第十二章 电能能量守恒定律 教学设计 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十二章电能能量守恒定律教学设计-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容分析1.本节课的主要教学内容为电势能、电势、电能能量守恒定律，涉及电势差、电势能公式、功能关系等。

2.教学内容与学生已有知识的联系：学生已掌握力学中功、能的基本概念和守恒定律，本节课将力学中的守恒定律应用于电磁学，引导学生理解电势能、电势、电能能量守恒定律。教材内容为人教版高中物理必修第三册第十二章。核心素养目标1.培养学生运用物理模型解释和解决实际问题的能力。

2.培养学生通过实验探究理解电势能、电势概念，提升科学探究素养。

3.培养学生运用能量守恒定律分析电路中能量转换，发展科学思维。

4.培养学生形成正确的科学态度，增强对物理学科的兴趣和责任感。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在进入高二物理学习之前，已经学习了基础的力学、热学知识，对功、能、能量守恒定律等概念有一定的了解。此外，学生还接触过电学的基本概念，如电流、电压等，但尚未深入探讨电势能、电势等概念。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高中生普遍对物理学科抱有较高的兴趣，尤其对与日常生活相关的物理现象感兴趣。学生的学习能力较强，能够通过课堂讲解和自主学习掌握新知识。学习风格上，部分学生偏好通过实验操作来理解物理概念，而另一部分学生则更倾向于通过逻辑推理和数学计算来解决问题。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在学习电势能、电势、电能能量守恒定律时，学生可能会遇到以下困难和挑战：首先，电势能、电势等概念较为抽象，学生可能难以直观理解；其次，能量守恒定律的应用需要较强的逻辑思维能力，学生可能难以将所学知识灵活应用于具体问题中；最后，学生在解决电路问题时，可能会因为电路复杂性和计算难度而感到困惑。教学资源-软硬件资源：物理实验器材（电压表、电流表、电阻、电源、导线等），多媒体教学设备（投影仪、电脑、屏幕等）。

-课程平台：学校内部物理教学平台，用于发布教学资料和在线作业。

-信息化资源：电学实验视频、在线电学知识讲解视频、电子版教材和习题。

-教学手段：课堂讲授、小组讨论、实验操作、问题解答、练习巩固。教学过程一、导入新课

（教师）同学们，上节课我们学习了电流和电压的基本概念，今天我们将继续探讨电学中的电势能、电势以及电能能量守恒定律。请同学们回忆一下，电流和电压在电路中是如何传递和转化的？

