2019版人教版高中物理必修 电路中的能量转化 教案 教学设计.docVIP

PAGE PAGE 8 12.1电路中的能量转化 一、教材分析 本节课所涉及的能量观点，研究的是电路中的能量转化的方式和遵从的规律。用能量守恒定律推导出电功以及电功率的表达式，并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辨析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。 二、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；但高中阶段将从做功及能量转化角度来研究电路中能量转化和守恒的问题，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。 三、教学目标 （一）物理观念 1.能通过生活实例，认识电流的热效应； 2.通过学习使学生对能量的转化有进一步的了解。 （二）科学思维 1.理解能量守恒定律率在电路中的表现形式，理解焦耳定律的内容，并利用能量守恒定律和焦耳定律分析解决电路中的能量转化问题。 （三）科学探究 1.通过理论探究，寻找电流做功和能量转化规律。 2.探究纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化上的区别和联系。 （四）科学态度与责任 1.认识到能量的转化和转移虽然遵循能量守恒定律，但我们依然要注意节能。 2.能量守恒是自然界一条普遍的使用的规律。 四、教学重点 1.电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。 五、教学难点 1.电功率和热功率的区别和联系。。 2.电功的公式推导。 3.纯电阻和非纯电阻电路的能量装化分析。 由问题导入， 由问题导入，引发认知冲突，激发学习兴趣 利用能量守恒定律， 利用能量守恒定律，并利用之前的知识，推导电功、电功率的表达式 从能量角度建立电路模型，提出电流做功的概念 七、教学过程 课堂小结电动机实例 课堂小结 电动机实例分析，让学生理解非纯电阻电路的能量转化 探讨电路中电能与热能转化过程，推导焦耳定律 七、教学过程 （一）创设情境，提出问题 1.提出问题：现代生活中随处都可以看见用电设备和用电气，例如电灯，电视，电热水壶，电风扇，电动汽车等等。那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？ （二）科学探究，建立概念 1.电功表达式的推导。 如图所示，表示一段电路，电荷从左向右定向移动，他们经过这段电路所用的时间记为t，根据以学的知识，在这段时间内，通过这段电路任意横截面的电量为q=It，如果这段电路两端的电势差是u，静电力做的功就是W=qU， 由此我们可以推出电功的表达式W=UIt。 2.电功率表达式的推导。 同其他力一样，电流做功也有快慢之分，电流做功的快慢，用电功率来 表示即： 进而得到P=UI，这个公式表示电流在一段电路中做功的功率P等于这段电路两端的电压与电流的乘积。 3.焦耳定律的推导 根据能量守恒，电流通过电热水壶，电热水壶中的电热元件做功时，电能全部转化为导体的内能，电流在这段电路中做的功W等于这段电路中产生的热量Q，所以我们得到W=Q，又因为W=UIt，，由这样的三个公式，我们可以推导出 定律的内容： 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，表达式Q=I2Rt，单位：焦耳， 该定律是英国科学家焦耳于1841年发现的。焦耳定律是一个实验定律。 4.电路中的能量转化 请同学们思考这样的一个问题，如图所示，当电动机接上电源后，会带动风扇转动。这里涉及哪些功率，功率间的关系又如何？ 假设电动机消耗的功率为P电，电动机对外做功输出的功率，即机械功率为P机，另外，电动机工作时自身也有能量损失，对应的功率为P损，它们之间满足 P电==P机+P损， 这说明，由于电动机线圈有电阻，所以电能除了转化为机械能之外，确实还有一部分转化为内能，电动机的转子与轴承均有摩擦，另外还有空气阻力，但忽略这部分能量损失，只考虑线圈发热产生的能量损失，则有P损=P热 这样我们可以得到P电==P机+P热， （三）归纳总结，明确内涵 1.实践与应用 例：一台电动机，线圈的电阻是 0.4 Ω，当它两端所加的电压为 220 V 时，通过的电流是 5 A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？ 2.知识归纳 （1）输入功率：电动机的总功率．由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总＝UI. （2）输出功率：电动机做有用功的功率P出． （3）热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率 P热＝I2r. （4）功率关