值.请同学们阅读教材,了解感应电流的最大值和瞬时值.［生］根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值I m=,感应电流的瞬时值i=I m s i nωt.［师］电路的某一段上电压的瞬时值与最大值等于什么?［生］根据部分电路欧姆定律,电压的最大值U m=I m R,电压的瞬时值U=U m sinωt.［师］电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示:3.几种常见的交变电波形三、小结本节课主要学习了以下几个问题：1.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流.2.从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωs i nω t,感应电动势的最大值为E m=NBSω.3.中性面的特点：磁通量最大为Φm，但e=0.六、本节优化训练设计1.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势E随时间t的变化如图所示，则下列说法中正确的是A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当电动势E变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大2.一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311 V，线圈在磁场中转动的角速度是100π rad/s.（1）写出感应电动势的瞬时值表达式.（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100 Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式.在t= s时电流强度的瞬时值为多少？3.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为u=220s i n100πt V，则A.它的频率是50 HzB.当t=0时，线圈平面与中性面重合C.电压的平均值是220 VD.当t= s时，电压达到最大值4.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=E m s i nωt，如果转子的转速n提高1倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变化为A.e=E m s in2ωtB.e=2E m s in2ωtC.e=2E m s in4ωtD.e=2E m s inωt参考答案：1.D2.解析：因为电动势的最大值E m=311 V，角速度ω=100 π rad/s，所以电动势的瞬时值表达式是e=311s in100πt V.根据欧姆定律，电路中电流强度的最大值为I m= A=3.11 A，所以通过负载的电流强度的瞬时值表达式是i=3.11s in100πt A.当t= s时，电流的瞬时值为i=3.11s in(100π·)=3.11×A=1.55 A.3.ABD4.B四、作业问题与练习第3、4题五、板书设计●教后记注重与电磁感应的联系，重视交变电流产生的原理，多与现实生活和生产联系，并注重知识的灵活应用。

2、交变电流的瞬时值、最大值。

§5. 2描述交变电流的物理量学习目标1、知道交变电流的周期和频率，以及它们与角速度ω的关系。

2、知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值及其关系。

学习重点、难点重点：周期、频率的概念，有效值的概念和计算。

难点：有效值的概念和计算。

学习过程：一、周期和频率1、阅读课本了解什么叫交变电流的周期、频率？周期：交变电流完成一次 周期性 变化所需的 时间 ，用 T 表示，单位是 秒 。

频率：交变电流在 1s 内完成 周期性变化的次数 。

用 f 表示，单位是 Hz 。

周期与频率是描述 交变电流变化快慢 的物理量。

周期、频率、角速度之间的关系为： ω=2π/T =2πf2、我们国家交变电流的周期与频率分别为：T =0.02s 、f =50Hz 。

电流方向每秒钟改变 100 次。

二、交变电流的峰值和有效值1、峰值：交变电流的电流、电压的最大值称为交变电流的峰值，即：I m 、U m2、有效值：思考：右图所示的电流通过一个R =1Ω的电阻，它不是恒定电流。

①怎样计算通电1s 内电阻R 中产生的热量?Q ＝（I 12Rt 1＋I 22Rt 2）×2 ＝（12×1×0.2＋22×1×0.3）×2＝2.8J ②如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R ，也能在1s 内产生同样的热，这个电流是多大? Q ′＝Q即：I 2Rt ＝2.8J ∴I ＝118.2 ＝8.2A ≈1.7A 阅读课本了解什么叫交变电流的有效值？让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I 、电压是U ，我们就把I 、U 叫做这个交流的有效值。

如上例中交变电流的电流有效值为 1.7 A 。

例1：右图表示某交变电流随时间变化图象，则该交变电流有效值为（ ）A 、52AB 、5 AC 、3.52AD 、3.5 A/s3、阅读课本了解正弦（或余弦）交流电有效值与最大值之间的关系：I m =2I U m =2U ——只适用于正弦（或余弦）式电流 4、重要说明：①交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表和交流电流表的测量示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值。