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正弦交流电的物理量与测量教案

一、任务描述

    本节课选自中等专业教育规划教材《电工技术基础与技能》六章《正弦交流电》第二节《正弦交流电的物理量与测量》本节主要讲解表征正弦交流电的各种物理量的概念、意义、计算，这几方面为后续学习做好了基础，对应用和生产实践也有着重要的作用，所以本节内容是本章的重点和难点之一。

二、教学目标及重难点

1.知识目标

1）掌握正弦交流电的三要素

2）掌握周期、频率和角频率之间的关系

3）理解有效值和相位差的概念

2.能力目标

1）掌握交流电路的概念

2）学会分析简单的电路

3.情感目标

通过本节课的教学，提高学生学习电学知识的热情。

4.重点难点

重点：掌握周期、频率和角频率之间的关系

难点：理解有效值和相位差的概念

三、教学资源

白板   课件    字母卡片

四、教学方法

主要采取任务驱动法、讲授法、小组讨论法等教学方法，体现“教为主导，学为主体”的教学原则。通过教师创设形象生动的教学氛围，让学生能主动参与，积极探究，善于思考，协作学习，从而提高学生的分析问题，解决问题的能力。

五、教学过程

1.组织教学（2分钟）

老师提前三分钟进入教室，课前一分钟提醒学员准备上课，以小组为单位，整理地面、桌面、清点人员。

我们今天要学习难度比较大的但是又很重要的一部分知识：正弦交流电的基本物理量。

通过这节课的学习，你需要达到四个目标：（1）掌握正弦交流电的三要素；（2）掌握周期、频率和角频率之间的关系；（3）理解有效值和相位差的概念；（4）学会分析简单的电路。

设计说明：通过师生间的问候，拉近彼此的距离，并为之后的知识的输入做好铺垫。

2.导入新课

每组出一名学生进行“萝卜蹲”游戏，通过游戏对之前所学的物理量进行复习，引发学生学习兴趣，从而导入新课课题---正弦交流电的基本物理量。

游戏规则：每组出一名学生，通过抽牌决定代表的物理量，开始游戏。扮演XX的同学念“XX蹲，XX蹲，XX蹲完YY蹲”，并作出相应的动作，XX完成后YY立即跟上，念“YY蹲，YY蹲，YY蹲完ZZ蹲”。

设计说明：通过热身游戏既提高了学生的学习兴趣，使学生上课的注意力更为集中，同时又复习了以前所学知识，可谓是一举两得。

注：对最后胜出的两名学生给予爱的鼓励，并给其所在的小组加分。

3.复习旧知

教师提问：

（1）什么是直流电，交流电？学生思考后回答。

明确了直流电和交流电的定义之后，讨论：你的身边有哪些直流用电器和交流用电器？

（2）正弦交流电是如何产生的？学生思考后回答。

教师总结：正弦交流电的产生遵循电磁感应定律。

设计说明：温故知新，讨论的加入使学生对交流电的认识更为深刻。

4.检查学生预习情况

教师：课后让大家自己同学预习一下这部分的内容，大家预习了么？

学生：预习了

教师：我来检查一下大家预习的怎么样？下面三个问题会的请抢答。

问题1：课本上讲了几个表征正弦交流电的物理量？

问题2：周期的符号是什么？

问题3：正弦交流电的三要素是什么？

5.讲授新课

知识点一：表征正弦交流电的大小的物理量---瞬时值、最大值、有效值

（1）瞬时值：正弦交流电在某一时刻的数值，用小写字母表示如i、u、e等。

（2）最大值：正弦交流电变化时出现的最大瞬时值，用带下标m的大写字母表示，如I_m、U_m、Em等。

（3）有效值：有效值是根据电流的热效应原理来确定的。将直流电流I和交流电流i分别通过同一电阻R，如果在相同的时间内产生的热量相等，则此直流电的数值即为该交流电的有效值。有效值用大写字母表示，如I、U、E等。

