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《描述交变电流的物理量》 教学设计

教学目标

物理观念

理解交变电流的瞬时值和最大值的含义；

理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系；

了解交变电流的相位和初相位及其物理意义；

从能量的角度出发理解交变电流的有效值及其意义；

科学思维

通过导学案引导学生课前预习，培养学生在已有知识基础上对物理问题进行推理和论证的能力；

通过变力做功的模型，学会如何建立模型来理解交变电流的有效值；

通过图像法对正弦交变电流的有效值进行理论推导，培养学生应用数学工具、对称性和图像法解决物理问题的能力；

从有效值的物理意义出发，让学生学会一些交变电流有效值的计算；

科学探究

通过导学案引导学生课前预习，培养学生基于问题进行猜想假设的能力；

通过教师设计的演示实验，让学生体验如何用科学探究的方法来收集证据并解决问题；

科学态度与责任

知道我国生产和生活用电的频率；

让学生体悟到物理中的力学和电磁学在研究方法和科学思想上的一致性，感悟物理的统一之美。

教学内容分析

本次教学内容为人教版选修3-2第五章第2节的内容。在前一节内容中，已经对交变电流的产生和图像表述进行了讲解，对于正弦交变电流的峰值和周期性都有了初步的介绍。本节课的内容则继续引入一些特殊的物理量来更加全面地描述交变电流在不同方面上的特征，同时为下一节课打好基础。

学情分析

学生通过上一节课的学习，已经知道了交变电流的峰值和周期性，同时也掌握了利用函数和图像法对从中性面或垂直中性面开始计时的正弦交变电流进行表达的方法，对于本节课内容的学习已经有了一定的基础。但是还有部分同学对于物理模型的迁移能力和对于能量观点的理解不够充分。

教学重点与难点

重点：

对交流电流的瞬时值、峰值、频率、周期的理解；

对交变电流有效值的理解；

难点：

交变电流有效值概念的建立和理解；

正弦交变电流有效值的实验和理论推导；

一些特殊交变电流有效值的计算。

教学资源

导学案、PowerPoint课件、实物投影仪、示波器、光敏传感器及数据收集器

教学过程

复习引入

提出问题：“当一个线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度??匀速转动时，若从中性面开始计时，会产生何种规律的交变电流呢？”

通过问题复习上节课的内容，引导学生回忆上节课所学的内容：

瞬时值：用小写字母来表示；

峰值：用大写字母及小写m角标来表示，由匝数N，线圈面积S，磁感强度B和角速度??等因素决定及其决定因素等知识，并进一步规范符号的使用，

仅用瞬时值或是峰值来描述交变电流，并不能代表正弦交变电流的所有特性，除了这两个值以外，还有哪些物理量可以用来表征正弦交变电流的特征呢？进而引入本堂课所学内容。

交变电流的周期、频率和相位

周期和频率

通过正弦交变电流的产生过程还可以看出，它还具有周期性，相邻两个完全相同的状态间的时间间隔即是周期。结合圆周运动的知识，我们可以很容易地得到，正弦交变电流的周期为??=

2??

??

，所以频率即为??=

1

??

。

初相位和相位

提出问题：“前面说的正弦交变电流是从中性面开始计时得到的结果，假如线圈从与中性面成??角度的位置开始计时的话，产生的交变电流规律又是如何呢？”

引导学生从函数和图象出发，发现线圈从不同位置开始计时，可以用函数里的??反映了线圈平面在计时起点时相对于中性面的位置，也对应了我们所研究正弦交变电流的初始状态，物理上我们称其为“初相位”。同样的，“??t+??”则反映了线圈平面在t时刻相对于中性面的位置，也对应了所研究正弦交变电流在t时刻的状态，物理上我们就称其为“相位”。

交变电流的有效值

引入

通过上 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 流有效值的理解，对正弦交变电流有效值进行了推导，并采用了实验和理论两种方式进行。由于此推导难度较高，本课的设计还采用了在课前提前给学生发放导学案的方法，让学生按照导学案上预设的问题来进行预习和思考，以降低部分同学在课上的思考负担。整体来看，教学效果良好，取得了预期的效果。

但反思整个教学过程，也存在着一些不足。首先，还是有部分学生对于有效值的推导过程理解上有一定的困难。其次，由于推到过程难度的原因，本节课降低了和学生互动的频率。最后，由于为了加深学生对于有效值的理解，在有效值的教学上占用了大部分时间，导致本堂课对于有效值应用的练习偏少，因此有必要在课后督促学生进行有效值应用和计算的相关练习。

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