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主题五 电与磁及其应用

第六节 交流电及安全用电教学设计

教学课时：2课时

课程类型：启发讲授课

教学目标：

（一）知识目标

1. 建构交流电、周期、频率、有效值等概念；

2. 形成交流电的大小和方向都随时间作周期性变化、生活中的输电线分为相线和零线、人体碰触或靠近相线会发生触电事故等物理观念；

3. 并能应用其预防触电事故，养成安全用电的行为习惯。

（二）能力目标

1. 了解建构交流电模型的方法。

2. 了解描述交流电变化规律的数学方法等

3. 通过用示波器观察正弦波曲线实验，增加对交流电的感性认识，增强实验观察等核心素养。

4.通过对家庭电路、家用电器的调查与研究，提高技术运用等核心素养。

（三）情感目标

1.通过对交流电变化规律的了解，增加生活中的安全用电

意识，增强防范电气事故的能力。

2.了解全球最大的全自动化码头上海洋山港四期的建设成就，增强民族自豪感和家国情怀。

教学重点：

让学生了解交流电的变化规律，了解交流电的周期、频率和有效值，了解人体触电的类型，知道常见的用电安全措施。

教学难点：

了解交流电的变化规律，了解交流电的周期、频率和有效值。

教具：多媒体展示系统

教学过程：

引入课题

教师活动： 创设情境

举例 每个家庭几乎都会购买一些接线板，以满足在任意位置使用电器的需要。然而如果买到劣质的接线板，则有可能引发意外事故。引入新课

新课教学

教师活动：播放视频

总结：大小和方向都随时间作周期性变化的电流，称为交流电，简称交流。交流电相比直流电有许多优点。交流电可以利用变压器升高或者降低电压，可以驱动结构简单、运行可靠的感应电动机。因此在工农业生产和日常生活中普遍使用交流电。

设线圈产生的最大感应电动势为 Em，线圈平面从磁通最大位置开始转动，角速度是 ω，经过时间t，线圈转过的角度是 ωt。

此时刻整个线圈中的感应电动势为

e=
sin

式中的 e 随时间按正弦规律变化，不同的时刻有不同的数值，称为电动势的瞬时值。

如果把线圈和电阻组成闭合电路，电路中就有感应电流。设闭合电路的总电阻为 R，则电流的瞬时值为

i=
=
sin
=
sin

即电流也是按正弦规律变化的。

电路中某一电阻 R’两端的电压的瞬时值同样是按照正弦规律变化的， 即

u=i
=

sin
=
sin

正弦交流电的电动势e、电流 i 和电压 u 随时间变化的图像如图5-6-3所示。

学生活动：观看视频、思考、学习

设计意图：使学生对复杂抽象的知识更容易理解

2、发电机中的线圈匀速转动一周，电动势、电流都按正弦规律变化一次。我们把交流电完成一次周期性变化所需的时间，称为交流电的周期，通常用T表示，单位是 s（秒）。交流电在1 s内完成周期性变化的次数，称为交流电的频率，通常用 f 表示，单位是 Hz（赫）。

根据定义，周期和频率的关系是

T=

我国工农业生产和生活使用的交流电，周期是 0.02s，频率是 50 Hz。

演示实验： 用示波器观察正弦交流电波形，首先将J2459 型学生示波器的电源开关打开，预热 1 分钟左右。然后通过调节辉度、聚焦和辅助聚焦旋钮，使亮斑的亮度、大小适当；调节“水平位移X移位）”和“竖直位移（Y 移位）”旋钮，使亮斑位于光屏的中间。把示波器的“扫描范围”旋钮置于 “10～100 Hz”挡，调节“扫描微调”旋钮，使亮斑变为

一条稳定的亮线；调节“X增益”旋钮，使亮线的水平宽度适当；把“衰减”调节旋钮置于“ ”挡，即由机内提供竖直方向按正弦规律变化的交流电压信号；调节“扫描微调”旋钮，

