2019人教版高中物理必修第三册《第十二章 电能 能量守恒定律》大单元整体教学设计2020课标

人教版高中物理必修第三册《第十二章电能能量守恒定律》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析《第十二章电能能量守恒定律》是2019人教版高中物理必修第三册中的重要章节，该章节内容涵盖了电路中的能量转化、闭合电路的欧姆定律、电池电动势和内阻的测量以及能源与可持续发展等多个方面。这些内容是学生学习电学和能量守恒定律的基础，也是理解现代科技和社会发展的重要基石。电路中的能量转化是本章的起点，通过探讨电流做功的实质，引导学生理解电能是如何转化为其他形式的能（如内能、机械能、化学能等）。这一部分内容不仅复习了初中学过的电功和电功率的概念，还进一步引入了焦耳定律，帮助学生理解电能转化为内能的具体过程。通过实例分析，如电热水壶、电动机等，使学生能够将理论知识与实际生活相联系，增强学习的趣味性和实用性。闭合电路的欧姆定律是本章的核心内容之一。通过介绍电源电动势、内电阻以及闭合电路中电流、电压和电阻的关系，帮助学生理解闭合电路的基本工作原理。这一部分内容不仅要求学生掌握闭合电路欧姆定律的公式和推导过程，还要求学生能够运用该定律解决实际问题，如计算电路中的电流、电压和功率等。实验：电池电动势和内阻的测量是本章的实践环节。通过实验设计、数据收集和处理，学生不仅能够掌握测量电池电动势和内阻的方法，还能够提高实验技能和科学探究能力。这一部分内容强调实验操作的规范性和数据的准确性，要求学生能够独立完成实验并撰写实验报告。能源与可持续发展是本章的拓展内容。通过介绍能源的分类、利用以及可持续发展战略，引导学生认识能源在社会发展中的重要性，并思考如何节约能源和保护环境。这一部分内容不仅要求学生了解能源的基本概念和分类，还要求学生能够分析能源利用过程中存在的问题并提出解决方案。（二）单元内容分析本单元内容以电能和能量守恒定律为主线，分为四个主要部分：电路中的能量转化、闭合电路的欧姆定律、电池电动势和内阻的测量以及能源与可持续发展。这四部分内容相互关联、层层递进，共同构成了本章的知识体系。电路中的能量转化：该部分主要探讨电流做功的实质和电能转化为其他形式能的过程。通过介绍电功、电功率和焦耳定律等概念，帮助学生理解电能是如何在电路中转化为内能、机械能或化学能的。这部分内容是后续学习闭合电路欧姆定律和电池电动势测量的基础。闭合电路的欧姆定律：该部分主要介绍电源电动势、内电阻以及闭合电路中电流、电压和电阻的关系。通过公式推导和实例分析，帮助学生理解闭合电路的基本工作原理，并掌握闭合电路欧姆定律的应用。这部分内容是本章的核心和难点，要求学生具备较强的逻辑思维能力和数学运算能力。实验：电池电动势和内阻的测量：该部分主要通过实验设计、数据收集和处理来测量电池的电动势和内阻。通过实验操作，学生不仅能够掌握测量电池电动势和内阻的方法，还能够提高实验技能和科学探究能力。这部分内容强调实践性和操作性，要求学生能够独立完成实验并撰写实验报告。能源与可持续发展：该部分主要介绍能源的分类、利用以及可持续发展战略。通过介绍化石能源、可再生能源等概念，引导学生认识能源在社会发展中的重要性，并思考如何节约能源和保护环境。这部分内容具有较强的时代性和前瞻性，要求学生能够关注社会热点问题并提出自己的见解。（三）单元内容整合为了使学生能够系统地掌握本章内容，需要将四个部分内容进行有机整合。具体整合思路如下：以电能和能量守恒定律为主线：将电路中的能量转化、闭合电路的欧姆定律、电池电动势和内阻的测量以及能源与可持续发展等内容串联起来，形成一条清晰的主线。通过主线引导学生逐步深入理解电能和能量守恒定律的本质和应用。注重理论与实践相结合：在讲授理论知识的同时，注重实践操作和实验探究。通过实验设计、数据收集和处理等环节，提高学生的实践能力和科学探究能力。将理论知识与实际生活相联系，增强学习的趣味性和实用性。强调知识的系统性和连贯性：在整合单元内容时，注重知识的系统性和连贯性。通过合理安排教学内容和顺序，使学生能够逐步构建起完整的知识体系，并形成清晰的思维框架。培养学生的核心素养：在整合单元内容的过程中，注重培养学生的物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任等核心素养。通过引导学生主动思考、积极探究和合作交流等方式，提高学生的综合素质和创新能力。二、《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》分解（一）物理观念能量观念：理解能量的概念、种类和转化规律。掌握电能、内能、机械能、化学能等不同形式能量的相互转化关系。通过实例分析，如电热水壶、电动机等，使学生能够将理论知识与实际生活相联系，形成正确的能量观念。电路观念：理解电路的基本组成和工作原理。掌握电源、导线、用电器等电路元件的功能和特性。通过闭合电路欧姆定律的学习，使学生能够理解电路中电流、电压和电阻的关系，并形成正确的电路观念。能源观念：理解能源的概念、分类和利用方式。掌握化石能源、可再生能源等不同类型能源的特点和应用场景。通过能源与可持续发展的学习，使学生能够认识到能源在社会发展中的重要性，并形成正确的能源观念。（二）科学思维建模思维：通过电路模型、能量转化模型等建模活动，培养学生的建模思维能力。引导学生将复杂的物理问题简化为可解的模型问题，并通过模型求解来深入理解物理现象和规律。逻辑推理思维：通过闭合电路欧姆定律的推导和应用等活动，培养学生的逻辑推理思维能力。引导学生运用物理公式和定律进行逻辑推理和演算，解决实际问题。批判性思维：通过能源与可持续发展的讨论等活动，培养学生的批判性思维能力。引导学生对能源利用过程中存在的问题进行批判性思考，并提出自己的见解和解决方案。（三）科学探究实验设计能力：通过实验：电池电动势和内阻的测量等活动，培养学生的实验设计能力。引导学生根据实验目的和要求，设计合理的实验方案和步骤，并选择合适的实验器材和方法进行实验。数据收集和处理能力：通过实验过程中的数据收集和处理等活动，培养学生的数据收集和处理能力。引导学生运用科学的方法和手段进行数据收集和处理，并分析实验数据得出合理的结论。问题解决能力：通过运用闭合电路欧姆定律解决实际问题等活动，培养学生的问题解决能力。引导学生将理论知识应用于实际问题中，通过逻辑推理和演算解决实际问题。（四）科学态度与责任科学态度：通过本章内容的学习，培养学生的科学态度。引导学生尊重事实、崇尚理性、勇于探索和创新，形成正确的科学观念和价值观。社会责任感：通过能源与可持续发展的学习，培养学生的社会责任感。引导学生关注社会热点问题，如能源危机、环境污染等，并积极思考如何为解决这些问题贡献自己的力量。可持续发展意识：通过本章内容的学习，培养学生的可持续发展意识。引导学生认识到能源利用和环境保护的重要性，并倡导绿色、低碳、环保的生活方式和发展模式。以下是针对本章第一节《电路中的能量转化》的详细课时设计示例（由于篇幅限制，仅展示部分内容）：课时设计示例：第一节电路中的能量转化教学目标物理观念：理解电能的概念和转化规律，掌握电功、电功率和焦耳定律等基本概念和公式。科学思维：通过实例分析，培养学生的建模思维能力和逻辑推理能力。科学探究：通过实验观察和数据分析，培养学生的实验设计能力和问题解决能力。科学态度与责任：引导学生关注能源利用和环境保护问题，培养学生的社会责任感和可持续发展意识。教学重难点教学重点：理解电能转化为其他形式能的过程和规律，掌握电功、电功率和焦耳定律等基本概念和公式。教学难点：运用电功、电功率和焦耳定律等公式解决实际问题。教学过程引入新课通过展示电灯、电视、电热水壶等用电设备的图片或实物，引导学生思考这些设备中的能量是如何转化的。提出问题：电能是如何转化为其他形式能的？引导学生进入本节课的学习主题。新知讲授电能的概念：介绍电能的概念和单位（焦耳），并引导学生理解电能是现代社会中最重要的能源之一。电功和电功率：复习初中学过的电功和电功率的概念和公式（W=UIt，P=UI），并通过实例分析帮助学生理解其物理意义。焦耳定律：介绍焦耳定律的概念和公式（Q=I²Rt），并通过实验演示（如电阻丝发热实验）帮助学生理解电能转化为内能的过程和规律。