交变电流 大单元教学设计说课稿 高中物理人教版(2019)选择性必修第二册

2 交变电流的描述-人教版高中物理选择性必修第二册（2019版）教案1. 课程简介本次课程是《人教版高中物理选择性必修第二册（2019版）》中第二章内容——交变电流的描述。

本章节的主要学习内容包括：交变电流瞬时值和有效值、正弦曲线、交流电路中电容的作用、交流电路中电感的作用以及RLC串联电路中的共振现象。

该教案的教学目标是让学生了解交变电流的概念及其基本性质，理解电容、电感和电阻在交流电路中的作用，掌握RLC串联电路的共振特性，为后续学习交流电路的分析和设计打下基础。

2. 教学内容和步骤2.1 交变电流的基本概念交变电流作为一种周期性变化的电流，其瞬时值可以表示为如下正弦函数：$i=i_m\\sin(\\omega t+\\varphi)$。

其中，i m为电流的最大值，$\\omega$为角频率，t为时间，$\\varphi$为初相位差。

交变电流最大值为瞬时电流的最大幅值，称为电流的峰值。

而为了表征交变电流的大小，引入了有效值这个概念。

交变电流的有效值等于直流电流大小相同时，所产生的功率相同的交变电流值。

2.2 正弦曲线正弦曲线是一个基本的周期函数，在交变电路中起到了极为重要的作用。

交变电流和交变电压的波形都是正弦曲线，所以我们需要掌握正弦曲线的基本概念和性质。

在本课程中，我们主要研究正弦曲线的频率、周期、峰值和有效值等。

2.3 交流电路中电容的作用交流电路中的电容主要有阻抗的作用。

直流电路中，电容的作用是存储电荷并阻止电流流动。

而在交流电路中，电容的电荷会随着时间而变化，从而导致电容的电流也会发生变化，这种现象就称为容性反应。

交流电路中，电容对电路中断电路的波动的作用也很重要。

2.4 交流电路中电感的作用电感是一种具有电阻等效作用的重要元件。

在交流电路中，电感能够使电流发生相位差，从而产生电压。

与电容不同，电感上的电流能够保持持续不变，不会像电容一样随着时间而变化。

电感的电流和电压能够产生相位差。

《交变电流》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解交变电流的基本观点和性质。

2. 掌握交变电流的周期、频率等重要参数。

3. 学会用交流电表测量交变电流，并理解其读数方法。

4. 了解生活中常见的交变电流现象。

二、教学重难点1. 重点：理解交变电流的产生原理和测量方法。

2. 难点：实际生活中的交变电流现象的分析和理解。

三、教学准备1. 教材、PPT课件、直流电表、交流电表、电源、导线等实验器械。

2. 准备一些生活中的交变电流图片或视频，用于教室讲解。

3. 设计一些教室互动问题，引导学生积极参与讨论。

四、教学过程：1. 引入新课：通过一些生活实例让学生感知交变电流的存在和特点，引起学生对交变电流的探究兴趣。

例如：* 家庭用电：交流电的周期性变化使得家庭用电设备能够正常工作。

* 电磁炉：利用交变电流产生变化的磁场，从而加热食物。

* 交流发电机：利用线圈在磁场中转动产生交变电流。

引导学生思考：什么是交变电流？如何描述交变电流？让学生对交变电流有一个初步的认识。

2. 讲授新课：通过实验和课件展示，详细讲解交变电流的定义、周期、频率、有效值等观点，并介绍交流发电机的工作原理。

实验：让学生观察一个简单的交流发电机模型，了解其工作原理。

课件展示：通过动画和图片，展示交变电流的变化过程，帮助学生理解交变电流的特点。

3. 学生活动：让学生分组讨论，尝试用自己的语言诠释交变电流的观点，并尝试总结交变电流的特点。

通过小组讨论，提高学生的表达能力和团队协作能力。