使屏上出现一个稳定的一个波长的正弦波形曲线。此时示波器的扫描频率正好与信号频率相等，为 50 Hz。

再次调节 “扫描微调”旋钮，改变示波器的扫描频率，使光屏上出现稳定且完整的两个波长的正弦波形曲线。

如何描述交流电的大小呢？让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一 直流电的数值称为这一交流电的有效值。通常用 I 和 U 分别表示交流电流和交流电压的有效值。

实验表明，正弦交流电的有效值与最大值之间有如下的关系：

I=

0。707

U=

0。707

我们通常说家庭电路的电压是 220 V，指的便是有效值。各种使用交流电的电器设备上所标的额定电压和额定电流的数值、交流电流表和交流电压表测量的数值也都是有效值。以后提到交流电的数值，凡没有特别说明的，都指有效值。

第二课时

教师活动：播放视频引入安全用电的重要性

新课内容

人体触电的类型

触电是危及人生命最严重的用电事故，而且在住宅中发生此类事故的概率较大。人体触电主要有以下三种类型：

（1)．单相触电

人体直接碰触到带电设备中的相线，相线、人体与大地组成回路，电流通过人体，这种触电现象称为单相触电，如图5-6-13所示。对于高压带电体，人体虽未直接接触，但如果与其距离小于安全距离，高压带电体可能对人体放电，这样引起的触电也属于单相触电。

(2)．两相触电

人体不同部位同时接触带电设备或线路中的两根相线，相线、人体及另一根相线构成回路，这种触电方式称为两相触电，如图5-6-14所示。在高压系统中，人体同时接近不同相的两个带电导体，而发生电弧放电，也属于两相触电。发生两相触电是最危险的。

（3）．跨步电压触电

相线发生断线落地或电气设备由于绝缘损坏发生接地故障，接地电流以落地点为中心向大地流散。若人在落地点周围行走，其两脚之间的电压，就是跨步电压。由跨步电压引起的人体触电，称为跨步电压触电，如图5-6-15所示。跨步电压触电先是使人两脚麻木，继而跌倒。由于跌倒后人的头、脚着地，其间距离更大，加在人体上的电压可能会更大，后果可能更为严重。

4、安全用电

随着社会的发展和人民生活水平的不断提高，家用电器和电子产品日益增多，在带给人们极大方便和享受的同时，也给人们带来了巨大的安全隐患。近些年来，一些大功率电器，如空调器、微波炉、电热水器、电磁炉、电饭锅、电热水壶、电烤箱、电吹风机等进入家庭，使住宅配电线路负荷不断增长，电流不断增大，存在着严重的用电安全隐患。电子产品、电动车电池、电热器等长时间通电，且无人照看，都可能引发火灾。 要实现安全用电，就要在实际工作和生活中，养成安全用电行为习惯。

家庭选购接线板时可从以下几方面进行挑选：

观察电源线。优质电源线软硬适中，有韧性连接可靠，内部为优质铜芯材质。第二，观察插头。优质插头为三脚插头，插销硬度较高，厚度较厚，长期使用不变形。第三，测试开关。优质接线板开关按压顺畅，材质好，使用寿命高。第四，观察内部铜件。从插孔中观察内部铜件，优质接线板的内部铜件厚实，导电性能好，发热少，不松动。第五，观察外壳与面板。优质接线板外壳表面光泽度高，无毛边，部件配合紧密，采用阻燃材质，高温不燃烧。

归纳小结： 本节学习了交流电、周期、频率、有效值等概念，了解了交流电的特点等内容，了解了用数学方 法描述交流电特点的方法。

书面作业：

实践与探索 5—6 中第 1、3、6 题，任选 1 题，独立完成。

实践活动：

实践与探索 5—6 中第 2、4、5 题，任选一题，与同学合作完成。

教学反思：通过对交流电变化规律的了解，增加生活中的安全用电意识，增强防范电气事故的能力。教师在组织学生通过自主学习和合作学习的方式需进一步加强。

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