实例分析电热水壶：分析电热水壶工作时电能转化为内能的过程和效率。引导学生运用焦耳定律计算电热水壶在工作过程中产生的热量。电动机：分析电动机工作时电能转化为机械能的过程和效率。引导学生思考电动机在工作过程中除了转化为机械能外还有哪些形式的能量损失（如内能损失）。课堂练习设计一些与本节课内容相关的练习题，如计算电热水壶在工作一定时间内消耗的电能和产生的热量等。通过练习巩固学生对本节课内容的理解和掌握程度。实验探究实验目的：通过实验测量电阻丝在通电过程中的发热功率，验证焦耳定律的正确性。实验器材：电源、电阻丝、电流表、电压表、滑动变阻器、导线等。实验步骤：连接电路：按照实验原理图连接好电路，注意电流表和电压表的接线方式以及滑动变阻器的调节方法。测量数据：调节滑动变阻器改变电路中的电流和电压值，并记录相应的电流I、电压U和通电时间t等数据。计算热量：根据焦耳定律公式Q=I²Rt计算电阻丝在工作过程中产生的热量，并与实验测量值进行比较。分析误差：分析实验过程中可能存在的误差来源，并提出改进措施。总结提升总结本节课所学内容，强调电能转化为其他形式能的过程和规律以及焦耳定律的重要性。引导学生思考如何节约能源和保护环境，培养学生的社会责任感和可持续发展意识。作业布置设计一些与本节课内容相关的作业题，如计算电动机在工作过程中的机械功率和效率等。通过作业巩固学生对本节课内容的理解和掌握程度，并培养学生的问题解决能力。（注：以上课时设计示例仅为部分内容展示，实际教学中还需根据具体情况进行适当调整和补充。）。三、学情分析在高中物理教学中，学情分析是制定教学计划和教学策略的重要基础。针对2019人教版高中物理必修第三册《第十二章电能能量守恒定律》的教学内容，我们将从已知内容分析、新知内容分析、学生学习能力分析以及学习障碍突破策略四个方面进行详细的学情分析。（一）已知内容分析力学基础：学生在必修1和必修2中已经学习了质点运动学、牛顿运动定律、曲线运动、万有引力定律、机械能守恒定律等力学知识。这些内容为理解电能和能量守恒定律提供了必要的力学基础。例如，动能定理和机械能守恒定律的学习，为学生理解电路中能量转化提供了重要的思维工具。电场与磁场初步：在必修3的前几章中，学生已经学习了静电场、磁场的基本概念，包括电场强度、电势、磁感应强度等物理量，以及电场线和磁感线的描述方法。这些内容为理解电路中的电场分布和电流的产生提供了基础。电流与电路基础：在之前的学习中，学生已经接触过电流的概念，以及串并联电路的基本特点。这为学习闭合电路的欧姆定律和电路中的能量转化奠定了基础。实验技能：通过之前的学习，学生已经掌握了一些基本的实验技能，如使用电流表、电压表测量电路中的电流和电压，以及滑动变阻器的使用等。这些技能为实验：电池电动势和内阻的测量提供了必要的技术支持。（二）新知内容分析电路中的能量转化：本章首先探讨电路中的能量转化问题，涉及电能转化为内能、机械能、化学能等多种形式的能量。学生需要理解电流做功的实质，以及电功、电功率和焦耳定律等概念，并学会应用这些概念解决实际问题。闭合电路的欧姆定律：闭合电路的欧姆定律是本章的重点内容之一。学生需要理解电源电动势、内电阻、外电阻等概念，以及它们之间的关系。通过闭合电路的欧姆定律，学生可以分析电路中的电流、电压分布，以及路端电压与负载的关系。实验：电池电动势和内阻的测量：本章还包括一个重要的实验——电池电动势和内阻的测量。学生需要掌握使用电压表、电流表测量电源电动势和内阻的方法，以及数据处理和误差分析的技能。能源与可持续发展：本章最后探讨了能源与可持续发展的关系。学生需要了解不同形式的能源及其转化方式，以及能源利用过程中存在的环境问题和可持续发展策略。这部分内容旨在培养学生的环保意识和社会责任感。（三）学生学习能力分析抽象思维能力：高中学生已经具备了一定的抽象思维能力，能够理解和运用物理概念、定律和公式解决实际问题。在理解电能和能量守恒定律等抽象概念时，学生可能仍需要教师的引导和帮助。实验操作能力：通过之前的学习，学生已经掌握了一些基本的实验操作技能。在进行电池电动势和内阻的测量等复杂实验时，学生可能仍需要教师的指导和示范，以确保实验的准确性和安全性。问题解决能力：高中学生已经具备了一定的问题解决能力，能够运用所学知识分析和解决实际问题。在解决涉及多个物理概念和定律的复杂问题时，学生可能仍需要教师的引导和启发。合作学习能力：高中学生已经具备了一定的合作学习能力，能够在小组内与同学共同完成任务。在合作学习过程中，学生可能仍需要教师的组织和协调，以确保合作学习的顺利进行。（四）学习障碍突破策略强化概念理解：针对学生在理解电能和能量守恒定律等抽象概念时可能遇到的困难，教师可以采用多种教学方法和手段来强化概念理解。例如，通过实物演示、动画模拟等方式直观展示电路中的能量转化过程；通过类比推理、归纳总结等方式帮助学生理解电功、电功率和焦耳定律等概念。提升实验技能：针对学生在进行电池电动势和内阻的测量等复杂实验时可能遇到的困难，教师可以加强实验指导和示范，帮助学生掌握实验技能和数据处理方法。教师还可以鼓励学生多进行实验练习和自主探究，以提升实验能力和创新能力。培养问题解决能力：针对学生在解决涉及多个物理概念和定律的复杂问题时可能遇到的困难，教师可以采用问题引导、案例分析等方式培养学生的问题解决能力。例如，通过设计一系列具有层次性和递进性的问题链，引导学生逐步深入思考和解决问题；通过分析实际生活中的物理问题案例，帮助学生将所学知识应用于实际情境中。加强合作学习：针对学生在合作学习过程中可能遇到的困难，教师可以加强组织和协调，确保合作学习的顺利进行。例如，通过明确小组合作任务和目标、合理分配小组成员角色和责任、提供必要的指导和支持等方式促进小组合作学习的有效开展。教师还可以鼓励学生积极参与小组讨论和交流活动，以培养他们的沟通能力和团队协作精神。利用信息技术手段：针对传统教学手段可能存在的不足和局限性，教师可以充分利用信息技术手段来辅助教学和学习。例如，通过多媒体课件、在线学习平台等方式提供丰富的教学资源和学习材料；通过虚拟实验室、仿真软件等方式模拟真实实验环境和过程；通过在线测评系统、智能辅导系统等方式及时反馈学生学习情况和提供个性化辅导。这些信息技术手段的应用将有助于激发学生的学习兴趣和积极性，提高他们的学习效果和自主学习能力。针对2019人教版高中物理必修第三册《第十二章电能能量守恒定律》的教学内容，我们需要从已知内容分析、新知内容分析、学生学习能力分析以及学习障碍突破策略四个方面进行详细的学情分析，并制定相应的教学计划和教学策略以确保教学效果的最大化。四、大主题或大概念设计本大单元的教学设计围绕《第十二章电能能量守恒定律》展开，旨在通过一系列教学活动，引导学生深入理解电能与能量守恒定律的基本概念，掌握电路中的能量转化规律，探究闭合电路的欧姆定律，以及通过实验测量电池的电动势和内阻，进一步探讨能源与可持续发展的关系。大主题设计为“探索电能与能量守恒：从电路到可持续发展”，通过四个子课题的学习，帮助学生构建完整的电能与能量观念，提升科学思维和科学探究能力，培养科学态度和社会责任感。五、大单元目标叙写（一）物理观念电能与能量守恒：学生能够理解电能是能量的一种形式，理解能量守恒定律在电路中的应用，即电路中电能与其他形式能量（如内能、机械能等）之间的转化是守恒的。电路中的能量转化：学生能够掌握电流做功的实质，理解电能转化为其他形式能量的过程，如电能转化为内能（焦耳热）、机械能等，并能通过实例分析电路中的能量转化情况。闭合电路的欧姆定律：学生能够理解闭合电路中电动势、内阻、外电阻及电流之间的关系，掌握闭合电路的欧姆定律，并能运用该定律分析电路问题。能源与可持续发展：学生能够了解不同能源的分类和特点，理解能源利用过程中能量转化的方向性和不可逆性，认识能源消耗对环境的影响，形成可持续发展的能源观念。（二）科学思维模型建构：学生能够通过建立电路模型，如串并联电路模型、闭合电路模型等，理解电路中的能量转化和电流分配规律。科学推理：学生能够运用能量守恒定律和闭合电路的欧姆定律进行推理，分析电路中的能量转化和电流变化问题，预测电路行为。