4. 案例分析：通过分析一些实际交变电流的案例，让学生了解交变电流在生活和工业中的应用，并让学生思考如何利用交变电流的特点来提高效率或减少能耗。

5. 作业安置：让学生回家后通过网络或图书馆查阅有关交变电流的资料，进一步了解交变电流的应用和发展趋势，为下一节课做好准备。

6. 教室小结：回顾本节课的主要内容，强调交变电流的重要性和应用，鼓励学生继续探究和学习物理知识。

大单元教学设计说课稿《3.1 交变电流》一、教材分析①本节课主要介绍交变电流的基本概念、特点和类型，为后续学习交变电流的相关知识打下基础。

②教材突出了交变电流在现代电力系统中的重要地位，让学生认识到交变电流的广泛应用。

③本课程涉及到数学知识，如正弦函数、平均值等，需要学生具备一定的数学基础。

④教材通过实例和实验，使学生更好地理解交变电流的概念和特点。

二、学情分析①学生已掌握直流电流的基本知识，具备一定的物理学基础，有利于学习交变电流的相关知识。

②学生对交变电流的概念和应用场景有一定了解，但尚未形成系统化的知识体系。

③学生对于涉及数学知识的部分可能存在困惑，需要教师引导和解答。

④学生的实验操作能力有待提高，需要在实验环节加强指导和训练。

三、核心素养1.物理观念①培养学生理解交变电流的基本概念和特点，明确其与直流电流的区别。

②使学生了解交变电流在现代电力系统中的重要作用，认识到交变电流的广泛应用。

③引导学生探究交变电流的类型，如正弦交变电流、方波交变电流等。

2.科学思维①教导学生运用数学知识分析交变电流的特点，如正弦函数、平均值等。

②培养学生运用物理原理分析交变电流的产生和传输过程。

③引导学生通过比较直流电流和交变电流，理解二者的优缺点。

3.科学探究①鼓励学生通过实验探究交变电流的产生和特点，培养动手能力。

②指导学生设计实验方案，比较不同类型交变电流的特点。

③引导学生关注交变电流在生活中的应用，培养学生的实际问题解决能力。

4.科学态度与责任①培养学生积极探究交变电流现象的精神，形成主动学习的态度。

②教导学生遵循科学方法和实验规范，培养学生的科学精神和实验安全意识。

③鼓励学生关注电能的节约使用和可持续发展，培养社会责任感。

四、教学重难点1.重点①理解交变电流的基本概念和特点，掌握其与直流电流的区别。

②学习交变电流的类型，如正弦交变电流、方波交变电流等。

③了解交变电流在现代电力系统中的重要作用和广泛应用。

《交变电流》教学设计【教材分析】本节内容是选自人民教育出版社2019 年出版的普通高中物理教科书选择性必修第二册第三章第1 节的内容，本节内容是前一章电磁感应的运用，也是本章后续学习的基础，具有承上启下的作用，同时本节内容与生产生活紧密相连，既有理论建构的难度，也有实际应用的价值，因此可以有效的培养学生理论模型建构的能力与运用理论知识解决实际问题的能力。

【教学目标】物理观念∶知道什么是直流电与交流电，知道交流电产生的过程科学思维∶通过对交变电流产生过程的分析与创新实验，培养学生理论联系实际的能力和创新思维。

科学探究：通过对交变电流产生过程分析，尝试使用生活中常见物品结合科学方法进行实验来研究物理问题，认识实验在物理中的重要作用。

科学态度与责任∶有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。

【重难点】教学重点：知道什么是交变电流教学难点：掌握交变电流产生的原因【教学方法】教法：演示实验法、引导法、学法：观察法、合作探究法、小组实验法。

【教学过程】新课教学情境引入师：同学们，我们上课了活动：在正式开始上课后，设计一个停电的教学事故，教室突然处于黑暗之中，学生躁动紧张，大约5-6 秒后，打开教室照明设备。

