《焦耳定律》名师教案.docVIP

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5《焦耳定律》教学设计

浙江省杭州学军中学

李友兴

一、核心素养

通过《焦耳定律》的学习过程，培养学生的质疑思维、批判思维、创新思维能力。并培养学生的节能、环保的意识和在运用所学知识解决实际问题的过程中培养用电安全意识。

二、教学目标

1、物理观念

（1）从能量转化和守恒的观点理解电流做功的微观本质、推导电功和电功率的表达式；

（2）从能量转化和守恒的观点解决电能利用的实际问题、推导焦耳定律和热功率的表达式。

2、科学思维

（1）建立电荷在导体中运动的微观模型研究电流做功、理解电流做功的实质；

（2）通过分析、推理，建立电路模型（纯电阻电路与非纯电阻电路）研究电功和电热的关系，寻找电能转化的规律。

3、实验探究

（1）通过对小型直流电动机的输入电压、输入电流的测量，探究流过电动机的电流、电动机消耗功率随输入电压的变化规律；

（2）通过突然制动低速运转的电动机实验，探究流过电动机的电流变化，分析电风扇运转不畅时可能会导致起火的原因。

三、学情分析

1、教学内容分析

本课选自人教版高中物理选修3-1第二章《恒定电流》的第五节，主要研究电能的转化和利用。电能的利用问题是生活中常见的问题，家用电器是生活中非常重要、学生比较熟悉的电器，这一节教学内容与学生的日常生活紧密联系。本节教学内容的电功、电功率、电热、热功率、电功和电热的关系等知识及其发现过程，是后续学习闭合电路相关知识、分析与解决闭合电路中电能转化问题的基础，也是后续学习《电磁感应》中有关电路问题的基础。

从内容上看，初中已经学习过电功、电功率、电热、热功率的计算表达式。高中物理主要从能量转化的观点来研究电流所做的功、理解电流做功的微观本质，即电流所做的功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。通过实例分析，从能量转化和守恒的观点推导焦耳定律（计算电热）的表达式及热功率的计算表达式，进一步得出纯电阻电路、非纯电阻电路的能量转化规律。

从方法层面看，本节课主要通过实验探究、逻辑推理的方法发现物理知识，让学生参与并体验知识的发现过程、获得发现知识的方法，实验探究、建立理想化模型，是这节课发现知识的主要研究方法。

2、学情分析

本节课的授课对象是高二年级的学生，初中时已经学习了简单电路的知识，电功、电功率、电热、热功率的计算表达式已经掌握，需要提升的是：从电流做功的微观本质来理解、分析、推导电功和电功率的计算表达式，从能量转化和守恒的观点来理解、分析、推导电热和热功率的计算表达式，在获取这些知识的过程中理解纯电阻电路、非纯电阻电路的物理意义及电能利用和转化的规律。

四、教学重难点

1、教学重点

（1）推导电功、电功率的计算表达式

（2）发现焦耳定律的过程和方法

（3）发现纯电阻电路、非纯电阻电路中能量转化的规律

2、教学难点

发现知识的过程中理解纯电阻电路、非纯电阻电路的区别

五、器材硬件软件

直流电动机（TELESKY12V1.05A）一台、直流稳压电源（宏盛305BF30V5A）一个、自制风扇叶片一架、朗威数字化信息系统实验室（DISLab）、电压传感器、电流传感器、实时数据采集器、电建、导线若干

六、教学设计思想

1、整体设计思路：问题情景导学、师生共同探究。

用电风扇起火的视频设置情景、激疑引趣（运转不畅的电风扇为什么会起火？），导入新课；让学生列举家里的用电器（从生活走向物理），从能量转化的视角分析共同特征，都是能量转化器（电能转化为其它形式的能）；能量转化的途径是电流做功，分析电流做功的微观本质，找到电功和电功率的计算表达式。

通过生活中的实例--电动机，测量它的输入功率实验中“意外”发现：电动机不转时等效为定值电阻（理想模型），从能量转化的视角推导焦耳定律的表达式及热功率的计算表达式，建立电路模型（纯电阻电路、非纯电阻电路），理解两种电路中的电功与电热的关系，寻找能量转化的规律。

通过实验发现，高速运转的电动机由于发生机械故障,突然停止转动,流过电动机的电流将明显变大，电动机的线圈可能会烧毁，有可能会起火。这与课题引入的视频引发的疑问遥相呼应。

获得知识及其发现过程和方法后，设计两个应用：求电动机的输出功率、设计照明电路，将所学的知识用于解决实际问题（从物理回归生活）。

整体设计体现“从生活走向物理从物理回归生活”的设计理念。

2、因时间紧、教学内容丰富，采用师生合作、共同探究的教学方式，确保学生参与实验探究的深度、广度，实验数据实时显示。由于教学环境中没有终端处理器，实验数据的处理交由一个小组用计算器处理，提高实验探究