資源簡介

12.1 電路中的能量轉化----大單元分課時教學設計
課 題 人教版高中物理·必修·第三冊 第十二章第1節 電路中的能量轉化
課 型 新授課 復習課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 授課時間
教學內容分析 課標要求： 3.2.5理解電功、電功率及焦耳定律，能用焦耳定律解釋生產生活中的電熱現象。 教材分析： 《電能 能量守恒定律》是《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》必修課程必修3模塊中“電路及其應用”主題下的內容。課程標準要求為：理解電功、電功率及焦耳定律，能用焦耳定律解釋生產生活中的電熱現象。《普通高中物理課程標準(2017年版)解讀》對課程標準的解讀為：本條目要求學生理解電功、電功率的概念和物理含義，掌握電功和電功率的計算公式。通過實驗理解焦耳定律，能用焦耳定律計算電路中的電熱，能區分電功和電熱，能從能量轉化和守恒的角度理解非純電阻電路中電功和電熱的關系，提升學生用能量的觀點來理解、解釋物理現象的能力。通過分析電流熱效應在生產生活中的應用，提升學生應用物理知識解決實際問題的能力。 本節在電場知識和能量守恒定律基礎上學習電功和電功率、焦耳定律，在電場和電路情境下培養學生的能量關系。教材以“問題”引入電功率概念，利用電場知識推導電功表達式，利用能量守恒定律推導焦耳定律。通過對包含電動機的電路中的能量轉化的實例分析，加深對電功和電熱等概念的理解和辨析。
學情分析 知識儲備：學生在初中知道電流做功的含義，了解電功率和焦耳熱的表達式。在第十章學習了電場力做功對應電勢能的減少量。學生在必修二學習了各種能量，知道各種能量間通過力做功的途徑實現轉化，有助于學生理解電能和其他能量間的轉化。 能力基礎：學生已經具備了一定的物理實驗能力，電路分析能力，功能關系分析能力。 思維能力：中學生喜歡物理實驗探究，對和原有認知不同的現象充滿好奇，產生疑問。對于電動機電能轉化的教學可以通過實驗測量電壓和電流，讓學生經歷實驗認識非純電阻電路。
核心素養 物理觀念：焦耳定律是能量守恒定律在電能和熱能轉換中的體現，能量觀念。 科學思維：通過對電動機電路的探究，提高學生的分析論證能力，在教學中培養學生歸納、總結的科學思維方法． 科學探究：通過分組實驗，培養學生主動觀察、分析和總結的能力． 科學態度與責任：學生能聯系生活中的電風扇、空調、電動機等電器設備，體會能量轉化與守恒思想，增強理論聯系實際的意識。
教學準備 多媒體課件
活動設計
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
環節一：導入新課 活動一：展示學習目標
(1）通過實例分析，理解電能轉化為其他形式的能是通過電流做功來實現的，加深對功與能量轉化關系的認識。 ( 2）通過推導電功公式和焦耳定律，理解電功、電功率和焦耳定律，能用焦耳定律解釋生產、生活中的相關現象。 (3)從能量的轉化和守恒角度分析非純電阻電路中的能量轉化，理解電功和電熱的區別和聯系。 (4）聯系生活中的電風扇、空調、電動機等電器設備，體會能量轉化與守恒思想，增強理論聯系實際的意識。 讓學生明確學習目標，做到有的放矢； 課后根據目標，學生自我評價得失情況。
活動二：問題導入
現代生活中隨處都可以見到用電設備和用電器，那么，你知道這些用電器中的能量是怎樣轉化的嗎？ 那么，你知道電能轉化為其他形式的能，是通過什么做功來實現的嗎？ 出示圖片:電熱水壺 出示圖片:電動機 出示圖片:蓄電池 觀察圖片說出能量轉化 學生能否回憶初中知識回答問題
環節二：新課教學 活動一： 電功和電功率
1.電功 （1）電場力(或電流)所做的功叫做電功。電能轉化為其他形式的能，是通過電流做功來實現的。 （2）電流做功實質上是導體中的恒定電場對自由電荷的電場力做功。 自由電荷在靜電力的作用下做定向移動，結果電荷的電勢能減少，其他形式的能增加。 （3）試推導電功的表達式 問題：如圖表示一段電路，這段電路兩端的電勢差是 U，電路中的電流為 I，電荷從左向右定向移動，你能表示出t這段時間內靜電力做的功嗎？ 解：這段時間內通過這段電路任一截面的電荷量為q ＝ It 靜電力做的功就是W＝Uq ＝UIt ①電功的定義式：W=IUt 上式表示電流在一段電路中所做的功，等于這段電路兩端的電壓 U、電路中的電流 I、通電時間 t 三者的乘積。 注意：公式適用于一切電路； U、I對應同一段電路。 ②單位：焦(J) 千瓦時(kW·h). 1kW·h＝3.6×106J ③電功是電能轉化為其他形式能的量度。 多媒體展示電流做功 引導學生推導電功的表達式 閱讀教材，說出電功，電流做功實質 在教師的引導下推導電功的表達式 評價學生是否具有自主閱讀能力和自學能力 評價學生在推導過程展現的邏輯思維能力