批判性思维：学生能够评估不同能源利用方式的优缺点，对能源可持续发展问题提出质疑和创新性见解。（三）科学探究问题提出：学生能够基于电路实验和能源利用实例，提出与电能转化、闭合电路欧姆定律及能源可持续发展相关的问题。实验设计：学生能够设计实验方案，测量电池的电动势和内阻，探究电路中能量转化的规律，以及不同能源利用方式的效率。数据收集与分析：学生能够熟练使用实验器材，准确收集实验数据，并运用图表法、平均法等方法处理数据，得出实验结论。交流与反思：学生能够以口头或书面形式交流实验过程和结果，反思实验设计的合理性和实验操作的准确性，提出改进建议。（四）科学态度与责任科学本质：学生能够认识到物理学是一门基于实验和观察的科学，理解科学探索过程中的不确定性和局限性。科学态度：学生能够保持对科学的好奇心和求知欲，实事求是，勇于质疑，不迷信权威，尊重实验结果和事实。社会责任：学生能够认识到能源利用对环境的影响，树立节约能源、保护环境的意识，形成可持续发展的生活方式和社会责任感。六、大单元教学重点电路中的能量转化：重点讲解电流做功的实质，电能转化为其他形式能量的过程，以及焦耳定律的应用。通过实验和实例分析，帮助学生理解电路中能量转化的规律。闭合电路的欧姆定律：重点讲解电动势、内阻、外电阻及电流之间的关系，推导闭合电路的欧姆定律，并通过例题和习题练习，帮助学生掌握该定律的应用。实验：电池电动势和内阻的测量：重点介绍实验原理、实验步骤和数据处理方法，引导学生通过实验测量电池的电动势和内阻，培养实验设计和数据分析能力。能源与可持续发展：重点讲解不同能源的分类和特点，分析能源利用过程中能量转化的方向性和不可逆性，探讨能源可持续发展的策略和途径。七、大单元教学难点电路中的能量转化理解：学生可能难以理解电流做功的实质和电能转化为其他形式能量的过程，需要通过实验和实例分析，帮助学生建立直观的物理图像。闭合电路的欧姆定律应用：学生可能难以将闭合电路的欧姆定律应用于复杂的电路问题中，需要通过例题和习题练习，帮助学生掌握该定律的应用技巧。实验设计与数据分析：学生可能缺乏实验设计和数据分析的经验，需要通过教师的指导和示范，逐步培养学生的实验设计和数据分析能力。能源可持续发展观念的形成：学生可能难以将能源利用与环境保护、可持续发展联系起来，需要通过案例分析、讨论和交流等活动，引导学生认识能源可持续发展的重要性，形成可持续发展的能源观念。八、大单元整体教学思路一、引言针对2019人教版高中物理必修第三册《第十二章电能能量守恒定律》的教学内容，本大单元的教学思路旨在通过四个课时的教学活动，系统、全面地引导学生深入理解电路中的能量转化、闭合电路的欧姆定律、实验测量电池电动势和内阻以及能源与可持续发展的相关知识。本教学思路将紧密围绕《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，着重培养学生的物理观念、科学思维、科学探究能力和科学态度与责任感，为学生的终身学习和科学素养的提升奠定坚实基础。二、教学目标设定（一）物理观念电能转化的基本原理：学生能够理解电能如何转化为其他形式的能（如内能、机械能、化学能），掌握电功和电功率的概念，并能用电功和电功率的计算公式（W=UIt，P=UI）进行定量计算。闭合电路的欧姆定律：学生能够理解闭合电路的基本概念，掌握闭合电路的欧姆定律（I=E/(R+r)），理解电源电动势、内阻和外电阻之间的关系，并能运用闭合电路的欧姆定律分析电路中的电流、电压和电阻的关系。能源的分类和利用：学生能够认识能源的分类（化石能源、可再生能源等）和能源利用的现状，理解能量守恒定律和能量转化的方向性，认识到节约能源和保护环境的重要性。路端电压与负载的关系：学生能够理解路端电压与负载的关系，掌握路端电压的计算公式（U=E-Ir），并能分析负载变化对路端电压的影响。（二）科学思维物理模型的建构：学生能够建立电能转化和闭合电路的物理模型，理解模型在物理学研究中的作用，能够通过建构物理模型来研究实际问题。科学推理与论证：学生能够运用闭合电路的欧姆定律等物理规律进行科学推理和论证，解决电路中的电流、电压和电阻的计算问题，以及分析电路中的能量转化过程。批判性思维：学生能够质疑和评估不同的能源利用方案，提出改进意见，展现出批判性思维的能力。例如，对新能源汽车的发展前景进行评估，提出改进能源利用的建议。问题解决能力：学生能够运用物理知识和科学方法解决实际问题，如设计并实施测量电池电动势和内阻的实验，掌握实验的基本步骤和操作方法。（三）科学探究实验设计与操作：学生能够设计并实施测量电池电动势和内阻的实验，掌握实验的基本步骤和操作方法，包括实验目的、原理、器材准备、实验步骤、数据收集和处理等。数据分析与处理：学生能够收集和分析实验数据，绘制U-I图像，通过图像求解电池的电动势和内阻，并讨论误差来源和改进措施。科学探究方法：学生能够掌握科学探究的基本方法，如观察、实验、推理和验证等，并能在日常生活中应用这些方法解决问题。例如，通过观察和分析生活中的能源利用现象，提出节约能源的建议。科学探究能力：通过科学探究活动，学生能够培养提出问题、作出假设、设计实验、收集证据、得出结论和进行交流的能力，提升科学探究的综合素养。（四）科学态度与责任实事求是的科学态度：学生能够保持实事求是的科学态度，尊重实验数据，不伪造或篡改实验结果，能够客观、准确地记录和分析实验数据。环境保护意识：学生能够认识到能源消耗和环境污染的问题，树立环境保护意识，积极参与节能减排活动，如提出日常生活中节约能源和减少污染的建议。社会责任感：学生能够关注能源与可持续发展的问题，积极参与相关社会实践活动，为社会的可持续发展贡献自己的力量。例如，参与社区的节能减排宣传活动，提高公众的环保意识。科学伦理与道德规范：学生能够理解科学研究的伦理与道德规范，遵守科学研究的诚信原则，不抄袭、不剽窃他人的研究成果，保持学术诚信。三、具体教学实施步骤第1课时：电路中的能量转化引入新课（5分钟）通过生活实例（如电灯、电视、电热水壶等）引入电能转化的话题，激发学生的学习兴趣。提问：这些用电器中的能量是怎样转化的？引导学生思考并讨论。讲授新知（30分钟）讲解电能转化为其他形式能的基本原理，重点介绍电流做功的实质。通过图示和实例，讲解电功的计算公式W=UIt和电功率的计算公式P=UI。引入焦耳定律，讲解电流通过导体产生的热量与电流、电阻和时间的关系，即Q=I²Rt。通过例题巩固学生对电能转化和焦耳定律的理解。案例分析（10分钟）分析电动机工作中的能量转化，引导学生理解电动机消耗的电功率、输出的机械功率以及内部损耗的热功率之间的关系。通过图示和计算，展示电动机能量转化的具体过程。课堂练习（10分钟）发放练习题，要求学生独立完成并讨论答案。教师巡视指导，及时解答学生的疑问。课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容，强调电能转化的基本原理和焦耳定律的重要性。布置课后作业，要求学生预习闭合电路的欧姆定律。第2课时：闭合电路的欧姆定律复习旧知（5分钟）回顾电流、电压和电阻的基本概念，以及部分电路的欧姆定律。提问：什么是部分电路的欧姆定律？如何应用它计算电路中的电流？讲授新知（30分钟）引入闭合电路的概念，讲解电源内部非静电力的作用。通过图示和推导，讲解电动势的定义和单位，以及闭合电路的欧姆定律I=E/(R+r)。分析路端电压与负载的关系，推导路端电压的公式U=E-Ir。通过例题巩固学生对闭合电路欧姆定律的理解。实验演示（10分钟）通过实验演示闭合电路中电流、电压和电阻的关系，帮助学生直观理解闭合电路的欧姆定律。引导学生观察实验现象，记录实验数据。课堂讨论（10分钟）讨论闭合电路在实际生活中的应用，如汽车电瓶、手电筒等。提问：你能举出哪些闭合电路的应用实例？它们是如何工作的？课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容，强调闭合电路的欧姆定律和路端电压与负载的关系。布置课后作业，要求学生预习实验：电池电动势和内阻的测量。第3课时：实验：电池电动势和内阻的测量实验准备（10分钟）介绍实验目的、原理和所需器材，强调实验安全注意事项。引导学生熟悉实验电路图和操作步骤。