正弦式交流電有效值與峰值關(guān)系教學(xué)新探

張清振+祁振權(quán)

摘 要：從教材內(nèi)容和學(xué)生具備的數(shù)學(xué)知識出發(fā)，利用I-t和P-t圖像，根據(jù)有效值和峰值的定義，推導(dǎo)出二者之間的關(guān)系。從而解釋學(xué)生的疑惑，解決教學(xué)中遇到的難點(diǎn)問題。

關(guān)鍵詞：正弦式交流電；有效值；峰值；教學(xué)探討

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）10-0036-2

正弦式交流電有效值與峰值的關(guān)系是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理》選修3-2（人教版）第五章第二節(jié)中的部分教學(xué)內(nèi)容，也是這節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)?，F(xiàn)行教科書把有效值與峰值的關(guān)系式直接給出了，不要求證明，只要求學(xué)生記憶、會用。如果教師完全按照這種要求教學(xué)，讓學(xué)生被動接受、機(jī)械記憶，這種沒有思維、沒有過程的教學(xué)，勢必會造成學(xué)生的厭學(xué)情緒，有百害而無一利。

當(dāng)前，在實(shí)施新課改過程中，教師要更多地關(guān)注學(xué)生的情感、學(xué)生的體驗(yàn)、學(xué)生在學(xué)習(xí)中的感受。因此，教師根據(jù)教材內(nèi)容和學(xué)情，在學(xué)生現(xiàn)有數(shù)學(xué)知識及能力的基礎(chǔ)上，對教學(xué)內(nèi)容作靈活設(shè)計(jì)、恰當(dāng)引領(lǐng)，以豐富課堂教學(xué)內(nèi)涵、增加課堂情趣是十分必要的。

1 啟發(fā)引導(dǎo)，提煉方法

假設(shè)如圖1所示的直流電通過一個(gè)阻值為R的電阻，在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量是多少？根據(jù)純電阻電路的計(jì)算公式得Q=pt=I2Rt。

如果把I-t圖像轉(zhuǎn)化為p-t圖像，就得到圖2。從中我們就會發(fā)現(xiàn)圖像與時(shí)間軸包圍的面積恰好是電流在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

2 正弦式交流電有效值與峰值關(guān)系式的推導(dǎo)

如圖3是一正弦式交流電，讓其通過一個(gè)阻值為R的電阻，則在一個(gè)周期T內(nèi)產(chǎn)生的熱量我們也同樣可以利用圖像計(jì)算。

3 對關(guān)系式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了使上面推導(dǎo)的結(jié)果更具說服力，可設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證其正確性。為此，可用示波器測交流電的峰值，利用交流電壓表測交流電的有效值。

（1）對縱坐標(biāo)軸進(jìn)行標(biāo)度

用一個(gè)阻值為10 Ω的滑動變阻器，一個(gè)量程為0～6 V的直流電壓表，一臺學(xué)生用示波器，接成如圖5所示的電路。

將滑動變阻器接成分壓式，電路的左端接到綜合電學(xué)實(shí)驗(yàn)臺6 V的直流輸出上，右端接到示波器的y輸入端。接通電源后，首先通過調(diào)節(jié)滑動變阻器使直流電壓表指在2 V上，再調(diào)節(jié)示波器的y衰減旋鈕，使顯示電壓的波形直線剛好處于y軸的一整格處。由此可知標(biāo)度為2 V/格，此后不再動y衰減旋鈕。

（2）測正弦式交流電的峰值和有效值

將圖5中的直流電壓表換成同量程的交流電壓表，其余不變，接成如圖6所示的電路。接著再將電路的左端接到綜合電學(xué)實(shí)驗(yàn)臺6 V的交流輸出上，右端接在示波器y輸入上。調(diào)節(jié)滑動變阻器，并觀察交流電在示波器上的波形，當(dāng)波形的峰峰值之間剛好4格時(shí)，不再調(diào)節(jié)滑動變阻器。然后讀出交流電壓表的讀數(shù)U≈2.8 V，U2就是輸入示波器的正弦式交流電電壓的有效值，而其峰值為

以上教學(xué)中，對教學(xué)過程中的部分環(huán)節(jié)作了適當(dāng)?shù)摹⒂幸娴难a(bǔ)充，使教學(xué)有了較為完整的推理、驗(yàn)證過程。這樣不僅能調(diào)動學(xué)生參與探究性學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和對物理學(xué)的熱愛，而且可以拓寬學(xué)生的知識面，更加順利地實(shí)現(xiàn)三維培養(yǎng)目標(biāo)，提升學(xué)習(xí)品質(zhì)。與此同時(shí)，更能讓學(xué)生的知識發(fā)生遷移，有利于培養(yǎng)學(xué)生的求異、創(chuàng)新思維。

參考文獻(xiàn)：

[1]王永元.注重過程設(shè)計(jì) 強(qiáng)化問題意識[J].物理教師，2012，33（3）：17—18.

[2]王興乃，羅棟國，等.高中物理實(shí)驗(yàn)大全[M].北京：電子工業(yè)出版社，1989.

（欄目編輯 羅琬華）