师：刚刚我们经历了一小段停电的时光，伸手不见五指，你有什么感受？停电给我们的课堂就带来了很多的不便，可见电对我们的生产生活的重要作用，小到教室里的电脑灯火，大到高楼工厂，电无处不在，而我们现在习以为常的电，在100 多年前，可是非常稀缺的资源，吃水不忘挖井人，让我们一起来了解一下电力的发展简史。

师：介绍电力发展简史设计意图：让学生切身感受电对课堂的重要性，没有电教学都无法正常进行，联系现实生活，知道现代生活中电无处不在，深刻体会电对现代生活的重要作用，并介绍电力发展简史，感受科学进步对我们生产生活与发展的积极作用。

师：正是这些科学先辈的不懈努力才为我们今天的美好生活奠定了基础，他们如同灯塔照亮人类进步的道路，为了进一步了解现代电力系统，课前同学们参观了铜陵发电厂，现在请几位学生代表来和我们分享一下他们的所见所闻。

2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第二册3.1交变电流教案一、知识与技能1、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、通过分析交变电流的产生过程，让学生经历从生活实例到物理模型建立的过程，学会建立物理模型的方法并激发学生学习的积极性和主动性。

2、经历对交变电流的变化规律的探究过程，加深领悟用图像描述电流变化的方法。

三、情感态度与价值观1、通过分析交变电流的产生过程，培养学生的观察能力、空间想象能力以及将立体图转化为平面图的能力。

2、根据法拉第电磁感应定律探究交变电流的变化规律，培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。

1、交变电流的产生过程的物理分析。

（重点）2、交变电流的变化规律的探究。

（重点）3、交变电流的产生原理的理解。

（难点）4、交变电流的变化规律的理解及应用。

（难点）多媒体课件一、导入新课：【演示】用示波器或电压传感器先观察用干电池供电时电压的波形，再观察用学生电源交流挡供电时电压的波形。

这两种波形各有什么特点呢？【教师讲解】在显示屏上显示的电压（或电流）随时间变化的图像，在电工技术和电子技术中常常叫作波形图，从波形图上可以很清楚地看到电流的大小和方向的变化，我们把电压、电流的大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流。

本节课我们主要学习正弦式交变电流。

二、讲授新课：1、交变电流【教师提问】干电池供电的波形图和学生电源交流挡供电的波形图有何不同？【学生回答】干电池供电的波形图中，电流（电压）不随时间而变化；交流电源供电的波形图中，电流（电压）随时间做周期性变化。