实验步骤（25分钟）按照实验电路图连接电路，测量不同电流下的路端电压。记录实验数据，注意数据的准确性和完整性。引导学生观察实验现象，思考实验原理。数据分析（15分钟）引导学生收集和分析实验数据，绘制U-I图像。通过U-I图像求解电池的电动势和内阻，讨论误差来源和改进措施。提问：你从实验数据中发现了什么规律？如何解释这些规律？实验报告（10分钟）要求学生撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据和结论。引导学生总结实验过程，反思实验中的不足和改进措施。课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容，强调实验测量电池电动势和内阻的重要性和方法。布置课后作业，要求学生预习能源与可持续发展。第4课时：能源与可持续发展引入新课（5分钟）通过能源危机和环境污染的实例，引入能源与可持续发展的话题。提问：你知道哪些能源危机和环境污染的实例？它们对人类社会有什么影响？讲授新知（30分钟）介绍能源的分类（化石能源、可再生能源等）和能源利用的现状。讲解能量守恒定律和能量转化的方向性，强调节约能源和保护环境的重要性。介绍我国能源开发的成就和未来的发展方向，包括太阳能、风能、核能等可再生能源的利用。分析汽车能源消耗和尾气污染的问题，讨论新能源汽车的发展前景。案例分析（10分钟）通过图示和数据，展示新能源汽车的节能和环保优势。讨论新能源汽车在实际应用中的挑战和解决方案。课堂讨论（10分钟）引导学生讨论如何在日常生活中节约能源和保护环境，提出可行的建议。提问：你能想出哪些节约能源和保护环境的方法？它们在实际生活中可行吗？课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容，强调能源与可持续发展的重要性和紧迫性。布置课后作业，要求学生撰写一篇关于能源与可持续发展的短文，提出自己的看法和建议。五、教学反思与改进在教学实施过程中，教师应注重观察学生的学习状态和反馈，及时调整教学策略和方法。通过课后作业、课堂练习和实验报告等方式，了解学生对知识的掌握情况，针对存在的问题进行个别辅导或集体讲解。同时，教师还应不断反思自己的教学过程和方法，总结教学经验和教训。通过参加教学研讨、观摩优秀教学案例等方式，不断提升自己的教学水平和专业素养。在未来的教学中，教师可以进一步探索信息技术与物理教学的深度融合，利用多媒体教学资源和数字实验平台，丰富教学手段和方法，提高教学效果和学生的学习兴趣。还可以加强与学生之间的互动和交流，引导学生主动参与教学活动，培养学生的自主学习能力和创新精神。通过本次大单元的教学设计与实践，旨在全面提升学生的物理学科核心素养，为学生的终身学习和科学素养的提升奠定坚实基础。九、学业评价一、教学目标设定根据《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合2019人教版高中物理必修第三册《第十二章电能能量守恒定律》的教学内容，本章节的教学目标旨在全面提升学生的物理学科核心素养，具体包括物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任四个方面。通过本章节的学习，学生应能够：物理观念：理解电能与其他形式能量（如机械能、内能、化学能等）之间的转化关系，掌握电路中的能量转化过程。理解闭合电路欧姆定律，掌握电动势、内阻、外电阻等概念，并能运用闭合电路欧姆定律分析电路问题。了解能源的分类，理解可再生能源与不可再生能源的区别，以及能源利用与可持续发展的关系。科学思维：通过实验探究和理论推导，培养学生的科学推理能力和模型建构能力。引导学生运用守恒观念分析物理问题，体会自然界中能量转化的方向性和不可逆性。培养学生的批判性思维，能够对不同的能源利用方案进行评价和比较。科学探究：掌握基本的电学实验技能，如测量电源电动势和内阻的方法。能够设计并实施简单的科学探究实验，分析实验数据，得出科学结论。学会运用科学方法解决实际问题，提高科学探究能力。科学态度与责任：培养学生的实事求是的科学态度，尊重实验数据，不迷信权威。增强学生的环保意识和社会责任感，理解能源利用对环境的影响，倡导可持续发展的生活方式。鼓励学生关注科技前沿，了解物理学在能源领域的应用和发展。二、学习目标设定基于上述教学目标，本章节的学习目标具体设定如下：物理观念：学生能够解释电能是如何在电路中转化为其他形式能量的，如电动机将电能转化为机械能，电热水器将电能转化为内能等。学生能够运用闭合电路欧姆定律计算电路中的电流、电压和功率，解决简单的电路问题。学生能够区分可再生能源与不可再生能源，理解能源利用对可持续发展的重要性。科学思维：学生能够通过实验观察和数据分析，理解能量守恒定律在电路中的应用，体会能量转化的方向性和不可逆性。学生能够运用模型建构的方法，将复杂的电路问题简化为简单的物理模型进行分析。学生能够运用批判性思维，对不同的能源利用方案进行评价，提出改进建议。科学探究：学生能够掌握测量电源电动势和内阻的实验方法，包括使用电压表、电流表和滑动变阻器等实验器材。学生能够设计并实施简单的科学探究实验，如探究不同负载下电源电动势和内阻的变化规律。学生能够分析实验数据，运用科学方法得出科学结论，并撰写实验报告。科学态度与责任：学生能够培养实事求是的科学态度，尊重实验数据，不盲目跟风或迷信权威。学生能够增强环保意识和社会责任感，理解能源利用对环境的影响，倡导节能减排的生活方式。学生能够关注科技前沿，了解物理学在能源领域的应用和发展，激发对科学的兴趣和热爱。三、评价目标设定为了全面评价学生在本章节的学习成果，评价目标将从物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任四个方面进行设定：物理观念评价：评价指标：学生能否准确解释电能与其他形式能量之间的转化关系；能否运用闭合电路欧姆定律解决简单的电路问题；能否区分可再生能源与不可再生能源，并理解其对社会可持续发展的意义。评价方式：通过课堂问答、书面作业和单元测试等方式进行评价。例如，在课堂上提问学生关于电能转化的实例；在书面作业中要求学生运用闭合电路欧姆定律计算电路参数；在单元测试中设置关于能源分类和可持续发展的选择题或简答题。科学思维评价：评价指标：学生能否通过实验观察和数据分析，理解能量守恒定律在电路中的应用；能否运用模型建构的方法分析复杂的电路问题；能否运用批判性思维评价不同的能源利用方案。评价方式：通过实验报告、小组讨论和案例分析等方式进行评价。例如，要求学生撰写关于测量电源电动势和内阻的实验报告，分析实验数据和误差来源；在小组讨论中要求学生就某个能源利用方案提出改进建议；在案例分析中要求学生评价不同能源技术的优缺点。科学探究评价：评价指标：学生能否掌握基本的电学实验技能；能否设计并实施简单的科学探究实验；能否分析实验数据并得出科学结论。评价方式：通过实验操作、实验报告和科学探究项目等方式进行评价。例如，在实验课上观察学生的实验操作过程；要求学生提交关于测量电源电动势和内阻的实验报告；设置科学探究项目，要求学生设计实验方案、收集数据并撰写研究报告。科学态度与责任评价：评价指标：学生能否培养实事求是的科学态度；能否增强环保意识和社会责任感；能否关注科技前沿并了解物理学在能源领域的应用和发展。评价方式：通过课堂表现、小组讨论和课外活动等方式进行评价。例如，在课堂上观察学生的发言和讨论情况，评估其科学态度和价值观；在小组讨论中要求学生就某个环保议题发表看法；组织课外活动如参观科技馆或参加环保志愿者活动，评估学生的社会责任感和实践能力。四、具体评价方案课堂问答与讨论：目的：评估学生对物理观念的理解和掌握情况，以及科学思维的培养情况。实施方式：在课堂上设置与教学内容相关的问题，鼓励学生积极发言和讨论。教师根据学生的回答情况给予及时反馈和评价。示例：问题1：请解释电能是如何在电动机中转化为机械能的？问题2：请运用闭合电路欧姆定律计算电路中电流的大小？问题3：请评价太阳能和风能作为可再生能源的优缺点？书面作业与单元测试：目的：评估学生对物理观念的掌握情况和科学思维的培养情况。实施方式：布置与教学内容相关的书面作业和单元测试，要求学生按时完成并提交。