12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化“教學(xué)評”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)

“教學(xué)評”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)課時(shí)設(shè)計(jì)“教學(xué)評”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)

課題人教版高中物理·必修·第三冊第十二章第1節(jié)電路中的能量轉(zhuǎn)化課型新授課?復(fù)習(xí)課□試卷講評課□其他課□授課班級授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容分析課標(biāo)要求：3.2.5理解電功、電功率及焦耳定律，能用焦耳定律解釋生產(chǎn)生活中的電熱現(xiàn)象。教材分析：《電能能量守恒定律》是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》必修課程必修3模塊中“電路及其應(yīng)用”主題下的內(nèi)容。課程標(biāo)準(zhǔn)要求為：理解電功、電功率及焦耳定律，能用焦耳定律解釋生產(chǎn)生活中的電熱現(xiàn)象?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)解讀》對課程標(biāo)準(zhǔn)的解讀為：本條目要求學(xué)生理解電功、電功率的概念和物理含義，掌握電功和電功率的計(jì)算公式。通過實(shí)驗(yàn)理解焦耳定律，能用焦耳定律計(jì)算電路中的電熱，能區(qū)分電功和電熱，能從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度理解非純電阻電路中電功和電熱的關(guān)系，提升學(xué)生用能量的觀點(diǎn)來理解、解釋物理現(xiàn)象的能力。通過分析電流熱效應(yīng)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，提升學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。本節(jié)在電場知識和能量守恒定律基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)電功和電功率、焦耳定律，在電場和電路情境下培養(yǎng)學(xué)生的能量關(guān)系。教材以“問題”引入電功率概念，利用電場知識推導(dǎo)電功表達(dá)式，利用能量守恒定律推導(dǎo)焦耳定律。通過對包含電動機(jī)的電路中的能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例分析，加深對電功和電熱等概念的理解和辨析。學(xué)情分析知識儲備：學(xué)生在初中知道電流做功的含義，了解電功率和焦耳熱的表達(dá)式。在第十章學(xué)習(xí)了電場力做功對應(yīng)電勢能的減少量。學(xué)生在必修二學(xué)習(xí)了各種能量，知道各種能量間通過力做功的途徑實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，有助于學(xué)生理解電能和其他能量間的轉(zhuǎn)化。能力基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)具備了一定的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，電路分析能力，功能關(guān)系分析能力。思維能力：中學(xué)生喜歡物理實(shí)驗(yàn)探究，對和原有認(rèn)知不同的現(xiàn)象充滿好奇，產(chǎn)生疑問。對于電動機(jī)電能轉(zhuǎn)化的教學(xué)可以通過實(shí)驗(yàn)測量電壓和電流，讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)認(rèn)識非純電阻電路。核心素養(yǎng)物理觀念：焦耳定律是能量守恒定律在電能和熱能轉(zhuǎn)換中的體現(xiàn)，能量觀念?？茖W(xué)思維：通過對電動機(jī)電路的探究，提高學(xué)生的分析論證能力，在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生歸納、總結(jié)的科學(xué)思維方法．科學(xué)探究：通過分組實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生主動觀察、分析和總結(jié)的能力．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：學(xué)生能聯(lián)系生活中的電風(fēng)扇、空調(diào)、電動機(jī)等電器設(shè)備，體會能量轉(zhuǎn)化與守恒思想，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的意識。