高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化教学设计及反思

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化教学设计及反思，共6页。教案主要包含了电功和电功率，焦耳定律，电路中的能量转化等内容，欢迎下载使用。
课 题
人教版高中物理·必修·第三册
第十二章第1节 电路中的能量转化
课 型
新授课☑ 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□
授课班级
授课时间
教学内容分析
课标要求：
3.2.5理解电功、电功率及焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。
教材分析：
《电能 能量守恒定律》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》必修课程必修3模块中“电路及其应用”主题下的内容。课程标准要求为：理解电功、电功率及焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：本条目要求学生理解电功、电功率的概念和物理含义，掌握电功和电功率的计算公式。通过实验理解焦耳定律，能用焦耳定律计算电路中的电热，能区分电功和电热，能从能量转化和守恒的角度理解非纯电阻电路中电功和电热的关系，提升学生用能量的观点来理解、解释物理现象的能力。通过分析电流热效应在生产生活中的应用，提升学生应用物理知识解决实际问题的能力。
本节在电场知识和能量守恒定律基础上学习电功和电功率、焦耳定律，在电场和电路情境下培养学生的能量关系。教材以“问题”引入电功率概念，利用电场知识推导电功表达式，利用能量守恒定律推导焦耳定律。通过对包含电动机的电路中的能量转化的实例分析，加深对电功和电热等概念的理解和辨析。
学情分析
知识储备：学生在初中知道电流做功的含义，了解电功率和焦耳热的表达式。在第十章学习了电场力做功对应电势能的减少量。学生在必修二学习了各种能量，知道各种能量间通过力做功的途径实现转化，有助于学生理解电能和其他能量间的转化。
能力基础：学生已经具备了一定的物理实验能力，电路分析能力，功能关系分析能力。
思维能力：中学生喜欢物理实验探究，对和原有认知不同的现象充满好奇，产生疑问。对于电动机电能转化的教学可以通过实验测量电压和电流，让学生经历实验认识非纯电阻电路。
核心素养
物理观念：焦耳定律是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，能量观念。
科学思维：通过对电动机电路的探究，提高学生的分析论证能力，在教学中培养学生归纳、总结的科学思维方法．
科学探究：通过分组实验，培养学生主动观察、分析和总结的能力．
科学态度与责任：学生能联系生活中的电风扇、空调、电动机等电器设备，体会能量转化与守恒思想，增强理论联系实际的意识。
教学准备
多媒体课件
活动设计
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
环节一：导入新课
活动一：展示学习目标
(1）通过实例分析，理解电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的，加深对功与能量转化关系的认识。
( 2）通过推导电功公式和焦耳定律，理解电功、电功率和焦耳定律，能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。
(3)从能量的转化和守恒角度分析非纯电阻电路中的能量转化，理解电功和电热的区别和联系。
(4）联系生活中的电风扇、空调、电动机等电器设备，体会能量转化与守恒思想，增强理论联系实际的意识。
让学生明确学习目标，做到有的放矢；
课后根据目标，学生自我评价得失情况。
活动二：问题导入
现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器，那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？
那么，你知道电能转化为其他形式的能，是通过什么做功来实现的吗？
出示图片:电热水壶
出示图片:电动机
出示图片:蓄电池
观察图片说出能量转化
学生能否回忆初中知识回答问题
环节二：新课教学
活动一： 电功和电功率
1.电功
（1）电场力(或电流)所做的功叫做电功。电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。
（2）电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功。
自由电荷在静电力的作用下做定向移动，结果电荷的电势能减少，其他形式的能增加。
（3）试推导电功的表达式
问题：如图表示一段电路，这段电路两端的电势差是 U，电路中的电流为 I，电荷从左向右定向移动，你能表示出t这段时间内静电力做的功吗？
解：这段时间内通过这段电路任一截面的电荷量为q ＝ It
静电力做的功就是W＝Uq ＝UIt
①电功的定义式：W=IUt
上式表示电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的电压 U、电路中的电流 I、通电时间 t 三者的乘积。
注意：公式适用于一切电路； U、I对应同一段电路。
②单位：焦(J) 千瓦时(kW·h).
