12.1电路中的能量转化“教学评”一体化教学设计

“教学评”一体化教学设计课时设计“教学评”一体化教学设计

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＝UIt①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＝3.6×106J③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＝I2Rt1.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=I2RtP=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0.4Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。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：C2.一个定值电阻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．2QB．4QC．6QD．8Q答案：D3.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：C4．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．100JB．200JC．20JD．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