教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件活動設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動評價(jià)任務(wù)環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課活動一：展示學(xué)習(xí)目標(biāo)(1）通過實(shí)例分析，理解電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能是通過電流做功來實(shí)現(xiàn)的，加深對功與能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的認(rèn)識。(2）通過推導(dǎo)電功公式和焦耳定律，理解電功、電功率和焦耳定律，能用焦耳定律解釋生產(chǎn)、生活中的相關(guān)現(xiàn)象。(3)從能量的轉(zhuǎn)化和守恒角度分析非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化，理解電功和電熱的區(qū)別和聯(lián)系。(4）聯(lián)系生活中的電風(fēng)扇、空調(diào)、電動機(jī)等電器設(shè)備，體會能量轉(zhuǎn)化與守恒思想，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的意識。讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，做到有的放矢；課后根據(jù)目標(biāo)，學(xué)生自我評價(jià)得失情況?；顒佣簡栴}導(dǎo)入現(xiàn)代生活中隨處都可以見到用電設(shè)備和用電器，那么，你知道這些用電器中的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的嗎？那么，你知道電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過什么做功來實(shí)現(xiàn)的嗎？出示圖片:電熱水壺出示圖片:電動機(jī)出示圖片:蓄電池觀察圖片說出能量轉(zhuǎn)化學(xué)生能否回憶初中知識回答問題環(huán)節(jié)二：新課教學(xué)活動一：電功和電功率1.電功（1）電場力(或電流)所做的功叫做電功。電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電流做功來實(shí)現(xiàn)的。（2）電流做功實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的電場力做功。自由電荷在靜電力的作用下做定向移動，結(jié)果電荷的電勢能減少，其他形式的能增加。（3）試推導(dǎo)電功的表達(dá)式問題：如圖表示一段電路，這段電路兩端的電勢差是U，電路中的電流為I，電荷從左向右定向移動，你能表示出t這段時(shí)間內(nèi)靜電力做的功嗎？解：這段時(shí)間內(nèi)通過這段電路任一截面的電荷量為q＝It靜電力做的功就是W＝Uq＝UIt①電功的定義式：W=IUt上式表示電流在一段電路中所做的功，等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I、通電時(shí)間t三者的乘積。注意：公式適用于一切電路；U、I對應(yīng)同一段電路。②單位：焦(J)千瓦時(shí)(kW·h).1kW·h＝3.6×106J③電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度。多媒體展示電流做功引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)電功的表達(dá)式閱讀教材，說出電功，電流做功實(shí)質(zhì)在教師的引導(dǎo)下推導(dǎo)電功的表達(dá)式評價(jià)學(xué)生是否具有自主閱讀能力和自學(xué)能力評價(jià)學(xué)生在推導(dǎo)過程展現(xiàn)的邏輯思維能力2.電功率（1）電流在一段電路中所做的功與通電時(shí)間之比叫作電功率，用P表示。（2）電功率公式：P＝UI電流在一段電路中做功的功率P等于這段電路兩端的電壓U與電流I的乘積。（3）單位：瓦特（W）、千瓦（kw）引導(dǎo)學(xué)生得出電功的表達(dá)式閱讀課文說出電功率公式、單位評價(jià)學(xué)生是否具有自主閱讀能力和自學(xué)能力活動二：焦耳定律思考：電流通過電熱水器中的電熱元件做功時(shí)，電路中的能量發(fā)生了怎樣轉(zhuǎn)化？電路中的電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能，所以電流在這段電路中做的功W＝UIt，等于這段電路產(chǎn)生的熱量Q。即：Q＝W=UIt（1）由歐姆定律U＝IR（2）由（1）、（2）可得熱量Q的表達(dá)式Q＝I2Rt1.焦耳定律（1）Q=I2Rt電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。這個(gè)關(guān)系式最初是由焦耳通過實(shí)驗(yàn)直接得到的，物理學(xué)中就把它叫作焦耳定律（2）單位：I—安，R—?dú)W，t—秒，Q—焦2.焦耳定律適條件：純電阻電路3.