瞬时值表达式：e=E_msin(wt+φ₀)

u=U_msin(wt+φ₀)

i=I_msin(wt+φ₀)

有效值与最大值之间的关系：E≈0.707E_m

U≈0.707U_m

I≈0.707I_m

(4)练习：闭合线圈在云强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈中产生的交变电动势瞬时值表达式e=314sin314tV。则此交流电的最大值为_______，有效值为________。

知识点二：表征正弦交流电变化快慢的物理量---周期、频率、角频率

（1）周期：正弦交流电按正弦规律变化，每完成一个循环所需要的时间称为周期，用符号T表示，单位为s(秒)。

（2）频率：正弦交流电在1秒内完成周期性变化的次数，称为正弦交流电的频率，通常用f表示，单位是赫（兹），符号为Hz。频率的常用单位还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。1 kHz＝10³Hz， 1 MHz＝10⁶Hz

（3）周期、频率与角频率之间的关系为：f＝，＝＝2pf

（4）练习：我国生产和生活用工频交流电的频率为50Hz，周期T=______s，角频率w=______rad/s

知识点三：表征正弦交流电初始状态的物理量---初相位

（1）相位：相当于角度的量wt+j0对于确定交流电的大小和方向起着重要作用，称为正弦交流电的相位。

（2）初相：t＝0时的相位，称为初相位，简称初相，用字母j0表示。

（3）相位差：两个同频率的正弦交流电的相位之差称为正弦交流电的相位差，用Dj表示。即Dj＝（wt+j01）-（wt+j02）＝j01-j02，可见，两个同频率的交流电的相位差等于它们的初相之差。相位差确立了两个正弦量之间的相位关系（超前或滞后）。特殊的相位关系有：同相、反相和正交。

（4）正弦交流电的三要素：有效值（或最大值）、频率（或周期、角频率）和初相。

练习：u₁=311sin（314t-30°）V，u₂=311sin（314t+60°）V，写出其相位差，指出哪个超前，哪个滞后？

设计说明：讲练结合，每讲完一个知识点有一道练习题，要求学生通过小组协作完成练习题，并请学生回答及讲解解答方法，及时掌握学生的学习情况。

6.检查反馈

（1）趣味练习

已知正弦电压解析式：u=20sin（100πt+π/3）V

求：最大值、角频率、周期、频率、初相位

注：本题完成步骤为：学生独立解答---上台展示结果—讲解解题方法—小组评价完成情况。

（2）分组竞赛

组织一场课堂的竞答比赛，将学生分为甲乙两组，每组准备几个本节的内容的题目写在纸条上。公布竞答的规程：本组出的题目由对方组答题，两组依次答题，不看书的答题并且正确者为本组加3分，看书回答正确者加1分，回答错误者不得分。如果出题方所出题目超出本节范围，出题组倒扣1分。最后以得分多少判定胜负。

7.知识拓展

（1）我国电力系统的供电频率我50赫兹（称为工频），少数国家如美国、日本采用的60赫兹。

（2）各种使用交流电的电气设备上所标的额定电压和额定电流的数值指的是有效值；一般的交流电流表和交流电压表测量的数值，也都是指有效值。如通常说照明电路的电压是220V，便指的是有效值。

（3）三位点亮世界的电力巨人

设计说明：理论联系实际，通过设置悬念：“你想知道爱迪生和特拉斯之间发生了什么吗？请大家回去查一查，下节课我们讲这个故事。”给学生一个想上下节课的期盼。

8.总结

教师提问：这节课你有什么收获？学生小组讨论总结所学知识，通过自主总结加深对所学知识的理解。

六、教学评价

先让学生自己评价一下这节课的表现及对所学知识的掌握情况，再有学生评价出表现最好的小组，最后老师总结并评价各个小组并给出最好的小组予以奖励。

七、课后作业

教材中思考与练习第1、2题

八、教学反思

通过多媒体教学软件与传统教学相结合，使教学过程更生动、直观，学生更易接受及产生学习的兴趣。通过竞赛方式让学生自主检验学习成果，提高了学生的积极主动性。