1kW·h＝3.6×106J
③电功是电能转化为其他形式能的量度。
多媒体展示电流做功
引导学生推导电功的表达式
阅读教材，说出电功，电流做功实质
在教师的引导下推导电功的表达式
评价学生是否具有自主阅读能力和自学能力
评价学生在推导过程展现的逻辑思维能力
2.电功率
（1）电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率，用 P 表示。
（2）电功率公式：P ＝ UI
电流在一段电路中做功的功率 P 等于这段电路两端的电压 U 与电流 I 的乘积。
（3）单位：瓦特（W）、千瓦（kw）
引导学生得出电功的表达式
阅读课文说出电功率公式、单位
评价学生是否具有自主阅读能力和自学能力
活动二：焦耳定律
思考：电流通过电热水器中的电热元件做功时，电路中的能量发生了怎样转化？
电路中的电能全部转化为导体的内能，所以电流在这段电路中做的功 W ＝ UIt，等于这段电路产生的热量 Q。
即：Q ＝ W= UIt （1）
由欧姆定律 U ＝ IR （2）
由（1）、（2）可得热量 Q 的表达式
Q ＝ I2 Rt
1.焦耳定律
（1）Q=I2Rt
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。这个关系式最初是由焦耳通过实验直接得到的，物理学中就把它叫作焦耳定律
（2）单位：I—安，R—欧，t—秒， Q—焦
2.焦耳定律适条件：纯电阻电路
3.纯电阻电路和非纯电阻电路
（1）纯电阻电路：电能完全转化为内能。例如白炽灯、电炉、电烙铁等。
（2）非纯电阻电路：除电阻外还包括能把电能转化为其它形式的能的用电器例如：电动机、电解槽、电风扇等 。
4.电流发热的功率
（1）单位时间内的发热量:
（2）公式：
热功率P等于通电导体中电流 I 的二次方与导体电阻R 的乘积。
3、单位：瓦(W) 千瓦(kW)。
说明（1）纯电阻电路中电功等于电热；电功率等于热功率
w=UIt=I2 Rt P=UI=
（2）非纯电阻电路中电功大于电热；电功率大于热功率。
多媒体展示电热水器
引导学生得出焦耳定律及其表达式
学生记忆焦耳定律，理解焦耳定律适条件
评价学生能否判断纯电阻电路和非纯电阻电路的区别，公式是否会错误套用。
活动三：电路中的能量转化
焦耳定律讨论了电路中电能完全转化为内能的纯电阻电路的情况，如果是非纯电阻电路，那么它的能量又是如何转化的呢？
出示图片:电动机
下面我们以下面我们以电动机为例，讨论一下电路中的能量转化。
思考与讨论1:当电动机接上电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪些功率？功率间的关系又如何？
思考讨论2：假设有一台电动机两端的电压为U，通过电动机线圈的电流为I，电动机线圈的电阻为R，你能用已知量表示出电动机消耗的电功率P电 和线圈消耗的热功率P热吗？
思考讨论3：电动机损失的内能和线圈发热产生的热能之间有什么关系？ P损 与P热之间的关系呢？
多媒体展示思考讨论1、2、3的内容，引导学生完成讨论
学生阅读课文回答思考讨论1、2、3
检验学生对非纯电阻电路中的能量转化是否有清晰的了解
评价和关注学生的理解能力和语言表达能力
环节三：例题讲解
例题:一台电动机，线圈的电阻是 0.4 Ω，当它两端所加的电压为 220 V 时，通过的电流是 5 A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？
多媒体展示例题，引导学生进行分析解答
在教师的引导下学生进行分析解答
评价学生使用已经掌握的知识解决物理问题的能力
1．下列用电器中，不是根据电流的热效应制成的是（ ）
A．电热毯 B．电熨斗
C．电话 D．电热水器
答案：C
2.一个定值电阻R，当其两端的电压为U时，它在t时间内产生的热量为Q；当其两端的电压为2U时，它在2t时间内产生的热量为（ ）
A．2Q B．4Q
C．6Q D．8Q
答案：D
3.电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不太热，原因是（ ）
A．通过电炉丝的电流大，而导线电流小
B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以不热
C．铜导线的电阻比电炉丝小得多，在串联的情况下铜导线的发热量小
D．电炉丝的两端电压比铜导线两端的电压小得多
答案：C
4．某电阻的阻值为5Ω，通过的电流为2A，则它在10s的时间内产生的热量为（ ）
A．100J B．200J
C．20J D．2J
答案：B
多媒体展示课堂练习，让学生单独作答
学生练习，巩固本节重点知识
评价学生使用已经掌握的知识解决物理问题的能力
环节四：课堂小结
学到了什么？
引导学生小结
小组讨论，总结本节课得失
评价学生对本节课的掌握情况
评价学生对本节课堂的归纳能力和表达能力
环节五：作业设计
课后练习与应用
1、2、3题
指导学生完成练习，批改练习。
按要求完成练习。
从完成情况和书写情况等方面进行评价。
环节六：主板书设计
§12.1电路中的能量转化
一、电功和电功率
1.电功的定义式：W=IUt
2.电功率公式：P ＝ UI
二、焦耳定律
1.Q=I2Rt
单位：I—安，R—欧，t—秒， Q—焦
2.焦耳定律适条件：纯电阻电路
3.电流发热的功率：
三、电路中的能量转化
从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。
教学反思