教师根据学生的作业和测试成绩给予评分和评价。示例：作业1：请运用闭合电路欧姆定律计算电路中电压和功率的大小，并解释计算结果。作业2：请撰写一篇关于能源分类和可持续发展的短文，阐述你对能源问题的看法和建议。单元测试：设置关于电能转化、闭合电路欧姆定律和能源可持续发展的选择题、填空题和简答题。实验操作与报告：目的：评估学生的科学探究能力和科学态度与责任。实施方式：在实验课上设置与教学内容相关的实验项目，要求学生进行实验操作并撰写实验报告。教师根据学生的实验操作过程和实验报告给予评分和评价。示例：实验项目：测量电源电动势和内阻。实验要求：学生需使用电压表、电流表和滑动变阻器等实验器材进行实验操作，记录实验数据并计算电源电动势和内阻。实验结束后需撰写实验报告，分析实验数据和误差来源。小组讨论与案例分析：目的：评估学生的科学思维、科学探究和科学态度与责任。实施方式：组织学生进行小组讨论和案例分析活动，要求学生就某个议题或案例发表看法并提出改进建议。教师根据学生的讨论情况和提出的建议给予评价。示例：小组讨论：请就某个能源利用方案提出改进建议，并阐述理由。案例分析：请分析某个能源技术的优缺点，并提出未来发展方向。科学探究项目：目的：全面评估学生的科学探究能力、科学思维、科学态度与责任。实施方式：设置科学探究项目，要求学生自主选择研究课题、设计实验方案、收集数据并撰写研究报告。教师根据学生的研究过程和研究报告给予评分和评价。示例：探究项目：研究不同负载下电源电动势和内阻的变化规律。研究要求：学生需自主选择实验器材和测量方法，设计实验方案并进行实验操作。实验结束后需收集数据并进行分析处理，撰写研究报告并展示研究成果。课外活动与社会实践：目的：评估学生的科学态度与责任和社会实践能力。实施方式：组织学生参加课外活动和社会实践活动，如参观科技馆、参加环保志愿者活动等。教师根据学生的参与情况和表现给予评价。示例：活动1：参观科技馆并了解物理学在能源领域的应用和发展。活动2：参加环保志愿者活动并宣传节能减排的生活方式。通过上述学业评价方案的实施，可以全面评估学生在本章节的学习成果和物理学科核心素养的培养情况。也可以为教师提供及时反馈和改进教学的依据，促进教学质量的不断提升。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路针对2019人教版高中物理必修第三册《第十二章电能能量守恒定律》的教学内容，本大单元的实施思路旨在通过四个课时的教学活动，引导学生深入理解电路中的能量转化、闭合电路的欧姆定律、实验测量电池电动势和内阻以及能源与可持续发展的相关知识，培养学生的物理观念、科学思维、科学探究能力和科学态度与责任感。以下是详细的实施思路：第1课时：电路中的能量转化引入新课：通过生活实例（如电灯、电视、电热水壶等）引入电能转化的话题，激发学生的学习兴趣。讲授新知：讲解电能转化为其他形式能（如内能、机械能、化学能）的基本原理，重点介绍电流做功的实质和电功、电功率的概念。通过图示和实例，帮助学生理解电功的计算公式W=UIt和电功率的计算公式P=UI。引入焦耳定律，讲解电流通过导体产生的热量与电流、电阻和时间的关系，即Q=I²Rt。案例分析：分析电动机工作中的能量转化，引导学生理解电动机消耗的电功率、输出的机械功率以及内部损耗的热功率之间的关系。课堂练习：通过例题和练习题，巩固学生对电能转化和焦耳定律的理解。第2课时：闭合电路的欧姆定律复习旧知：回顾电流、电压和电阻的基本概念，以及部分电路的欧姆定律。讲授新知：引入闭合电路的概念，讲解电源内部非静电力的作用，以及电动势的定义和单位。推导闭合电路的欧姆定律，即I=E/(R+r)，解释电源电动势、内阻和外电阻之间的关系。分析路端电压与负载的关系，推导路端电压的公式U=E-Ir。实验演示：通过实验演示闭合电路中电流、电压和电阻的关系，帮助学生直观理解闭合电路的欧姆定律。课堂讨论：讨论闭合电路在实际生活中的应用，如汽车电瓶、手电筒等。第3课时：实验：电池电动势和内阻的测量实验准备：介绍实验目的、原理和所需器材，强调实验安全注意事项。实验步骤：按照实验电路图连接电路，测量不同电流下的路端电压。记录实验数据，绘制U-I图像。通过U-I图像求解电池的电动势和内阻。数据分析：引导学生分析实验数据，讨论误差来源和改进措施。实验报告：要求学生撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据和结论。第4课时：能源与可持续发展引入新课：通过能源危机和环境污染的实例，引入能源与可持续发展的话题。讲授新知：介绍能源的分类（化石能源、可再生能源等）和能源利用的现状。讲解能量守恒定律和能量转化的方向性，强调节约能源和保护环境的重要性。介绍我国能源开发的成就和未来的发展方向。案例分析：分析汽车能源消耗和尾气污染的问题，讨论新能源汽车的发展前景。课堂讨论：引导学生讨论如何在日常生活中节约能源和保护环境，提出可行的建议。二、教学目标设定（一）物理观念理解电能转化的基本原理：学生能够理解电能如何转化为其他形式的能（如内能、机械能、化学能），并能用电功和电功率的概念进行描述和计算。掌握闭合电路的欧姆定律：学生能够理解闭合电路的基本概念，掌握闭合电路的欧姆定律，并能用其分析电路中的电流、电压和电阻的关系。认识能源的分类和利用：学生能够认识能源的分类（化石能源、可再生能源等）和能源利用的现状，理解能量守恒定律和能量转化的方向性。（二）科学思维建立物理模型：学生能够建立电能转化和闭合电路的物理模型，理解模型在物理学研究中的作用。运用物理规律解决问题：学生能够运用闭合电路的欧姆定律等物理规律解决实际问题，如计算电路中的电流、电压和电阻等。批判性思维：学生能够质疑和评估不同的能源利用方案，提出改进意见，展现批判性思维。（三）科学探究实验设计与操作：学生能够设计并实施测量电池电动势和内阻的实验，掌握实验的基本步骤和操作方法。数据分析与处理：学生能够收集和分析实验数据，绘制U-I图像，求解电池的电动势和内阻，并讨论误差来源和改进措施。科学探究方法：学生能够掌握科学探究的基本方法，如观察、实验、推理和验证等，并能在日常生活中应用这些方法解决问题。（四）科学态度与责任实事求是的科学态度：学生能够保持实事求是的科学态度，尊重实验数据，不伪造或篡改实验结果。环境保护意识：学生能够认识到能源消耗和环境污染的问题，树立环境保护意识，积极参与节能减排活动。社会责任感：学生能够关注能源与可持续发展的问题，积极参与相关社会实践活动，为社会的可持续发展贡献自己的力量。三、教学结构图++|第十二章电能||能量守恒定律|++|v++|第1课时|++|电路中的能量转化|++|-电能转化原理||-电功和电功率||-焦耳定律||-电动机能量转化分析|++|v++|第2课时|++|闭合电路的欧姆定律|++|-闭合电路概念||-电动势定义和单位||-闭合电路欧姆定律推导||-路端电压与负载关系||-实验演示|++|v++|第3课时|++|实验：电池电动势和内阻的测量|++|-实验目的和原理||-实验步骤和器材||-数据收集和分析||-U-I图像绘制和求解||-实验报告撰写|++|v++|第4课时|++|能源与可持续发展|++|-能源分类和利用现状||-能量守恒定律和方向性||-我国能源开发成就和未来方向||-汽车能源消耗和尾气污染分析||-日常生活中节约能源和环保建议|++四、具体教学实施步骤第1课时：电路中的能量转化引入新课（5分钟）通过生活实例引入电能转化的话题，如电灯、电视、电热水壶等。提问：这些用电器中的能量是怎样转化的？引导学生思考并讨论。讲授新知（30分钟）讲解电能转化为其他形式能的基本原理，重点介绍电流做功的实质。通过图示和实例，讲解电功的计算公式W=UIt和电功率的计算公式P=UI。引入焦耳定律，讲解电流通过导体产生的热量与电流、电阻和时间的关系，即Q=I²Rt。通过例题巩固学生对电能转化和焦耳定律的理解。案例分析（10分钟）分析电动机工作中的能量转化，引导学生理解电动机消耗的电功率、输出的机械功率以及内部损耗的热功率之间的关系。通过图示和计算，展示电动机能量转化的具体过程。课堂练习（10分钟）发放练习题，要求学生独立完成并讨论答案。