（学生）电流在电路中流动，电压则是推动电流流动的原因。

（教师）很好，那么在电流流动的过程中，电能是如何转化的呢？今天我们就来探究这个问题。

二、新课讲授

1.电势能

（教师）首先，我们来学习电势能的概念。在电场中，电荷所具有的能量称为电势能。电势能的大小与电荷的电量、电场强度以及电荷在电场中的位置有关。

（学生）老师，电势能的单位是什么？

（教师）电势能的单位是焦耳（J）。

（教师）接下来，我们通过一个简单的实验来观察电势能的变化。请同学们观察实验器材，并思考如何设计实验来验证电势能的变化。

（学生）我们可以使用电池、电阻和电流表组成电路，然后在电路中接入不同位置的电阻，观察电流表的变化。

（教师）很好，这是一个很好的实验设计。请同学们按照自己的设计方案进行实验，并记录实验数据。

2.电势

（教师）在电场中，电势是描述电场强度的一个物理量。电势的大小与电场强度、电势零点的选择有关。

（学生）老师，电势的单位是什么？

（教师）电势的单位是伏特（V）。

（教师）接下来，我们学习电势差的概念。电势差是电场中两点之间电势的差值。

（学生）老师，电势差有什么实际意义？

（教师）电势差可以用来描述电场力对电荷做功的能力。

3.电能能量守恒定律

（教师）在电路中，电能可以转化为其他形式的能量，如热能、光能等。在这个过程中，电能的总量保持不变，这就是电能能量守恒定律。

（学生）老师，电能能量守恒定律有什么实际应用？

（教师）电能能量守恒定律可以用来分析电路中能量的转换过程，帮助我们设计更高效的电路。

（教师）现在，请同学们结合所学知识，分析以下电路图，并计算出电路中的电流、电压和电势差。

（学生）好的，我会认真分析电路图，并计算出所需的数据。

三、课堂练习

（教师）请同学们完成以下练习题，巩固所学知识。

1.一电路中，电源电压为12V，电阻为10Ω，求电路中的电流和电势差。

2.一电路中，电源电压为5V，电阻为2Ω，电阻两端电压为3V，求电路中的电流和电势差。

3.一电路中，电源电压为9V，电阻为6Ω，电路中的电流为1A，求电路中的电势差。

（学生）我会认真完成练习题，并检查自己的答案。

四、课堂小结

（教师）今天我们学习了电势能、电势和电能能量守恒定律。请同学们总结一下，这三个概念在电路中的应用和意义。

（学生）老师，电势能、电势和电能能量守恒定律可以帮助我们分析电路中能量的转换过程，设计更高效的电路。

（教师）很好，同学们今天的表现都很出色。希望大家在课后继续复习，加强对这些概念的理解和应用。

五、布置作业

（教师）请同学们完成以下作业：

1.复习今天所学的电势能、电势和电能能量守恒定律。

2.分析以下电路图，并计算出电路中的电流、电压和电势差。

3.设计一个简单的电路，并分析电路中能量的转换过程。

（学生）好的，我会认真完成作业。教学资源拓展1.拓展资源：

-电容器的电势能与电容的关系：通过介绍电容器的电荷量、电容和电势能之间的关系，引导学生理解电容器的电势能是如何计算的。

-电路中的能量转换：探讨电路中电能如何转化为热能、光能等形式，以及这些能量转换在实际应用中的例子，如电灯、电热器等。

-电磁感应：介绍法拉第电磁感应定律，探讨变化的磁场如何产生电动势，以及电磁感应在发电机、变压器等设备中的应用。

-电路分析中的欧姆定律扩展：讨论复杂电路中的欧姆定律应用，如串并联电路中的电压、电流分配规律，以及基尔霍夫定律的应用。

-能量守恒在电路中的应用：通过实例分析，展示如何在电路中应用能量守恒定律来解释和预测电路中的能量变化。

2.拓展建议：

-阅读相关科普书籍或文章，如《电磁学的故事》、《现代物理学导论》等，以加深对电学概念的理解。

-观看物理科普视频，如“电磁学的奥秘”、“电路世界”等，通过动画和实际演示来直观理解电学原理。

-参与实验室的物理实验，通过亲手操作电路实验，加深对电学知识的实践应用。

-在网上查找相关教学资源，如教育平台上的电子教材、习题库和教学视频，进行自主学习和练习。

-参加物理竞赛或科学展览，通过与其他学生的交流和讨论，拓宽视野，激发学习兴趣。

-阅读物理学史，了解电学发展的历史，以及科学家们在电学领域的重要贡献。

-通过数学工具，如微积分，研究电路中能量的变化，探索更深入的电学理论。内容逻辑关系①电势能概念及其计算

-重点知识点：电势能、电荷量、电场强度、位置关系

-重点词句：电荷在电场中具有电势能，电势能公式E_p=qU，其中E_p为电势能，q为电荷量，U为电势。

②电势概念及其应用

-重点知识点：电势、电场强度、电势零点、电势差