純電阻電路和非純電阻電路（1）純電阻電路：電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。例如白熾燈、電爐、電烙鐵等。（2）非純電阻電路：除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的用電器例如：電動機(jī)、電解槽、電風(fēng)扇等。4.電流發(fā)熱的功率（1）單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量:（2）公式：熱功率P等于通電導(dǎo)體中電流I的二次方與導(dǎo)體電阻R的乘積。3、單位：瓦(W)千瓦(kW)。說明（1）純電阻電路中電功等于電熱；電功率等于熱功率w=UIt=I2RtP=UI=（2）非純電阻電路中電功大于電熱；電功率大于熱功率。多媒體展示電熱水器引導(dǎo)學(xué)生得出焦耳定律及其表達(dá)式學(xué)生記憶焦耳定律，理解焦耳定律適條件評價(jià)學(xué)生能否判斷純電阻電路和非純電阻電路的區(qū)別，公式是否會錯(cuò)誤套用?；顒尤弘娐分械哪芰哭D(zhuǎn)化焦耳定律討論了電路中電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的純電阻電路的情況，如果是非純電阻電路，那么它的能量又是如何轉(zhuǎn)化的呢？出示圖片:電動機(jī)下面我們以下面我們以電動機(jī)為例，討論一下電路中的能量轉(zhuǎn)化。思考與討論1:當(dāng)電動機(jī)接上電源后，會帶動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，這里涉及哪些功率？功率間的關(guān)系又如何？思考討論2：假設(shè)有一臺電動機(jī)兩端的電壓為U，通過電動機(jī)線圈的電流為I，電動機(jī)線圈的電阻為R，你能用已知量表示出電動機(jī)消耗的電功率P電和線圈消耗的熱功率P熱嗎？思考討論3：電動機(jī)損失的內(nèi)能和線圈發(fā)熱產(chǎn)生的熱能之間有什么關(guān)系？P損與P熱之間的關(guān)系呢？多媒體展示思考討論1、2、3的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生完成討論學(xué)生閱讀課文回答思考討論1、2、3檢驗(yàn)學(xué)生對非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化是否有清晰的了解評價(jià)和關(guān)注學(xué)生的理解能力和語言表達(dá)能力環(huán)節(jié)三：例題講解例題:一臺電動機(jī)，線圈的電阻是0.4Ω，當(dāng)它兩端所加的電壓為220V時(shí)，通過的電流是5A。這臺電動機(jī)發(fā)熱的功率與對外做功的功率各是多少？多媒體展示例題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析解答在教師的引導(dǎo)下學(xué)生進(jìn)行分析解答評價(jià)學(xué)生使用已經(jīng)掌握的知識解決物理問題的能力1．下列用電器中，不是根據(jù)電流的熱效應(yīng)制成的是（）A．電熱毯B．電熨斗C．電話D．電熱水器答案：C2.一個(gè)定值電阻R，當(dāng)其兩端的電壓為U時(shí)，它在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q；當(dāng)其兩端的電壓為2U時(shí)，它在2t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為（）A．2QB．4QC．6QD．8Q答案：D3.電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅，而跟電爐連接的銅導(dǎo)線卻不太熱，原因是（）A．通過電爐絲的電流大，而導(dǎo)線電流小B．電爐絲和銅導(dǎo)線消耗的電能相同，但銅導(dǎo)線散熱快，所以不熱C．銅導(dǎo)線的電阻比電爐絲小得多，在串聯(lián)的情況下銅導(dǎo)線的發(fā)熱量小D．電爐絲的兩端電壓比銅導(dǎo)線兩端的電壓小得多答案：C4．某電阻的阻值為5Ω，通過的電流為2A，則它在10s的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為（）A．100JB．200JC．20JD．2J答案：B多媒體展示課堂練習(xí)，讓學(xué)生單獨(dú)作答學(xué)生練習(xí)，鞏固本節(jié)重點(diǎn)知識評價(jià)學(xué)生使用已經(jīng)掌握的知識解決物理問題的能力環(huán)節(jié)四：課堂小結(jié)學(xué)到了什么？引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)小組討論，總結(jié)本節(jié)課得失評價(jià)學(xué)生對本節(jié)課的掌握情況評價(jià)學(xué)生對本節(jié)課堂的歸納能力和表達(dá)能力環(huán)節(jié)五：作業(yè)設(shè)計(jì)課后練習(xí)與應(yīng)用1、2、3題指導(dǎo)學(xué)生完成練習(xí)，批改練習(xí)。按要求完成練