第十二章-电能-能量守恒定律-单元教学设计分析高二上学期物理人教版(2019)必修第三册

必修三

第十二章

电能能量守恒定律

——单元教学设计分析目录二、新教材的变化与用意五、课时建议四、教材内容之深度学习的教学建议一、课标要求三、深度学习视角下单元教学的主题设计概述3.2.4理解闭合电路欧姆定律。会测量电源的电动势和内阻。例3通过探究电源两端电压与电流的关系，体会图像法在研究物理问题中的作用。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。3.2.6能分析和解决家庭电路中的简单问题，能将安全用电和节、约用电的知识应用于生活实际。例4根据某家庭的电器设施，估算该家庭电路中所需导线的规格3.4能源与可持续发展

3.4.1了解利用水能、风能、太阳能和核能的方式。初步了解核裂变与核聚变。3.4.2知道不同形式的能量可互相转化，在转化过程中能量总量保持不变，能量转化是有方向性的3.4.3了解可再生能源和不可再生能源的分类，认识能源的过度开发和利用对环境的影响。例1讨论家庭生活中一天所用的能量哪些来自可再生能源，哪些来自不可再生能源。3.4.4认识环境污染的危害，了解科学·技术·社会·环境协调发展的重要性，具有环境保护的意识和行为。例2讨论在生活中可采取哪些方式节能。例3收集资料，调查当地大气污染、水污染、声污染等的主要污染源，了解预防方法。例4收集资料，从能源的角度讨论为什么要对垃圾进行分类第十二章电能能量守恒定律一、课标要求活动建议——电路部分——（2）收集新型电热器的资料，了解其发热原理。（3）观察家庭用电器的工作状况，检查是否存在安全隐患，知道安全用电的基本方法。（4）调查近年来家庭用电的情况，讨论节约用电如何从自己做起，养成节约用电的习惯。——能源部分——（1）查询一个火力发电厂的发电量和单位发电量煤耗，计算该厂的发电效率，估算该厂每日发电的用煤量。（2）设计利用太阳能取暖的方案，讨论环境对太阳能利用的影响。（3）查阅资料，了解人类利用核裂变和核聚变释放核能的前景与挑战。（4）调查家庭中与热有关的器具的使用情况，讨论如何使用才能节约能源。二、新教材的变化与用意

选修3-3第十章必修2第七章新教材选修3-1

旧教材教材变化的用意能源在生活中的最直接的体现——生活中的用电

以电路为背景的能量的转化和守恒，就成了综合认识能源的一个有效途径。这样安排可以实现：兼顾了电路中对电能的学习需要满足了新课标对能量学习的纲领性要求凸显了核心素养中的能量观三、深度学习视角下单元教学的主题设计概述本章主题：能量在电路、生产和生活中是如何转化和守恒的知识结构：能源电源生产生活外电路——能量转化内电路——能量转化非静电力能量守恒能量获取+传输+使用电能

学情分析：已经学过：1）知道电能、会算电功、电功率，学了焦耳定律；2）知道家庭电路的基本构成和安全用电常识；3）了解内能、风能、水能、电能、核能、太阳能等能量形式，4）了解能量在转移或转化中具有方向性，总量是守恒的5）知道能源分再生和不可再生，了解可持续发展的重要性新学内容：1）从电场理论认识电功与电热的区别与联系——会算非纯电阻2）电源怎样产生电能及电动势的准确内涵和内阻3）从能量关系去认识闭合电路中的电压、电流和功率的定量关系4）探究路端电压、输出功率随电流变化的定量关系，会用图像分析5）了解欧姆表的工作原理6）了解电器的一般发热原理，在安全、能耗和节能环保等方面有更清

晰的认识和方法。初中物理发展：电源更本质、电路更全面、概念更深刻、能力更高层第十四章内能的利用第3节能量的转化和守恒第十八章电功率第1节电能电功第2节电功率第3节测量小灯泡的电功率第4节焦耳定律第十九章生活用电第1节家庭电路第2节家庭电路中电流过大的原因第3节安全用电第二十二章能源与可持续发展第1节能源第2节核能第3节太阳能第4节能源与可持续发展内容丰富超过高中教材