教师巡视指导，及时解答学生的疑问。课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容，强调电能转化的基本原理和焦耳定律的重要性。布置课后作业，要求学生预习闭合电路的欧姆定律。第2课时：闭合电路的欧姆定律复习旧知（5分钟）回顾电流、电压和电阻的基本概念，以及部分电路的欧姆定律。提问：什么是部分电路的欧姆定律？如何应用它计算电路中的电流？讲授新知（30分钟）引入闭合电路的概念，讲解电源内部非静电力的作用。通过图示和推导，讲解电动势的定义和单位，以及闭合电路的欧姆定律I=E/(R+r)。分析路端电压与负载的关系，推导路端电压的公式U=E-Ir。通过例题巩固学生对闭合电路欧姆定律的理解。实验演示（10分钟）通过实验演示闭合电路中电流、电压和电阻的关系，帮助学生直观理解闭合电路的欧姆定律。引导学生观察实验现象，记录实验数据。课堂讨论（10分钟）讨论闭合电路在实际生活中的应用，如汽车电瓶、手电筒等。提问：你能举出哪些闭合电路的应用实例？它们是如何工作的？课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容，强调闭合电路的欧姆定律和路端电压与负载的关系。布置课后作业，要求学生预习实验：电池电动势和内阻的测量。第3课时：实验：电池电动势和内阻的测量实验准备（10分钟）介绍实验目的、原理和所需器材，强调实验安全注意事项。引导学生熟悉实验电路图和操作步骤。实验步骤（25分钟）按照实验电路图连接电路，测量不同电流下的路端电压。记录实验数据，注意数据的准确性和完整性。引导学生观察实验现象，思考实验原理。数据分析（15分钟）引导学生收集和分析实验数据，绘制U-I图像。通过U-I图像求解电池的电动势和内阻，讨论误差来源和改进措施。提问：你从实验数据中发现了什么规律？如何解释这些规律？实验报告（10分钟）要求学生撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据和结论。引导学生总结实验过程，反思实验中的不足和改进措施。课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容，强调实验测量电池电动势和内阻的重要性和方法。布置课后作业，要求学生预习能源与可持续发展。第4课时：能源与可持续发展引入新课（5分钟）通过能源危机和环境污染的实例，引入能源与可持续发展的话题。提问：你知道哪些能源危机和环境污染的实例？它们对人类社会有什么影响？讲授新知（30分钟）介绍能源的分类（化石能源、可再生能源等）和能源利用的现状。讲解能量守恒定律和能量转化的方向性，强调节约能源和保护环境的重要性。介绍我国能源开发的成就和未来的发展方向，包括太阳能、风能、核能等可再生能源的利用。案例分析（10分钟）分析汽车能源消耗和尾气污染的问题，讨论新能源汽车的发展前景。通过图示和数据，展示新能源汽车的节能和环保优势。课堂讨论（10分钟）引导学生讨论如何在日常生活中节约能源和保护环境，提出可行的建议。提问：你能想出哪些节约能源和保护环境的方法？它们在实际生活中可行吗？课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容，强调能源与可持续发展的重要性和紧迫性。布置课后作业，要求学生撰写一篇关于能源与可持续发展的短文，提出自己的看法和建议。通过以上四个课时的教学活动，学生将全面掌握《第十二章电能能量守恒定律》的教学内容，培养物理观念、科学思维、科学探究能力和科学态度与责任感，为后续的物理学习打下坚实的基础。十一、大情境、大任务创设一、引言在《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》的指导下，针对2019人教版高中物理必修第三册《第十二章电能能量守恒定律》的教学内容，我们精心设计了一个大情境与大任务。本章内容旨在通过四个课时的学习，引导学生深入理解电路中的能量转化、闭合电路的欧姆定律、实验测量电池电动势和内阻以及能源与可持续发展的相关知识，培养学生的物理观念、科学思维、科学探究能力和科学态度与责任感。以下是对大情境、大任务的详细创设。二、大情境设计（一）情境背景随着科技的飞速发展，能源问题日益成为全球关注的焦点。电能作为现代社会最重要的能源形式之一，其产生、传输、利用和节约都与我们的生活息息相关。本章节将带领学生进入一个充满探索与挑战的电能世界，从电能的转化到电路的基本规律，再到能源的可持续发展，让学生全面认识电能及其重要性。（二）情境构建假设学生身处一个现代化的智慧城市中，这个城市充满了高科技元素，如智能电网、电动汽车、太阳能光伏板等。学生将扮演城市能源规划师的角色，负责规划和管理城市的电能使用，确保城市的能源供应既高效又环保。在这个大情境下，学生将面临一系列与电能相关的实际问题，需要通过学习本章内容来找到解决方案。三、大任务创设（一）任务目标物理观念：理解电能转化的基本原理，掌握电能与其他形式能（如内能、机械能、化学能）之间的转化关系。掌握闭合电路的欧姆定律，理解电源电动势、内阻和外电阻之间的关系。认识能源的分类和利用现状，理解能量守恒定律和能量转化的方向性。科学思维：建立电能转化和闭合电路的物理模型，理解模型在物理学研究中的作用。运用闭合电路的欧姆定律等物理规律解决实际问题，如计算电路中的电流、电压和电阻等。批判性思考不同能源利用方案的优缺点，提出改进意见。科学探究：设计并实施测量电池电动势和内阻的实验，掌握实验的基本步骤和操作方法。收集和分析实验数据，绘制U-I图像，求解电池的电动势和内阻，并讨论误差来源和改进措施。掌握科学探究的基本方法，如观察、实验、推理和验证等，并能在日常生活中应用这些方法解决问题。科学态度与责任：保持实事求是的科学态度，尊重实验数据，不伪造或篡改实验结果。认识到能源消耗和环境污染的问题，树立环境保护意识，积极参与节能减排活动。关注能源与可持续发展的问题，积极参与相关社会实践活动，为社会的可持续发展贡献自己的力量。（二）任务内容1.任务一：电路中的能量转化情境导入：在智慧城市中，各种用电设备（如电灯、电视、电动汽车等）都在不断地消耗电能。电能并不是凭空产生的，它是从其他形式的能转化而来的。请学生思考并讨论这些用电设备中的能量是怎样转化的。任务活动：活动一：讲解电能转化为其他形式能的基本原理，重点介绍电流做功的实质和电功、电功率的概念。通过图示和实例，帮助学生理解电功的计算公式W=UIt和电功率的计算公式P=UI。活动二：引入焦耳定律，讲解电流通过导体产生的热量与电流、电阻和时间的关系，即Q=I²Rt。通过例题巩固学生对电能转化和焦耳定律的理解。活动三：分析电动机工作中的能量转化，引导学生理解电动机消耗的电功率、输出的机械功率以及内部损耗的热功率之间的关系。通过图示和计算，展示电动机能量转化的具体过程。成果展示：学生需要完成一份关于电路中能量转化的报告，包括电能转化为其他形式能的基本原理、焦耳定律的应用以及电动机能量转化的分析等内容。2.任务二：闭合电路的欧姆定律情境导入：在智慧城市中，电力系统的稳定运行至关重要。为了确保电能的稳定供应，我们需要深入理解闭合电路的基本规律。请学生思考并讨论闭合电路中电流、电压和电阻之间的关系。任务活动：活动一：复习电流、电压和电阻的基本概念，以及部分电路的欧姆定律。活动二：引入闭合电路的概念，讲解电源内部非静电力的作用，以及电动势的定义和单位。推导闭合电路的欧姆定律，即I=E/(R+r)，解释电源电动势、内阻和外电阻之间的关系。活动三：分析路端电压与负载的关系，推导路端电压的公式U=E-Ir。通过实验演示闭合电路中电流、电压和电阻的关系，帮助学生直观理解闭合电路的欧姆定律。活动四：讨论闭合电路在实际生活中的应用，如汽车电瓶、手电筒等。引导学生思考如何运用闭合电路的欧姆定律解决实际问题。成果展示：学生需要完成一份关于闭合电路欧姆定律的报告，包括闭合电路的概念、电动势的定义和单位、闭合电路欧姆定律的推导以及路端电压与负载关系的分析等内容。学生还需要设计一个运用闭合电路欧姆定律解决实际问题的案例。3.