2.電功率 （1）電流在一段電路中所做的功與通電時間之比叫作電功率，用 P 表示。 （2）電功率公式：P ＝ UI 電流在一段電路中做功的功率 P 等于這段電路兩端的電壓 U 與電流 I 的乘積。 （3）單位：瓦特（W）、千瓦（kw） 引導學生得出電功的表達式 閱讀課文說出電功率公式、單位 評價學生是否具有自主閱讀能力和自學能力
活動二：焦耳定律
思考：電流通過電熱水器中的電熱元件做功時，電路中的能量發生了怎樣轉化？ 電路中的電能全部轉化為導體的內能，所以電流在這段電路中做的功 W ＝ UIt，等于這段電路產生的熱量 Q。 即：Q ＝ W= UIt （1） 由歐姆定律 U ＝ IR （2） 由（1）、（2）可得熱量 Q 的表達式 Q ＝ I2 Rt 1.焦耳定律 （1）Q=I2Rt 電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比。這個關系式最初是由焦耳通過實驗直接得到的，物理學中就把它叫作焦耳定律 （2）單位：I—安，R—歐，t—秒， Q—焦 2.焦耳定律適條件：純電阻電路 3.純電阻電路和非純電阻電路 （1）純電阻電路：電能完全轉化為內能。例如白熾燈、電爐、電烙鐵等。 （2）非純電阻電路：除電阻外還包括能把電能轉化為其它形式的能的用電器例如：電動機、電解槽、電風扇等 。 4.電流發熱的功率 （1）單位時間內的發熱量: （2）公式： 熱功率P等于通電導體中電流 I 的二次方與導體電阻R 的乘積。 3、單位：瓦(W) 千瓦(kW)。 說明（1）純電阻電路中電功等于電熱；電功率等于熱功率 w=UIt=I2 Rt P=UI= （2）非純電阻電路中電功大于電熱；電功率大于熱功率。 多媒體展示電熱水器 引導學生得出焦耳定律及其表達式 學生記憶焦耳定律，理解焦耳定律適條件 評價學生能否判斷純電阻電路和非純電阻電路的區別，公式是否會錯誤套用。
活動三：電路中的能量轉化
焦耳定律討論了電路中電能完全轉化為內能的純電阻電路的情況，如果是非純電阻電路，那么它的能量又是如何轉化的呢？ 出示圖片:電動機 下面我們以下面我們以電動機為例，討論一下電路中的能量轉化。 思考與討論1:當電動機接上電源后，會帶動風扇轉動，這里涉及哪些功率？功率間的關系又如何？ 思考討論2：假設有一臺電動機兩端的電壓為U，通過電動機線圈的電流為I，電動機線圈的電阻為R，你能用已知量表示出電動機消耗的電功率P電 和線圈消耗的熱功率P熱嗎？ 思考討論3：電動機損失的內能和線圈發熱產生的熱能之間有什么關系？ P損 與P熱之間的關系呢？ 多媒體展示思考討論1、2、3的內容，引導學生完成討論 學生閱讀課文回答思考討論1、2、3 檢驗學生對非純電阻電路中的能量轉化是否有清晰的了解 評價和關注學生的理解能力和語言表達能力
環節三：例題講解
例題:一臺電動機，線圈的電阻是 0.4 Ω，當它兩端所加的電壓為 220 V 時，通過的電流是 5 A。這臺電動機發熱的功率與對外做功的功率各是多少？ 多媒體展示例題，引導學生進行分析解答 在教師的引導下學生進行分析解答 評價學生使用已經掌握的知識解決物理問題的能力
1．下列用電器中，不是根據電流的熱效應制成的是（　　） A．電熱毯 B．電熨斗 C．電話 D．電熱水器 答案：C 2.一個定值電阻R，當其兩端的電壓為U時，它在t時間內產生的熱量為Q；當其兩端的電壓為2U時，它在2t時間內產生的熱量為（　　） A．2Q B．4Q C．6Q D．8Q 答案：D 3.電爐通電后，電爐絲熱得發紅，而跟電爐連接的銅導線卻不太熱，原因是（　　） A．通過電爐絲的電流大，而導線電流小 B．電爐絲和銅導線消耗的電能相同，但銅導線散熱快，所以不熱 C．銅導線的電阻比電爐絲小得多，在串聯的情況下銅導線的發熱量小 D．電爐絲的兩端電壓比銅導線兩端的電壓小得多 答案：C 4．某電阻的阻值為5Ω，通過的電流為2A，則它在10s的時間內產生的熱量為（　　） A．100J B．200J C．20J D．2J 答案：B 多媒體展示課堂練習，讓學生單獨作答 學生練習，鞏固本節重點知識 評價學生使用已經掌握的知識解決物理問題的能力
環節四：課堂小結
學到了什么？ 引導學生小結 小組討論，總結本節課得失 評價學生對本節課的掌握情況 評價學生對本節課堂的歸納能力和表達能力
環節五：作業設計
課后練習與應用 1、2、3題 指導學生完成練習，批改練習。 按要求完成練習。 從完成情況和書寫情況等方面進行評價。
環節六：主板書設計
§12.1電路中的能量轉化 一、電功和電功率 1.電功的定義式：W=IUt 2.電功率公式：P ＝ UI 二、焦耳定律 1.Q=I2Rt 單位：I—安，R—歐，t—秒， Q—焦 2.焦耳定律適條件：純電阻電路 3.電流發熱的功率： 三、電路中的能量轉化 從能量轉化與守恒的角度看，電動機從電源獲得能量，一部分轉化為機械能，還有一部分轉化為內能。
教學反思

展開更多......

收起↑