13.1 电能和电功 教学设计 2023-2024学年北师大版物理九年级全一册

第一节 电能和电功 一、教学目标 1.知道电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程.初步具有“功是能量变化的量度”的思想. 2.通过实验探究,知道电流做功与电流、电压、通电时间有关,知道电功的公式及单位. 3.知道电能表是测量电功的仪器.会读电能表,了解家庭用电的情况.通过查电能表计算电费,培养节约用电的意识. 4.通过实验探究电流做功与哪些因素有关,培养科学探究能力,严谨的科研态度,进一步学习控制变量法,体会转换的思想. 5.通过网络或其他渠道查找我国各种电站的资料,培养获取信息的能力和归纳能力,了解我国的电力发展,激发学生的爱国主义情操. 二、教学内容分析 电能和电功 教科书从生活中的电饭煲、电风扇、白炽灯引入电能的概念,贴近学生的生活,让学生通过身边熟悉的生活现象认识物理概念,体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念.教科书先介绍“电能”,再引入“电功”,这是因为学生在日常生活中接触得更多的是能量的概念而非功的概念,能量是比功更基本的概念,从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质. 电流概念本身就比较抽象,电流做功就更加抽象,因此教学中一定要重视学生生活经验的作用,从感性认识出发,经过逻辑推理,得出抽象的电功概念.教学中要注意两个步骤,先让学生明白用电器工作就是将电能转化为我们需要的各种形式的能,再类比学生已经学过的“不同形式的能的转化是通过做功实现的”来理解“消耗电能的过程就是电流做功的过程”,从而引入电功的概念. 教学中要从学生认知的角度联系生活实际,除了教科书列举的电饭煲、电风扇、白炽灯分别将电能转化为内能、机械能、光能的实例,还可以增加其他消耗电能的例子,例如收音机将电能转化为声能、电磁起重机将电能转化为磁能等. 对于“不同形式的能的转化是通过做功实现的”,学生可能已经淡忘.教学中可以通过举例来唤醒学生的记忆,例如摩擦生热是机械能转化为内能,是通过摩擦力做功实现的.通过“一种能转化为另一种能,一定存在做功”的分析思路,类比得出电能转化为其他形式的能,电流做功了. 对于“探究电流做功与哪些因素有关”的实验,重在向学生渗透转换的思想,培养学生设计实验的能力.用电动机提升重物的高度粗略反映电流做功的多少,是转化的思想,同时也体现了“功是能量转化的量度”的思想.还可以利用本实验进一步学习控制变量的科学方法. 设计实验时,首先要提示学生怎样知道电流做功的多少,引导学生想到用容易测量计算的机械能的变化量来反映电能的消耗,从而知道电流做功的多少,自然而然地想到用电动机来做实验.实验中使用的电动机是非纯电阻电路,电流做的功除了转化为机械能之外,还有一部分转化为内能,因此本实验在研究电流做功与电流、电压的定量关系时,存在很大的困难,不建议利用本实验进行定量研究,只做定性研究即可.在研究图13-2所示的电流做功与电压、电流的关系时,可以分为两个步骤完成.第一步:两个电动机串联(图13-1-1),控制电流和时间不变,探究电功跟电压的关系.第二步:两个电动机并联(图13-1-2),通过调节滑动变阻器,控制电压和时间不变,探究电功跟电流的关系. 除了可以通过机械能的变化量来反映电流做功的多少外,还可以将电动机改为“热得快”,将它放在液体中,通过液体温度的变化来反映液体内能的变化量,进而研究电流做功的多少.这是从电能转化为内能的角度进行研究,也体现了转化的思想. 图13-1-1 图13-1-2 教科书让学生自己设计表格,记录实验数据和现象,并通过分析与论证得出结论,留给学生一定的空间,体现了开放性的理念,锻炼学生收集证据和分析概括能力.在设计表格时,可以提示学生:需要计算被提升重物机械能的增加量,就应该测量物体所受的重力、上升高度;需要知道电流做功与电压、电流、时间有什么关系,就需要记录电压、电流、时间. 通过探究实验,发现电压越大、电流越大、时间越长,电流做功就越多.在此基础上直接给出了电功的计算公式:W=UIt.教学中可以在此处设计例题,让学生练习计算电功,要提醒学生注意:电功的计算公式不是或,只有在满足欧姆定律的纯电阻电路中,才有.一般情况下,,,所以在计算电动机做功时,只能用W=UIt,而不能用或.教学中可以设计一道题目,给出电动机的电压、电流、电阻、时间,让学生计算电功.但是不要让学生计算过于复杂的题目,会用电功公式进行简单的计算即可,不必在这里花费太大的力气. 电功的单位焦耳是一个复合单位,教学中可以通过公式推导,使学生知道J和V、A、 、s、N、m之间的关系,会推导1 J=1 V A s=1 N m. 电能表 对于测量电功的仪器,教科书主要介绍了电能表,展示了两种电能表的图片,贴近生活. 通过“交流讨论”栏目,引导学生认识电能表上各个参数的意义,开阔学生的视野.“220 V”表示这个电能表是在220 V的电路