【教师总结】（1）交变电流：电压、电流的大小和方向随时间做周期性变化的电流叫作交变电流，简称交流。

（2）恒定电流：电压、电流的大小和方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。

（3）直流：方向不随时间变化的电流称为直流。

第1课时 3.1《交变电流》1.课时教材分析：课标要求：1、通过实验认识交变电流，知道生产生活中使用的大多是正弦式交变电流，会用图像和公式描述正弦式交变电流。

2、经历建立正弦式交变电流模型、用右手定则和法拉第电磁感应定律推理得出正弦式交变电流方向和大小的规律的过程，体会建立模型与推理分析的思维方法。

3、了解发电机是将机械能转化为电能的装置，各种发电机的区别在于机械能产生的形式不同。

对课程标准的解读为：本条目要求学生了解交变电流的产生原理和交变电流的基本特征，属于了解水平。

学生应该从交流电的产生实验中明确，交流电的产生原理是电磁感应，知道交流电是大小和方向随时间发生周期性变化的电流。

学生能够根据交流电的特征，会用函数表达式来描述交变电流。

本章内容包括交变电流的规律，变压器模型及远距离输电模型，与之前所学内容构成完整的“电磁感应及其应用”体系，有利于培养学生的科学思维。

作为本章的第一节，本节内容既是对之前学习内容的巩固提升，又是为后面交变电流的描述做前期铺垫，是学生把知识从理论层面到应用层面的过渡，有承上启下的作用。

本节课从学生采访的实例反映的社会问题入手，以此创立与本单元知识密切相关的挑战性大任务，并分解为与每一章节相对应的子任务。

在逐层探究过程中提升学生的学科素养。

2.课时学情分析：在之前的教材学习中，学生已经初步了解产生感应电流的条件、感生电动势和动生电动势公式、也会用法拉第电磁感应定律和右手定则来判定电流的方向。

但对于在实际电路中具体分析上述知识的能力尚且不足，也不能把上述知识形成体系、综合处理解决问题，因此需要教师在教学中要加以引导。

3.课时学习重点：1、直流和交流的概念。

2、对特殊位置进行进行定性分析，得到交变电流的规律。

3、通过对一般位置的推导，能定量得到电动势瞬时值的表达式。

4.课时学习难点：对一般位置定量计算电动势的表达式。

5.课时学习目标：核心知识素养:交变电流的特征和规律物理观念:通过对交变电流的认识,深化物质观念；了解发电机工作过程中的能量转化科学思维:经历建立正弦式交变电流模型、用右手定则和法拉第电磁感应定律推理正弦式交变电流方向和大小的规律的过程,体会建立模型与推理分析的思维方法科学探究:分析发电机电动势的过程中经历从特殊到一般的探究过程，并能基于结果分析模拟发电机发电图像不是正弦的原因。

3.1 交变电流教学设计你知道下图中仿佛由天际而来，向天际而去的输电线始于哪里，最终又输送到哪里吗？始于：发电厂、变电站输送到：乡村、工厂... ...你知道发电厂发电机利用什么原理发出来的电？它具有哪些特点？交流发电机组成发电机的两部分中一部分不动（叫定子），另一部分绕着轴线做匀速转动（叫转子）便可以发出电来。

你能用已学知识解释以下交流发电机的工作原理吗？它产生的电流有什么特点？二、交变电流的产生（一）交流发电机示意图（二）交流电的产生原理请判断出下列四个位置时电流方向？并总结这样的发电机在匀速转动过程中产生电流方向有什么特点？电流方向具有周期性变化的特点。

设磁感应强度是B，AB、CD长为l，AD、BC宽为d，线圈匀速转动的角速度是ω，设t＝0时线圈所在平面与磁场反向刚好垂直，则t=t时刻线圈产生的电动势为多少？①线圈与中性面的夹角是多少？认识交变电流示意图。

尝试判断出四个时刻的电流方向。

按照六步提示分步推导出交变电流的大小表达式。

知道结构为后面的内容做好准备。

回顾旧知，得出新知识从所学知识上逐步分析得出交变电流的产生。

K A FELDC B方向不随时间变化的电流叫做直流电，简称直流(DC)。

（三）正弦式交变电流的变化规律正弦式交变电流是怎样产生的？当线圈绕着与匀强磁场方向垂直的轴线匀速转动，就会产生正弦式交变电流。

电动势的最大值为多少？当电动势最大时线圈处于什么位置时？电动势为0时，线圈又处于什么位置。

电动势最大时：NBS=Em电动势为0时：中性面若电路中的负载为纯电阻电路时，负载两端的电压和流过的电流变化规律如何？t I t R NBS R e i m ωωωsin sin ===tU t R I R i u m m ωωsin sin ===负载两端的电压和流过的电流也按正弦规律变化其中U m 、 I m 分别叫电压和电流的最大值，也叫峰值。

而u 、i 则是相应的物理量的瞬时值。

以上表达形式是不是什么情况下都成立？若线圈从中性面的垂面（峰值面）开始计时，在t 时刻线圈中的感应电动势是多少？m e =NBS ωcos ωt =E cos ωt另一种推导方式：m πe =NBS ωsin(ωt +)=E cos ωt 2负载两端电压变化规律：流过负载的电流变化规律：说明：物理学中，正弦交变电流与余弦交变电流(本质规律都相同)统称为正弦式交流电cos m u U tω=cos m i I tω=第1节交变电流。

