2.5 焦耳定律 教学设计 -2023-2024学年高二上学期物理人教版选修3-1

教学 课题 高中物理人教版选修3-1第二章第5节 焦耳定律 教材 分析 焦耳定律是高二物理人教版选修3-1第二章第五节的内容，是电学中重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，本节在电学中的地位举足轻重。这一节的内容在实际中有广泛而重要的运用，不但是学习后续知识的基础，而且是学习电功的基础。所以，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，掌握实际问题中的原理 学情 分析 知识基础 学生在初中已经接触过焦耳定律的内容，为本节课的学习打下了一定的基础，但高中阶段将从电场力做功及能量转化和守恒等角度来研究焦耳定律，这对学生的学习提出了更高的要求 心理特点 学生在初中阶段也学过焦耳定律，但是实验总结出来的经验，即实验归纳。那是因为初中阶段的学生逻辑思维能力较差，对知识的理解更多的是依靠直观感受。但到了高中阶段，学生逻辑思维能力以及抽象概括能力都较强，因此可通过逻辑推理来获取新的知识 可能出现的问题 学生难以认识电流做功和电流通过导体产生热量之间的区别和联系，从而乱套用公式 教学 目标 物理观念 1.理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。 2.了解实际功率和额定功率。 科学思维 1.了解电功和电热的关系。 2.知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。 3.能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。 科学探究 1.通过探究“电流通过导体产生的热量跟那些因素有关”初步培养学生发现、研究、解 决问题的能力。  2.通过教学培养学生运用焦耳定律解决一些简单实际问题的能力。 情感态度与价值观 1.通过经历科学探究的过程，使学生认识实验对人们获取科学理论的重要价值。 2.通过对所学知识的应用，体会物理知识来源于生活，服务于社会的理念。 重点 难点 教学重点：1.电功、电功率的概念、公式。 2.焦耳定律、电热功率的概念、公式 教学难点：电功率和热功率的区别和联系。 教法 学法 教学方法：问题驱动法、演示法、问答法 学习方法：讨论法、合作学习法 教学 流程 教师活动 学生活动 设计意图 引 入 新 课 【创设情境，导入新课】 用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况 用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因 素有关呢？我们首先学习关于电功和电功率的知识。 学生思考回答 （1）电灯把电能转化成内能和光能； （2）电炉把电能转化成内能；  （3）电动机把电能转化成机械能等等 根据学生的认知水平，从已有知识入手， 逐步引导，使其建立信心。 新 课 讲 授 1、 电功和电功率 (多媒体打出画面) 一段导体长为L，横截面积为S，电阻为R，在导体两端加上电压U，通过导体的电流为I。 (1) 结合此模型说出电流做功实质上是怎样的？ (2) 利用学过的知识，推导一下经过时间t，电流做的功。 请同学们思考下列问题  （1）电场力的功的定义式是什么?  （2）电流的定义式是什么? 教师引导回忆 这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。 对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W＝qU，在导体中形成电流，且q＝It，所以W＝qU＝IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。 1.电功  (1) 定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。  (2) 表达式：W＝IUt。 引导学生总结单位 (3) 单位：焦耳(J) 1 J＝1 V·A·s 电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是kW·h. 1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J (4) 适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。  (5) 注意：电功等于电路中电能的减少， 2.电功率 教师引导：在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同。 在相同时间里，电流通过电力机车的电动机与通过电风扇的电动机所做的功 比较电流做功不仅有多少，而且还有快慢，如何描述电流做功的快慢呢? 学生思考回答 电流做功的实质是电路中电场力对定向移动的电荷做功。 学生可能无从下手。可通过问题引导学生思考并推导出公式来。 学生讨论回答 （1）第一章里学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为UAB，则电场力做功为W＝qUAB   （2）电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q＝It。电流