12.1 电路中的能量转化 教学设计 人教版（2019）高中物理必修第三册（表格式）.doc

121电路中的能量转化教学设计课题121电路中的能量转化学科物理年级教材分析电路中的能量转化这节课所涉及的能量观点是研究电学问题和其他物理问题的重要方法这节课我们用能量守恒定律推导出电功以及电功率的表达式根据能量守恒定律推导出焦耳定律和电路中热功率的表达式通过思考与讨论得到电流在对电动机做功的过程中有关能量的转化问题并且通过进一步讨论得到纯电阻电路和非纯电阻电路的区别与联系从而能够解决实际电路中有关能量转化的问题本节课不但是物理知识的传授课更是物理方法和思想的渗透课在教学中应该充分联系实际以便巩固和加深对基本知识的理解掌握解决实际电路中的有关能量转化问题的方法学情分析学生在初中已经接触过焦耳定律的内容为本节课的学习创造了一定基础但高中阶段将从静电力做功及能量转化和守恒等角度来研究电路中能量转化的问题这对学生的学习提出了更高的要求并且本节从能量转化的角度理解电功和电热区分纯电阻电路和非纯电阻电路能通过生活实例认识电流的热效应通过学习使学生对能量的转化有进一步的了解教学目标与核心素养一教学目标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二核心素养物理观念通过推导电功公式和焦耳定律培养学生用能量观点研究问题的观念科学思维通过从能量转化和守恒的角度来研究电路中能量转化的问题培养学生从多角度思考问题的能力科学探究通过充分联系实际的探究理解电功和电热的本质科学态度与责任通过本节内容的学习使学生体会能量转化与守恒思想增强理论联系实际的习惯和意识重点电功电功率的概念公式焦耳定律电热功率的概念公式难点电功率和热功率的区别和联系教学过程环节教师活动学生活动设计意图导入新课一学习目标展示1理解电功和电功率的概念知道电流做功的实质2理解电热和电热功率关注焦耳定律在生产生活中的应用3从能量转化和守恒的角度理解电功和电热的区别二情景引入现代生活中到处可见用电设备和用电器例如电灯电视了解本节课学习目标学生有目的的学习电热水壶电动汽车等那么你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗观察图片认真思考为引入课题做铺垫讲授新课自学感知一电功和电功率1电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的2电流做功的实质导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功结果电荷的电势能减少其他形式的能增加3静电力的功电流在一段电路中所做的功等于电路两端的电压U电路中的电流I通电时间t三者的乘积即WUIt4电功率1定义电流在一段电路中所做的功与通电时间之比2定义式PWt3电功率表达式PUI4单位电功的单位是焦耳J电功率的单位是瓦特W二焦耳定律1焦耳定律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即QI2Rt2热功率电流通过导体发热的功率P热I2R三电路中的能量转化1电动机工作时能量转化关系电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能还有一部分转化为内能2功率关系P电P机P损而P电UIP热I2R若忽略电动机转子与轴承的摩擦和空气阻力的能量损失则有P损P热故UIP机I2R3电池充电时能量转化关系电能转化为化学能和内能学生阅读课文认真研究然后填空对填不出的空重新看书理解并与同桌讨论把读书自学的机会还给学生锻炼学生的逻辑思维能力探究解惑探究一纯电阻电路和非纯电阻电路的比较两种电路比较内容纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件只能把电能转化为内能除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器欧姆定律是否适用欧姆定律适用I119828119825欧姆定律不适用UIR或I能量转化电流做功电能全部转化为内能电流做功电能除转化为内能外还要转化为其他形式的能元件举例电阻电炉丝白炽灯电动机电解槽等例1规格为220V36W的排气扇线圈电阻为40求1接上220V的电压后排气扇转化为机械能的功率和发热的功率2如果接上220V的电源后扇叶被卡住不能转动求电动机消耗的功率和发热的功率解析1排气