单元核心素养的培养目标：物理观念——能量观

从电场能量转化视角：电源通过非静电力把其它形式的能转化为电能，

再通过电场力做功在内、外电路中将电能转

化为别的能量。

科学思维

模型建构：电动机的内部模型建构；电源的内部模型建构；推理论证：闭合电路的内、外电压和功率间关系的理论推导和图像分析；

非纯电阻的电压、电流关系推导；

质疑创新：欧姆定律适应条件的能量解释，欧姆表的工作原理等科学探究：实验或理论探究电动机的工作状态对电流和电压的影响；

实验探究路端电压随电流的变化特征，内、外电路的电压关系（理论）；理论探究电源的最大输出功率的产生条件等科学态度与责任：从安全、节能和环保的视角看待电路的设计使用；

以可持续发展的眼光去看待生活中的能量使用，身先士卒，学以致用，

做优秀的节能卫士，为美丽中国贡献力量等。四、教材内容之深度学习的教学建议深度学习的教学方式提供真实情景提出引领主题/问题引导挑战性任务/活动持续评价/反思（下面每节主要以前三个方面为主，给出一些参考建议）

具体的知识方面分析可参阅《教师用书》或往届的教材分析1、真实的情景：电热水壶+电风扇2、引领的问题：用电器工作时的能量是怎样获得的？……第一节电路中的能量转化3、挑战性任务：学生分组从下面几个角度展开探讨1）电热水壶工作时涉及哪些能量形式，它们之间又怎样的关系（理论推导）

2）电风扇在工作时涉及哪些哪呢能量形式它们之间又怎样的关系（理论推导）3）电流做功与电流生热，两者有怎样的关系

（拓展：欧姆定律需要怎样的使用环境）……汇报总结——知识与素养的提升重点：

电功与电功率公式的电场理解欧姆定律及热功率的理论推导

非纯电阻的能量关系及欧姆定律的不适应原因理解

1、真实的情景：逐一并联灯泡，观察亮度的变化2、引领的问题：外电路并联越多，灯泡越暗的原因？

（电源两端的电压与外电路的阻值变化关系？……）——根据学生水平，问题或直接或间接

第二节闭合电路的欧姆定律3、挑战性任务：学生分组可以从下面几个方面进行探究1）电源两端的电压是否恒定？——发现“电动势”与“路端电压”的区别

2）设计衡量电源提供电能的本领——电动势

（比值定义法）3）从能量视角理论推导：闭合电路中内、外电压与电动势、电流的关系——闭合电路欧姆定律4）认识闭合电路中各部分的能量形式及相互关系

(与W、q无关)汇报总结——知识与素养的提升重点：

电动势、内阻、路端电压的科学内涵

路端电压随电流的变化特征（实验探究）

内、外电路的电势变化、电压、功率关系（实验+理论）

闭合电路的欧姆定律（理论）

电源的（最大）输出功率及工作效率等计算方法（理论）创新应用——欧姆表的原理

探讨的问题：如何直接测出电阻

如何标注刻度及刻度特点

欧姆表的量程选择及使用方法等基础好的学生可以直接探讨多用电表的结构原理（示意图）1、真实的情景：各种电池的参数和新旧不同，性能有较大差异2、引领的问题：如何获取深藏不露的电池的电动势和内阻？第三节实验电池电动势和内阻的测量3、挑战性任务：学生分组可以从不同的角度设计探究1）直接测量法2）电压表+电流表：3）电压表+电阻箱：4）电流表+电阻箱：E=U+IrE=IR+Ir

汇报总结——知识与素养提升重点：评估每种方案的可行性及误差特点（减小）

实验的实施过程与数据的采集

数据的处理方法（计算法+图像法）图像的优势与技巧☻纵轴每格：0.5V/10=0.05V纵轴每格：0.1V/10=0.01V图像的变式与化曲为直E=IR+Ir

IRO

RO

1、真实的情景：2、引领的问题：节能环保的途径和方法有哪些？

第四节能源和可持续发展调查并估算所在年级一天通常的耗电量及可以节省的电能数量3、挑战性任务：学生分组可以从下面几个角度展开探讨1）生产、生活中的主要能耗有哪些？2）有哪些能量获取的途径和方法？会带来哪些影响？3)为什么能量是守恒的，我们还要节约能源？汇报总结——知识与素养提升重点：

了解能量的主要消耗方式及方向性，有节能的意识和方法