-重点词句：电势是描述电场中某点的电势能大小，电势公式V=U/d，其中V为电势，U为电势差，d为两点间的距离。

③电能能量守恒定律

-重点知识点：电能守恒、能量转换、功率、能量单位

-重点词句：在电路中，电能总量保持不变，电能转换为其他形式的能量，功率公式P=UI，其中P为功率，U为电压，I为电流。课后拓展1.拓展内容：

-阅读材料：《电磁学基础》一书，由著名物理学家编写，适合高中生阅读，书中详细介绍了电势能、电势和能量守恒定律等基本概念。

-视频资源：《电磁学原理》系列视频，由知名教育机构制作，通过动画和实际演示，帮助学生直观理解电学原理。

-实验视频：《电势能与电势实验演示》，展示如何通过实验验证电势能和电势的概念，以及能量守恒定律在电路中的应用。

2.拓展要求：

-鼓励学生利用课后时间阅读《电磁学基础》一书，重点关注电势能、电势和能量守恒定律的相关章节，尝试用自己的语言总结这些概念。

-观看《电磁学原理》系列视频，特别关注电势能与电势的实验演示部分，思考实验设计原理和实验结果的意义。

-完成实验视频《电势能与电势实验演示》中的实验，记录实验数据，分析实验结果，并与课本中的理论知识进行对比。

-学生可以组成学习小组，共同讨论和解答在学习过程中遇到的问题，通过合作学习加深对电学知识的理解。

-教师可以推荐一些在线学习平台，如国家精品在线开放课程、中国大学MOOC等，让学生在线学习相关课程，拓宽知识面。

-鼓励学生撰写实验报告或学习心得，总结学习过程中的收获和体会，提高学生的写作能力和表达能力。

-对于有进一步学习兴趣的学生，可以推荐阅读《电磁学》教材的高阶章节，如电磁感应、麦克斯韦方程组等，以提升学生的学术水平。

-教师在课后可通过电子邮件、课堂提问或辅导时间等方式，为学生提供必要的指导和帮助，解答学生在学习过程中产生的疑问。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.案例教学法的应用：在讲解电势能、电势和能量守恒定律时，通过引入实际生活中的案例，如手机充电、电路故障等，让学生在实际情境中理解抽象的物理概念。

2.互动式教学：设计课堂讨论和小组合作活动，鼓励学生积极参与，通过提问、回答和讨论，提高学生的参与度和学习效果。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生对抽象概念的理解困难：部分学生对电势能、电势等概念的理解较为抽象，难以在脑海中形成直观的形象。

2.实验操作技能不足：学生在进行电学实验时，操作不够熟练，导致实验结果不准确，影响对电学知识的理解和掌握。

3.评价方式单一：目前主要依赖课堂表现和期末考试成绩来评价学生的学习成果，缺乏多元化的评价方式。

反思改进措施（三）

1.强化概念教学：通过多媒体教学手段，如动画、图片等，帮助学生建立电势能、电势等概念的形象化认知，提高对抽象概念的理解。

2.实验技能培训：定期组织实验技能培训，让学生掌握实验操作技巧，提高实验准确性和实验报告的撰写能力。

3.多元化评价方式：引入课堂表现、小组合作、实验报告、平时作业等多元化的评价方式，全面评估学生的学习成果，鼓励学生全面发展。

在教学过程中，我会注重学生的个体差异，针对不同学生的学习特点，采取差异化的教学方法。同时，加强与学生的沟通，了解他们的学习需求和困惑，及时调整教学策略。此外，我还将不断学习新的教学理念和教学方法，提升自身的教学水平，为学生提供更优质的教育资源。课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天我们学习了电势能、电势和电能能量守恒定律。首先，我们了解了电势能的概念，它是电荷在电场中由于位置不同而具有的能量，计算公式为E_p=qU。这里，E_p代表电势能，q代表电荷量，U代表电势。

接着，我们学习了电势的概念，电势是描述电场中某点的电势能大小，它与电场强度和电势零点的选择有关。电势的单位是伏特（V），电势差则是电场中两点之间电势的差值。

最后，我们探讨了电能能量守恒定律，在电路中，电能可以转化为其他形式的能量，如热能、光能等，但电能的总量保持不变。这一定律在电路分析中具有重要意义，可以帮助我们理解和预测电路中的能量变化。

当堂检测：

1.以下哪个公式用于计算电势能？（A）E_p=qU（B）E_p=qV（C）E_p=qI

2.电势的单位是什么？（A）焦耳（J）（B）伏特（V）（C）安培（A）

3.在电路中，电能可以转化为哪种形式的能量？（A）热能（B）光能（C）机械能（D）以上