扇在220V的电压下正常工作时的电流为I11987511988036220A016A发热功率为P热I2R016240W1W转化为机械能的功率为P机PP热36W1W35W2扇叶被卡住不能转动后电动机成为纯电阻用电器电流做功全部转化为热能此时电动机中电流为I11988011987722040A55A电动机消耗的功率即电功率等于热功率P电P热UI22055W1210W答案135W1W21210W1210W规律总结电动机电路的分析与计算学生理解后记忆学生思考讨论并回答学生独立完成解题过程帮助学生透彻理解规律的实质让学生理解实际情形下所学知识是如何应用的探究二电功电热电功率热功率的比较物理量比较项电功电热电功率热功率意义电流通过导体静电力做的功表示消耗电能的多少电流通过导体产生的热表示消耗的电能之中有多少转化为内能描述了单位时间内消耗电能的多少描述了单位时间内消耗的电能之中有多少转化为内能表达式非纯电阻电路WqUIUtQI2RtP119934119957IUP119928119957I2RWQPP纯电阻电路WqUIUtI2Rt119932120784119929t即WQPIUI2R119932120784119929即PP例2多选下列关于电功电功率和焦耳定律的说法正确的是A电功率越大电流做功越快电路中产生的焦耳热一定越多BWIUt适用于任何电路而WI2Rt119932120784119929t只适用于纯电阻电路C在非纯电阻电路中IUI2RD焦耳热QI2Rt适用于任何电路答案BCD解析电功率公式P119934119957表示电功率越大电流做功越快对于一段电路有PIUI119927119932焦耳热Q119927119932120784Rt可见Q与PUt都有关所以P越大Q不一定越大A错WIUt是电功的定义式适用于任何电路而I119932119929只适用于纯电阻电路B正确在非纯电阻电路中电流做的功焦耳热其他形式的能所以WQ即IUI2RC正确QI2Rt是焦耳热的定义式适用于任何电路D正确例3有一个电风扇标有220V50W某电动机线圈的电阻为04把它接入220V的电路中以下几种计算时间t内产生热量的方法中正确的是AQ119932120784119929tBQPtCQ119927119932120784RtD以上三种方法均正确解析通过电风扇的电流为I119927119932因为电风扇不是纯电阻电路所以其焦耳热为Q119927119932120784Rt而不应该是Q119932120784119929t或QPtC正确探究三串并联电路中电功率与电阻有什么关系在教师的引导下学生分析学生思考讨论并在教师的引导下回答学生练习锻炼学生的分析能力教师引导下的讨论注重学生的讨论过程淡化探究的结果给学生成1串联电路各部分电路电流I相同根据PI2R各电阻上的电功率与电阻成正比2并联电路各支路电压相同根据P119932120784119929各支路电阻上的电功率与电阻成反比3总功率无论是串联电路还是并联电路电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和即P总P1P2Pn例4有额定电压都是110V额定功率PA100WPB40W的电灯两盏若接在电压是220V的电路上两盏电灯均能正常发光那么电路中消耗功率最小的电路是解析若要两灯均正常发光亦即每灯的电压均为110V对A电路因为RARB所以UAUB即UB110VB灯将被烧坏对B电路UBU并B灯将被烧坏对C电路RA可能等于B灯与变阻器并联后的电阻所以UA可能等于UB等于110V两灯可能正常发光且电路消耗总功率为200W对D电路变阻器电阻可能等于两灯并联后总电阻可能有UAUBU并110V两灯可能正常发光且电路中消耗总功率为280W综上可知C正确功的喜悦强化所学知识的应用课堂小结梳理自己本节所学知识根据学生表述查漏补缺板书121电路中的能量转化一电功和电功率1电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的2电流做功的实质导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功3静电力的功WUIt4电功率1定义2定义式PWt3电功率表达式PUI4单位瓦特二焦耳定律1焦耳定律QI2Rt2热功率P热I2R三电路中的能量转化1电动机工作时能量转化关系2功率关系P电P机P损P损P热故UIP机I2R3电池充电时能量转化关系电能转化为化学能和内能教学反思