如图所示与二极管连接，注意观察二极管发光情况。

当线框快速转动时，观察到什么现象?做出总结：电流大小和方向随时间发生周期性变化的电流叫交变电流简称“交流”同时引出直流电、恒定电流的概念，并进行区别。

变化，这样的电流叫做“交变电流”简称“交流”。

2、直流电的定义：不随时间变化的电流称为“直流”。

3、恒定电流的定义：和不随时间变化的电流称为“恒定电流”。

图中属于交流电的是，属于直流电的是，属于恒定电流的是教师活动2把两个发光颜色不同的发光二极管"并联，注意使两者正、负极的方向不同，然后连接到教学用发电机的两端。

转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动。

观察发光二极管的发光情况。

将手摇式发电机与定值电阻、电流表串联。

学生活动2两个二极管会交替发光解释：发电机产生的交流电电流方向在不断变化。

（1）线圈在甲图位置是否有感应电流？（无）（2）线圈在乙图位置是否有感应电流？引导学生反思：让线框从如图所示的中性面开始沿逆时针方向转动；引导学生思考以下问题（有且最大）（3）在线圈由甲转到乙的过程中，AB边中电流向哪个方向流动？（由B→A）活动意图说明通过各种情况的实验，让学生认识产生感应电流的情况环节三：教的活动3 （1）手摇式发电机快速转动时二极管交替闪烁。

（2）线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。

（3）两个特殊位置的各物理量特征。

学的活动3两个特殊位置的各物理量特征。

名称 中性面 中性面的垂面 位置 线圈平面与磁场垂直 线面平面与磁场平行 磁通量 最大 零 磁通量的变化率零 最大 感应电动势 零最大线圈边框切割磁感线的有效速度 零 最大感应电流 零 最大 电流方向改变不变活动意图说明通过对不同位置的认识，理解磁场中相关物理量的变化，通过观测，得到结论：线圈转动一周过程中，感应电流的变化规律。

7.板书设计理想演示手摇式发电机手摇式发电机快速转动时二极管交替闪烁。

内容(或定义)电流大小和方向随时间发生周期性变化的电流叫交变电流简称“交流”线圈转动一周，感应电流的方向改变两次矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时，所产生的交变电流按照正弦函数的规律变化——正弦式交流电8.作业与拓展学习设计当线圈的匝数为n ，从中性面开始转动，感应电动势的瞬时值为 t nBS e ωωsin = ，峰值为。

2 交变电流的描述-人教版高中物理选择性必修第二册（2019版）教案知识要点•交流电的概念•交变电压的描述•动力电费的计算•电流的频率、周期、有效值等概念教学目标1.理解交流电的概念和特性2.掌握交变电压的描述方法和计算方式3.能够计算动力电费4.熟悉电流的频率、周期、有效值等概念，了解它们的物理意义教学重难点1.交变电压的描述方法和计算方式2.动力电费的计算教学准备1.讲台、黑板、笔、教具2.实验仪器和材料：电压表、电流表、万用表等教学过程1. 交流电的概念交流电的特点是电压和电流方向以一定的规律周期性的改变，交替出现正负向，即电流的大小方向发生周期性变化。

2. 交变电压的描述交变电压指电压大小和方向都是交替出现的，即周期性变化的电压。

交变电压可以用正弦函数来描述，即：$$U=U_m\\sin(\\omega t+\\phi)$$其中，U m表示交变电压的最大值，也称为峰值；$\\omega$表示角频率，单位为弧度/秒；t表示时间，单位为秒；$\\phi$表示相位，单位为弧度。

应用普通物理学和粒速度流理论，电流可以分解为两个分量的叠加。

一个是交变的分量，它的大小和相位随高压交变，而另一个则是与高压完全同步的直流分量。

3. 动力电费的计算动力电费是指所消耗电能的总费用。

在交流电路中，如果电阻值为R，电流的频率为f，交变电压的峰值为U m，则交变电压下的电力消耗为：$$P=\\frac{U_m^2}{2R}$$动力电费的计算公式为：C=Pt=I2Rt其中，t表示使用时间，单位为小时。