任务三：实验：电池电动势和内阻的测量情境导入：在智慧城市中，电池作为重要的能源储存设备，其性能的好坏直接影响到用电设备的正常运行。为了准确评估电池的性能，我们需要测量电池的电动势和内阻。请学生思考并讨论如何设计并实施这个实验。任务活动：活动一：介绍实验目的、原理和所需器材，强调实验安全注意事项。引导学生熟悉实验电路图和操作步骤。活动二：按照实验电路图连接电路，测量不同电流下的路端电压。记录实验数据，注意数据的准确性和完整性。活动三：引导学生收集和分析实验数据，绘制U-I图像。通过U-I图像求解电池的电动势和内阻，讨论误差来源和改进措施。活动四：要求学生撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据和结论。引导学生总结实验过程，反思实验中的不足和改进措施。成果展示：学生需要提交一份完整的实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据和结论等内容。学生还需要通过PPT或视频等形式展示实验过程和结果，与同学们分享实验心得和体会。4.任务四：能源与可持续发展情境导入：随着人口的增长和经济的发展，能源需求不断增加，能源危机和环境污染问题日益严峻。为了实现城市的可持续发展，我们需要积极探索新能源和节能技术。请学生思考并讨论如何在日常生活中节约能源和保护环境。任务活动：活动一：介绍能源的分类（化石能源、可再生能源等）和能源利用的现状。讲解能量守恒定律和能量转化的方向性，强调节约能源和保护环境的重要性。活动二：介绍我国能源开发的成就和未来的发展方向，包括太阳能、风能、核能等可再生能源的利用。通过案例分析，展示新能源的节能和环保优势。活动三：分析汽车能源消耗和尾气污染的问题，讨论新能源汽车的发展前景。引导学生思考如何在日常生活中选择环保的出行方式。活动四：组织学生进行小组讨论，提出节约能源和保护环境的具体建议。鼓励学生将所学知识应用到实际生活中，为城市的可持续发展贡献自己的力量。成果展示：学生需要完成一份关于能源与可持续发展的报告，包括能源的分类和利用现状、能量守恒定律和能量转化的方向性、我国能源开发的成就和未来方向以及节约能源和保护环境的具体建议等内容。学生还需要通过演讲或海报等形式展示自己的研究成果，与同学们分享自己的观点和想法。四、教学实施与评价（一）教学实施情境导入：在每节课开始时，通过创设与课程内容相关的情境，激发学生的学习兴趣和探究欲望。任务活动：根据大任务的设计，将课程内容分解为若干个具体的任务活动。通过讲解、演示、实验、讨论等多种教学方式，引导学生积极参与任务活动，掌握所学知识。成果展示：鼓励学生通过报告、PPT、视频、演讲等多种形式展示自己的学习成果。通过成果展示，检验学生的学习效果，培养学生的表达能力和自信心。反思总结：在每节课结束时，组织学生进行反思总结。引导学生回顾本节课的学习内容，总结自己的学习收获和不足之处。鼓励学生对课程内容提出自己的疑问和建议，促进师生之间的交流和互动。（二）教学评价过程性评价：通过观察学生在任务活动中的表现，及时给予肯定和鼓励。记录学生在课堂上的参与度、合作情况、创新思维等方面的表现，作为评价学生学习效果的重要依据。结果性评价：通过学生的成果展示和作业完成情况，评价学生对课程内容的掌握程度和应用能力。根据评价标准，对学生的作业和成果进行打分和点评，指出学生的优点和不足之处，提出改进建议。自我评价与同伴评价：鼓励学生进行自我评价和同伴评价。通过自我评价，让学生反思自己的学习过程和学习效果；通过同伴评价，促进学生之间的相互学习和交流，培养学生的合作精神和团队意识。五、结语通过本次大情境、大任务的创设与实施，学生将全面掌握《第十二章电能能量守恒定律》的教学内容，培养物理观念、科学思维、科学探究能力和科学态度与责任感。学生还将深刻认识到能源问题的重要性和紧迫性，树立节约能源和保护环境的意识，为社会的可持续发展贡献自己的力量。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：电能能量守恒定律计划课时：4课时第1课时：电路中的能量转化第2课时：闭合电路的欧姆定律第3课时：实验：电池电动势和内阻的测量第4课时：能源与可持续发展（二）学习目标（一）物理观念第1课时：理解电能转化为其他形式能（如内能、机械能、化学能）的基本原理。掌握电功的计算公式W=UIt和电功率的计算公式P=UI。理解焦耳定律，即电流通过导体产生的热量与电流、电阻和时间的关系Q=I²Rt。能分析电动机工作中的能量转化，理解电动机消耗的电功率、输出的机械功率以及内部损耗的热功率之间的关系。第2课时：理解闭合电路的概念，掌握电动势的定义和单位。掌握闭合电路的欧姆定律I=E/(R+r)，理解电源电动势、内阻和外电阻之间的关系。理解路端电压与负载的关系，掌握路端电压的公式U=E-Ir。第3课时：理解测量电池电动势和内阻的实验原理和方法。掌握通过U-I图像求解电池的电动势和内阻的方法。第4课时：了解能源的分类（化石能源、可再生能源等）和能源利用的现状。理解能量守恒定律和能量转化的方向性，认识节约能源和保护环境的重要性。了解我国能源开发的成就和未来的发展方向。（二）科学思维第1课时：能够建立电能转化和电动机能量转化的物理模型。能够运用电功、电功率和焦耳定律等物理规律解决实际问题。能够质疑和评估不同的电能转化方案，提出改进意见。第2课时：能够通过逻辑推理和实验验证闭合电路的欧姆定律。能够运用闭合电路的欧姆定律分析电路中的电流、电压和电阻的关系。能够批判性地评估不同的电源设计和应用方案。第3课时：能够设计并实施测量电池电动势和内阻的实验方案。能够运用实验数据绘制U-I图像，并通过图像求解电池的电动势和内阻。能够评估实验误差的来源，并提出改进实验方法的建议。第4课时：能够运用能量守恒定律和能量转化的方向性分析能源利用的问题。能够批判性地评估不同的能源利用方案，提出节能和环保的建议。能够基于我国能源开发的成就和未来的发展方向，提出个人的见解和建议。（三）科学探究第1课时：能够通过观察和实验探究电能转化为其他形式能的过程。能够收集和分析实验数据，验证电功和电功率的计算公式。能够运用科学探究的方法分析电动机工作中的能量转化问题。第2课时：能够通过实验验证闭合电路的欧姆定律。能够运用实验数据绘制路端电压与电流的关系图像。能够基于实验数据和图像分析电源电动势、内阻和外电阻之间的关系。第3课时：能够设计并实施测量电池电动势和内阻的实验方案。能够熟练地使用实验器材进行实验，记录实验数据。能够运用实验数据绘制U-I图像，并通过图像求解电池的电动势和内阻。第4课时：能够通过案例分析探究能源利用的问题。能够收集和分析关于我国能源开发和利用的数据和资料。能够运用科学探究的方法提出节能和环保的建议。（四）科学态度与责任第1课时：保持实事求是的科学态度，尊重实验数据和事实。树立节约能源和保护环境的意识，认识到电能转化过程中的能量损耗问题。积极参与课堂讨论，提出自己对电能转化和电动机能量转化的见解。第2课时：保持严谨认真的科学态度，认真进行实验操作和数据处理。认识到电源设计和应用中的实际问题，提出改进意见。积极参与课堂讨论，分享自己对闭合电路欧姆定律的理解和应用。第3课时：保持实事求是的科学态度，认真记录和分析实验数据。认识到实验误差的来源和影响，提出减小误差的方法。积极参与实验报告的撰写和交流，分享自己的实验经验和体会。第4课时：树立环境保护和可持续发展的意识，认识到能源利用中的环境问题。积极参与课堂讨论，提出自己对节能和环保的建议。关注我国能源开发的成就和未来的发展方向，为可持续发展贡献自己的力量。（三）评价任务第1课时：评价学生是否理解电能转化为其他形式能的基本原理。通过课堂练习和例题，评价学生是否掌握电功和电功率的计算公式。通过案例分析，评价学生是否理解电动机工作中的能量转化过程。第2课时：通过课堂问答和小组讨论，评价学生是否理解闭合电路的概念和欧姆定律。通过实验演示，评价学生是否掌握路端电压与负载的关系。通过课后作业，评价学生是否能够运用闭合电路的欧姆定律分析电路问题。第3课时：通过实验操作和数据记录，评价学生是否掌握测量电池电动势和内阻的实验方法。通过U-I图像的绘制和分析，评价学生是否能够求解电池的电动势和内阻。