初中科学华师大版九年级上册2 电能的量度教学设计

6.2 电能的量度

【教学目标】

1．通过饮水机铭牌上的数据进行电功、电功率的计算。

2．通过自己设置条件让学生了解电功、电功率间的关系。

【教学重难点】

1．通过对饮水机简化的电路图，让学生明白饮水机为什么能实现加热和保温的效果。

2．通过对饮水机的原理以及内部结构的了解，树立学生节能减排的意识，同时培养环保意识。

【教学过程】

一、讲授：科学生活化——对饮水机的探究。

师：昨天建设银行给我发了条短信，说我家上两个月电费用了300度，我不知道大家家里每个月一般耗电多少？

采访学生。

师：我们每天的生活仅仅从耗电量上来看，就是一个很大的数目（现在我们平均每户居民每天的生活用电就需要10-15度，是10年前的2-3倍），这种生活模式是不符合我们现在“低碳生活”的理念。今天我们就从审视身边的小家电入手，看看能不能通过我们对其科学知识的了解，从而来改进它的利用方式，使我们的生活更“低碳”。今天给大家选择的一个对象就是饮水机，因为这是我们同学比较熟悉的，是我们教室里的用电器之一。

二、铭牌告诉你。

师：在我们教室里使用的饮水机上有这样的铭牌（出示图片和铭牌），请同学来说一说，你从这个铭牌上能获得哪些信息？

生：满的一桶水的体积是20L、加热的水的体积有2L，加热时功率440W，保温时功率40W。

师：根据铭牌上的信息，同学们，你认为你还可以求出哪些量？（小组内完成后，组员互相检查）

生：一桶水的质量，加热时的电流和电阻，保温时的电流和电阻。

师：我们来小结一下，在刚才的求解过程中，我们用到了哪些电学公式？

（副板书小结：电功率计算公式。）

师：如果老师告诉你将饮水机中的水加热一次，需要6分钟，你能否计算出这个过程中需要消耗多少电能？（计算的单位用焦耳过渡到千瓦时，从而初步认识到仅加热一次需要耗电多少度？）

生：说出计算过程，教师板演。

（副板书小结：电功的计算公式。）

师：再请同学们思考一下，你能不能根据铭牌上的一些信息和已知的加热时间来求出这台饮水机的工作效率。（通常饮水机把水从20℃加热到90℃。）

生：计算

（副板书小结：热量的计算公式，效率的计算公式。）

师：如果某次加热的过程中发现实际加热的时间大于6分钟，差不多需要8分钟左右，那么你认为可能的原因是什么？

从吸热慢和散热快，这两个角度去分析。

生：……（可能是在傍晚用电高峰期，电压低于220V，使实际功率小于440W，也可能是家里开了大功率用电器，可能是加热管老化。）

三、电路探秘。

师：请问同学，饮水机在打开电源开关后，有几种工作状态？

生：两种（追问：哪两种？）加热和保温。

师：这两种工作状态，从铭牌上我们可以看出，他们主要的区别是什么？

生：功率不同。

师：现在请同学们来设计一下饮水机的工作电路，实现加热和保温两种不同的工作状态。首先我们来讨论一下，在这个电路中需要哪些电路元件？

生：电阻（追问：作用是什么？）把电能转化为热能；（追问：至少需要几个？）两个电源。开关（可以有若干个）。

师：好，现在请同学们用上面的这些元件来设计一个电路，能在不同的工作状态下实现两种不同的电功率。

生：

1．小组合作，画图。

2．派代表板演，解释如何实现两种不同的电功率。

3．若该电路作为饮水机的工作电路，请说出什么时候是加热状态，什么时候是保温状态？

师：（归纳学生设计电路图）请同学从电路的连接来分析这两种电路分别属于哪种连接方式？

归纳两种电路的特点：两个电阻同时工作，其中一个电阻工作：

串联电路：将一个电阻短路。

并联电路：将一个支路断开。

师：通过刚才的讨论，我们已经清楚了，饮水机最简单的工作电路模型，现在请同学们观察这两幅图片，你能知道这两台饮水机分别处于什么状态吗？（照片显示指示灯）

生：红灯亮时是加热，绿灯亮时是保温。

师：这就说明，在饮水机的工作电路中，还包括指示灯，现在我们来看一下带有指示灯电路模型。（出示电路图）

已知：加热时，S、S0都闭合。

保温室，S、S0都打开（绿灯的电阻远大于红灯）。

师：先请同学分析，这个电路在加热和保温这两种状态下的等效电路。

生：汇报，教师板画。

师：我们继续来分析，先来看加热状态，哪位同学来说一说加热时电路的工作情况？保温时绿灯亮。

生：加热时绿灯被短路了，所以不亮。此时红灯和加热管工作。

师：那么保温时呢？这个问题有点难度，看看哪位同学可以挑战一下？

生：保温时，红灯和绿灯串联，因为绿灯的电阻远大于红灯，所以绿灯的实际功率大，所以绿灯发光，红灯几乎不发光（后者分析时，教师可以引导一下关于灯泡的亮度和什么有关？）

师：那么同学们再来看一看，这个所谓的保温状态时，究竟有没有加热器在工作？

生：没有。

师：那你知道这种饮水机在不加热的这段时间是怎么保温的吗？

出示实物加图片（或者实物）解释保温用的材料和它所包裹的部位。

师：请同学们进一步思考一下，如果我希望设计出更节能的饮水机，在保温这个细节你有什么新点子？（大多是泡沫材料）

生：……

师：聚氨脂材料、矿物棉制品、泡沫玻璃等代替泡沫材料。

四、总结

师：同学们，家电的产生给我们的生活带来了很大的方便，但同时存在需要改正的地方。如果我们能掌握更多的科学知识，也就能更好的为我们的生活服务，希望同学们能做个有心人，平时多从身边的事物入手，去发现其中蕴含的科学知识。作为我们应该通过所学习的科学知识去解决这些生活中的问题，真正的实现低碳、环保，为社会做出贡献。