4. 电流的频率、周期、有效值等概念在交流电路中，电流的频率f表示电流周期性变化的次数，单位为赫兹(Hz)，即每秒变化的次数。

电流的周期T表示电流一次完整的周期所用的时间，即电流从一个方向经过过零点再到达峰值再到达另一个方向所需的时间。

电流的有效值$I_{\\rm RMS}$表示在一个周期内平均值，也就是交流电的电压或电流源使得在同等功率下，它所产生的能量与相应数值的直流电相匹配的大小。

3.1《交变电流》教学设计一、教学目标物理观念1.理解交变电流的产生原理，知道中性面和峰值面。

2.理解交变电流的瞬时值和最大值含义。

科学思维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。

科学探究经历与理论推导交变电流瞬时值表达式的过程，理解瞬时值与峰值之间的关系科学态度与社会责任1.感受交变电流在生活、生产中的广泛运用，激发学生学习的热情．3.体会数学函数与图象在物理知识上广泛运用，感受运用数学知识在推导物理规律过程中所带来的愉悦感二、教学重点运用电磁感应的基本知识，分析交变电流的产生过程，掌握交变电流的产生及变化规律。

三、教学难点理解正弦式交流电的图像及表达式，交变电流的产生过程及其规律与特点。

四、教学准备手摇发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、演示电流表、自制线圈等。

五、教学过程新课导入通过上一章的学习，我们知道当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，在闭合回路中会产生感应电流，而磁通量变化的方式不同，产生的感应电流也不同，感应电流可以是恒定的，可以是变化的，也可以是周期性变化的。

本节我们将研究一种十分重要的周期性变化的电流——正弦交变电流．从本节课开始，我们开始学习交变电流。

新课教学［板书］§5—１交变电流（一）直流电流和交变电流［演示实验］实验1：用干电池给电流表供电，观察指针的偏转情况。

实验2：用手摇交流发电机给电流表供电，观察指针的偏转情况。

实验3：用示波器显示交流电的波形图和直流电的波形图。

［板书（投影）］：一、交变电流1.直流电流：方向不随时间变化的电流，间称直流（DC ）举例：电池供给小灯泡的电流2.交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，简称交流（AC ）举例：家庭电路中的电流．（说明交变电流是生活中常见的）【典例分析】例1.下列表示交变电流的有（ ）探究交变电流的产生原理探究1：交变电流是如可产生的呢？首先我们来观察一下交流发电机的示意图（见教材P32—图5.1-3） 结构：形成磁场的磁极、矩形线圈、金属滑环、电刷［问题１］线圈在什么位置时，通过线圈的磁通量最大？在什么位置时，通过线圈的磁通量最小？［问题２］在线圈转动过程中，线圈中的磁通量是否会发生变化？如何变化？ ［问题３］线圈在什么位置时，磁通量变化最快？在什么位置时，磁通量变化最慢？（磁通量值最大时变化最慢、磁通量最小时变化最快可通过作等时间间隔的磁通量变化与所用时间的比值来比较；也可以用导体棒在各个位置切割磁感线的有效速度（垂直于磁感应强度方向的速度分量）来比较磁通量的变化的快慢） ［问题4］该图中在线圈由甲到乙的过程中，ＡＢ边中的电流向什么方向？ＣＤ边中的电流向什么方向？［问题5］该图中在线圈由丙到丁的过程中，ＡＢ边中的电流向什么方向？ＣＤ边中的电流向什么方向？I０ t I ０t［问题6］线圈在什么位置时没有电流？在什么位置时电流最大？［问题7］线圈在什么位置感应电动势最大？在什么位置时感应电动势最小？ ［问题８］大致画出通过电流表的电流随时间变化的曲线（规定电流方向的正、负）．在横坐标上标出线圈到达甲、乙、丙、丁几个位置时对应的时刻．将同学们画出的典型图象通过实物投影展示出来（包括画得理想的与有偏差的图象），由全班同学来发表自己的看法。