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文档简介
可视化视角下的电功率一、
使用教材人教版《物理》九年级全一册第十八章第二节“电功率”二、
实验器材自制可视化视角下的电功率实验探究仪(已申请专利)、照度计、电吹风、台灯、烧水壶、电风扇三、
实验创新要点实验教具创新设计借助一体化设计的探究仪——可视化视角下的电功率实验探究仪(下文简称“探究仪”),可以简单而高效地完成本节课所有的实验。它由六个部分组成,分别是:总开关、电位器(控制灯泡的亮暗)、插座、灯泡(亮度可以调节)、改装电能表(该模型可以把“电功率”、“实际电功率”抽象概念可视化)、电压电流电功率组合表(可以显示电压、电流和电功率的具体数值,能对实验进行量化设计,从数字的角度实现可视化)。图1可视化视角下的电功率探究仪(二)实验内容创新设计1.电功率演示实验改进:可视化设计教材上的演示实验需要观察铝盘的窄截面(如图2)的转动情况,实验现象不明显,学生难以观察。对该实验进行可视化设计(如图3)后,课堂现象明显,便于观察。2.实际电功率与实际电压的关系实验改进:量化设计教材上把一个“36V25W”的灯泡分别接入到24V、36V、40V的电路中,通过比较灯泡的发光情况来得出“用电器的实际电功率随着它两端的电压而改变”的结论。该实验存在四个问题:(1)灯泡的亮暗差别不大,人眼难分;(2)用灯泡的发光情况来代表实际电功率的大小,导致实际电功率与实际电压的关系不够直观;(3)设定实验数据,束缚了学生的思维;(4)需要额外的设备提供不同的电压,导致实验复杂。 借助探究仪中的电压电流电功率组合仪表,可以对实验进行量化设计,能从数据中直观地发现规律(如图4),具有以下优点:探究实验,操作简单;灯泡亮暗,现象明显;多组数据,严谨治学;分析数据,结果直观。
图4四、
实验原理1.铝盘转动的快慢表示电流做功的快慢,电功率是表示电流做功快慢的物理量,所以可以用铝盘转动速度来表示电功率的大小,将抽象的概念可视化。2.实际电功率随着实际电压和实际电流的变化而变化。3.灯泡的亮度由它的实际电功率决定。五、
实验教学目标(一)三维目标1.知识与技能(1)知道用电器的额定功率和实际功率(课标);(2)通过实验探究理解实际电压对实际功率的影响。2.过程与方法通过观察实验现象和收集数据,尝试用物理语言归纳结论。3.情感态度与价值观树立学生严谨、缜密的治学态度。(二)教学重难点1.教学重点:理解电功率的概念2.教学难点:区分额定功率和实际功率;理解实际电压对实际功率的影响六、
实验教学内容(一)演示实验:引入电功率的概念(二)创新实验:区分额定电功率与实际电功率(三)探究实验:实际电功率与实际电压的关系(四)拓展实验:白炽灯PK节能灯七、
实验教学过程图5实验教学过程(一)引入新课:电功率的概念1.学生观察:灯泡、电吹风、电风扇、烧水壶等用电器上的铭牌(如图6)。2.提出问题:铭牌上的“220V80W”、“220V1000W”代表什么含义呢?3.演示实验:把80W的灯泡和1000W的电吹风分别接入到相同电路中(如图7),学生观察电能表铝盘转动的情况。并思考:铝盘转动的快慢能表示什么?4.学生总结:表示电流做功德快慢或消耗电能的快慢,从而引出电功率的概念。图6图7(二)启发思考:区分实际电功率与额定电功率1.提出问题:调节台灯灯泡亮度的时候,灯泡的功率会改变吗?2.分组实验:设计实验方案,验证猜想3.小组展示:把灯泡接入电路中,调节电位器改变灯泡亮度,观察铝盘转动情况(如图8)。灯泡较亮时,铝盘转动得快;灯泡较暗时,铝盘转动得慢。铝盘转动速度有变化,说明电功率也在变化。4.教师总结:用电器在实际电压下工作时的功率叫做实际电功率。图8(三)建立规律:探究实际电功率与实际电压的关系1.提出问题:实际电功率与实际电压有什么关系呢?2.探究实验:调节电位器,改变灯泡的亮度,记录组合仪表中电压、电流、电功率的数值和灯泡的发光情况(如表1)表1探究实际电功率与实际电压的关系实验数据实验现象实验结论U实/VI实/AP实/W灯泡亮度138.40.27937.8最暗U实<U额时,P实<P额,灯泡较暗1600.30247.5暗182.70.32458.4较暗220.10.35929.9正常发光U实=U额时,P实=P额,灯泡正常发光226.80.36582.6最亮U实>U额时,P实>P额,灯泡发强光3.学生总结:(1)纵向分析发现:实际电功率和灯泡的亮度都随着实际电流和实际电压的改变而改变;(2)横向分析可以直观地得到实际电功率与实际电压的关系:U实<U额时,P实<P额,灯泡较暗;U实=U额时,P实=P额,灯泡正常发光;U实>U额时,P实>P额,灯泡发强光。(3)整体分析可得:对于同一个灯泡,亮度由实际电功率决定!(四)学以致用:白炽灯PK节能灯1.提出问题:把A、B两个不同的灯泡都接到220V的电路中(如图9),谁更亮?2.分组实验:借助工具(照度计)设计实验,验证猜想(如图10)3.学生分享:把A、B两个不同的灯泡分别接入到探究仪,调节电位器,使电压为220V,用照度计测量灯泡的亮度。4.学生总结:实验发现B灯更亮,说明节能灯具有体积小、节能环保、显色好等优点。图9图10八、
实验效果评价(一)课堂效果抽象概念可视化设计,突出教学重点。对实验进行量化设计,突破教学难点。探究仪一体化设计,能简单高而效地完成本节课所有的实验,体现高效课堂的理念。自我评价本节课遵循新课程理念,以可视化为出发点,在教具设计、内容设计和实验设计上都有创新
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