通过实验报告的撰写和交流，评价学生是否认真对待实验数据和结果。第4课时：通过课堂讨论和案例分析，评价学生是否理解能源的分类和利用现状。通过课后作业和短文撰写，评价学生是否理解能量守恒定律和能量转化的方向性。通过课堂表现和交流分享，评价学生是否具有环境保护和可持续发展的意识。（四）学习过程第1课时：电路中的能量转化引入新课（5分钟）通过生活实例（如电灯、电视、电热水壶等）引入电能转化的话题，激发学生的学习兴趣。提问：这些用电器中的能量是怎样转化的？引导学生思考并讨论。讲授新知（30分钟）讲解电能转化为其他形式能的基本原理，重点介绍电流做功的实质。通过图示和实例，讲解电功的计算公式W=UIt和电功率的计算公式P=UI。引入焦耳定律，讲解电流通过导体产生的热量与电流、电阻和时间的关系，即Q=I²Rt。通过例题巩固学生对电能转化和焦耳定律的理解。案例分析（10分钟）分析电动机工作中的能量转化，引导学生理解电动机消耗的电功率、输出的机械功率以及内部损耗的热功率之间的关系。通过图示和计算，展示电动机能量转化的具体过程。课堂练习（10分钟）发放练习题，要求学生独立完成并讨论答案。教师巡视指导，及时解答学生的疑问。课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容，强调电能转化的基本原理和焦耳定律的重要性。布置课后作业，要求学生预习闭合电路的欧姆定律。第2课时：闭合电路的欧姆定律复习旧知（5分钟）回顾电流、电压和电阻的基本概念，以及部分电路的欧姆定律。提问：什么是部分电路的欧姆定律？如何应用它计算电路中的电流？讲授新知（30分钟）引入闭合电路的概念，讲解电源内部非静电力的作用。通过图示和推导，讲解电动势的定义和单位，以及闭合电路的欧姆定律I=E/(R+r)。分析路端电压与负载的关系，推导路端电压的公式U=E-Ir。通过例题巩固学生对闭合电路欧姆定律的理解。实验演示（10分钟）通过实验演示闭合电路中电流、电压和电阻的关系，帮助学生直观理解闭合电路的欧姆定律。引导学生观察实验现象，记录实验数据。课堂讨论（10分钟）讨论闭合电路在实际生活中的应用，如汽车电瓶、手电筒等。提问：你能举出哪些闭合电路的应用实例？它们是如何工作的？课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容，强调闭合电路的欧姆定律和路端电压与负载的关系。布置课后作业，要求学生预习实验：电池电动势和内阻的测量。第3课时：实验：电池电动势和内阻的测量实验准备（10分钟）介绍实验目的、原理和所需器材，强调实验安全注意事项。引导学生熟悉实验电路图和操作步骤。实验步骤（25分钟）按照实验电路图连接电路，测量不同电流下的路端电压。记录实验数据，注意数据的准确性和完整性。引导学生观察实验现象，思考实验原理。数据分析（15分钟）引导学生收集和分析实验数据，绘制U-I图像。通过U-I图像求解电池的电动势和内阻，讨论误差来源和改进措施。提问：你从实验数据中发现了什么规律？如何解释这些规律？实验报告（10分钟）要求学生撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据和结论。引导学生总结实验过程，反思实验中的不足和改进措施。课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容，强调实验测量电池电动势和内阻的重要性和方法。布置课后作业，要求学生预习能源与可持续发展。第4课时：能源与可持续发展引入新课（5分钟）通过能源危机和环境污染的实例，引入能源与可持续发展的话题。提问：你知道哪些能源危机和环境污染的实例？它们对人类社会有什么影响？讲授新知（30分钟）介绍能源的分类（化石能源、可再生能源等）和能源利用的现状。讲解能量守恒定律和能量转化的方向性，强调节约能源和保护环境的重要性。介绍我国能源开发的成就和未来的发展方向，包括太阳能、风能、核能等可再生能源的利用。案例分析（10分钟）分析汽车能源消耗和尾气污染的问题，讨论新能源汽车的发展前景。通过图示和数据，展示新能源汽车的节能和环保优势。课堂讨论（10分钟）引导学生讨论如何在日常生活中节约能源和保护环境，提出可行的建议。提问：你能想出哪些节约能源和保护环境的方法？它们在实际生活中可行吗？课堂小结（5分钟）总结本节课的主要内容，强调能源与可持续发展的重要性和紧迫性。布置课后作业，要求学生撰写一篇关于能源与可持续发展的短文，提出自己的看法和建议。（五）作业与检测第1课时作业练习题：计算一个100W的灯泡在正常工作1小时内消耗的电能。一个电动机在额定电压下工作，其电功率为500W，机械功率为450W，求电动机的热功率。预习作业：预习闭合电路的欧姆定律，理解电动势和闭合电路的概念。第2课时作业练习题：一个电源的电动势为12V，内阻为1Ω，外电阻为11Ω，求电路中的电流和路端电压。当外电阻变化时，路端电压如何变化？请说明理由。实验准备：预习实验：电池电动势和内阻的测量，熟悉实验器材和操作步骤。第3课时作业实验报告：撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、数据和结论。分析实验误差的来源，并提出改进措施。思考题：如何通过U-I图像求解电池的电动势和内阻？实验中的哪些因素可能影响测量结果的准确性？第4课时作业短文撰写：撰写一篇关于能源与可持续发展的短文，提出自己的看法和建议。结合实际生活中的例子，讨论如何在日常生活中节约能源和保护环境。复习题：复习本节课的主要内容，包括能源的分类、能量守恒定律和可持续发展等知识点。（六）学后反思第1课时学后反思学生在本节课中是否理解了电能转化为其他形式能的基本原理？学生是否掌握了电功和电功率的计算公式，并能够熟练应用？学生在案例分析中是否理解了电动机工作中的能量转化过程？教师在教学过程中是否存在不足之处？如何改进？第2课时学后反思学生是否理解了闭合电路的概念和欧姆定律？学生是否能够通过实验演示直观理解闭合电路的欧姆定律？学生在课堂讨论中是否积极参与，提出了有见地的观点？教师如何进一步激发学生的学习兴趣和探究欲望？第3课时学后反思学生是否掌握了测量电池电动势和内阻的实验方法？学生是否能够通过实验数据绘制U-I图像，并求解电池的电动势和内阻？学生在实验报告中是否认真分析了实验误差的来源，并提出了改进措施？教师如何进一步提高学生的实验操作技能和数据分析能力？第4课时学后反思学生是否理解了能源的分类和利用现状？学生是否认识到了能源利用中的环境问题，并树立了可持续发展的意识？学生在课堂讨论中是否提出了切实可行的节能和环保建议？教师如何进一步拓宽学生的视野，引导学生关注全球能源和环境问题？。十三、学科实践与跨学科学习设计一、引言在《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》的指导下，针对2019人教版高中物理必修第三册《第十二章电能能量守恒定律》的教学内容，本设计旨在通过学科实践与跨学科学习的方式，全面培养学生的物理观念、科学思维、科学探究能力和科学态度与责任感。本章内容涵盖了电路中的能量转化、闭合电路的欧姆定律、实验测量电池电动势和内阻以及能源与可持续发展等多个方面，通过跨学科的学习活动，将物理学知识与其他学科知识相融合，促进学生综合素养的提升。二、教学目标物理观念学生能够理解电能与其他形式能量（如内能、机械能、化学能）之间的转化关系，掌握电功、电功率和焦耳定律的基本概念和应用。学生能够掌握闭合电路欧姆定律，理解电源电动势、内阻和外电阻之间的关系，以及路端电压与负载的关系。学生能够认识能源的分类和利用现状，理解能量守恒定律和能量转化的方向性，形成初步的能源观和可持续发展意识。科学思维学生能够通过物理模型建构和科学推理，分析电路中的能量转化过程和闭合电路中的电流、电压和电阻关系。学生能够运用物理规律解决实际问题，如计算电路中的电流、电压、电阻和电功率等。学生能够运用批判性思维，质疑和评估不同的能源利用方案，提出改进意见。科学探究学生能够设计并实施测量电池电动势和内阻的实验，掌握实验的基本步骤和操作方法。学生能够收集和分析实验数据，绘制U-I图像