13.1 电能和电功 教学设计-2025-2026学年北师大版物理九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦电能和电功核心知识，通过对比重物、人、电动机拉物体的做功效果导入，将力学功迁移至电流做功，梳理电功的能量转化实质、影响因素及电能表使用的知识脉络。 以实验探究为核心，用控制变量法探究电功与电压、电流、时间的关系，转换法通过重物提升高度体现电功大小，培养科学探究与科学思维。结合电能表读数、家庭电费计算等生活实例，落实科学态度与责任，助力学生提升探究能力，为教师提供生活化、可操作的教学方案。

北师大版物理九年级全一册《电能和电功》教学设计 内容分析 本节内容是物质观念中能量观的重要组成，是对功能关系的又一次深刻探讨，对学生建立能量观念有着至关重要的作用。电功概念建立在实验探究的基础上，从做功的角度出发，对电流做功过程进行深入研究，有利于学生树立科学探究观念，对培养学生科学探究方法有着重要意义。同时，从能量转化的角度建立功能关系，结合实际，了解电能与电功之间的关系。从生活应用出发，学习电能的计量。电能表的认识与生活联系较紧密，了解电能表测量电路消耗的电能。从现实生活角度出发，认识节约用电的重要性。 通过本节学习，让学生通过观察、操作、体验等方式，经历科学探究过程，认识物理概念和规律，学习科学方法，树立正确的世界观。 学习目标 1.通过对生活现象的观察与分析，了解电流做功的过程与实质，知道电流做功过程的能量转化。 2.经历用控制变量及转换的实验方法设计探究实验，探究出电功与电压、电流、通电时间的关系。 3.通过对电能表的观察与研究，掌握电能表的使用方法。 重难点 1.重点 探究电流做功与电压、电流、通电时间的关系。 2.难点 经历科学探究的过程，培养在研究问题时严谨的科学态度和锲而不舍的科学精神。 教学方法 本节课主要采用实验探究法、讨论法、讲授法相结合的教学方法。通过实验探究，引导学生主动参与，培养学生的科学探究能力；通过讨论法，激发学生的思维，促进学生的合作学习；通过讲授法，系统地讲解知识点，帮助学生理解和掌握。 教学过程 【情境创设】 教师提问：观察图13-3甲、乙、丙，依次用重物、人、电动机通过定滑轮将物体拉起，从做功的效果角度看，有什么区别？ 学生回答：从做功的效果角度看，电动机和重物、人的做功效果一样，说明电流也可以做功。 图13-3 【教师过渡】 咱们共同研究电流做功遵循哪些规律？ 任务一  了解电功大小的表现 【师生活动】 教师展示生活中各种正在工作的用电器，如图13-4所示。 图13-4 教师提问：根据生活经验，你怎么知道这些用电器的电流在做功呢？ 学生充分思考问题，回答：电流做功的过程表现为用电器发光、发热、运动等现象。 教师提问：请同学们使用这些用电器，并说出每种用电器的能量如何转化？ 学生将台灯、电水壶、电风扇通电，观察到台灯发光、电水壶将水烧热、电风扇扇叶转动。 归纳总结：台灯将电能转化为光能，电水壶将电能转化为内能，电风扇将电能转化为机械能。 【教师过渡】 我们通过实践发现，用电器可以将电能转化为其他形式的能，电流在能量转化过程中一定做功，猜想电流做功与哪些因素有关？ 任务二  探究电功大小与哪些因素有关 【师生活动】 教师提问：请同学们分组讨论，电功大小与哪些因素有关？ 同学们经过讨论，猜想电功大小与电压大小、电流大小、通电时间长短有关。 【师生活动】 教师提问：如果不能观察到电流做功，怎么才能知道电流做功多少呢？ 学生思考电动机通过定滑轮带动重物匀速提升，重物增加的重力势能的大小可以体现电动机的电流做功多少。 图13-5 教师引导：图13-5甲中，重物重力势能的增加是以重物重力势能的减少为量度；图13-5乙中，重物重力势能的增加是以消耗人的能量为量度，那么图13-5丙中物体重力势能的增加，是以消耗什么能为量度呢？ 学生思考：消耗电能的过程也是电流做功的过程，即电能转化为其他形式的能=消耗的电能=电功。 教师提问：用“物体增加的重力势能的大小体现电流做功多少”的方法，在物理上叫作什么方法？ 学生回答：这种方法叫作转换法。 教师总结：转换法可以将不易观察的物理量转化为容易观察的物理量，这种方法在物理上应用很广泛。 教师提问：电流做功多少可能与什么因素有关？ 学生回答：可能与电压、电流、通电时间有关。 教师提问：如果电流做功多少与多个因素有关，需要应用什么实验方法探究电流做功多少跟这些因素的关系？ 学生回答：应该采用控制变量法。 【实验探究】 1.探究电功的大小与通电时间长短是否有关。 教师引导学生思考实验中的各种变量。 （1）自变量：                     （如何改变，如何测量） （2）因变量：                     （如何测量） （3）控制变量：                     （如何控制） 同学们可以从以下几个方面分步解决： （1）怎样控制（控制变量）电压大小和电流大小？ （2）怎样改变（自变量）通电时间长短？ （3）怎样测量（自变量）通电时间长短？ （4）怎样测量（因变量）电功大小？ 请同学们设计实验电路图，并展示学生设计的电路图，如图13-6所示。 图13-6                                                    图13-7 请同学们尝试设计一个实验方案，并进行实验，探究结论。学生根据电路图进行实验步骤的设计，并通过小组讨论改进实验步骤，设计实验数据表格。 学生用实验器材连接电路，闭合开关，进行实验，并记录电表的读数，根据实验数据分析和总结规律。 归纳总结：通过实验探究发现，当电动机的电压和电流一定时，电流做功多少与通电时间长短有关。 【实验探究】 2.探究电功的大小与电压大小是否有关。 学生根据所学电学知识，设计实验电路，并进行实验，探究结论。 实验：将两个型号不同的电动机串联在电路中，每个电动机提升相同质量的物体，如图13-7所示。 学生分组讨论，解决问题。 （1）控制变量——电流和通电时间 两个不同型号的电动机串联，通过两个电动机的电流大小相等；使用一个开关，电流同时通和断，保证两个电动机通电时间相同。 （2）自变量——电压 使用型号不同的电动机串联，每个电动机两端电压不相等。 学生观察并记录两个不同型号电动机相对应的电压，测量电动机提升相同重物的高度。 通过实验，学生能够得出结论：当电流和通电时间一定时，电功与电压有关。 【实验探究】 3.探究电功的大小与电流大小是否有关。 教师引导： （1）怎样控制（控制变量）电压和通电时间？ （2）怎样改变（自变量）电流？ 学生实验：将不同型号的电动机并联，显示两个电动机不同的电流大小以及在相同时间内相同重物提升的不同高度，探究电功大小与电流大小的关系，如图13-8所示。 图13-8 归纳总结：大量实验研究证明，如果将通过用电器的电流记为，加在用电器两端的电压记为，通电时间为，电流对用电器所做的功记为，电功的数学表达式为。 学生思考功能关系：电功=消耗的电能=转化为其他形式的能。 任务三  电能的测量 【教师活动】 教师介绍：在生活中有一种仪表可以方便地测量用电器做了多少电功，这个仪表叫作电能表。 教师展示电能表，如图13-9所示。 图13-9 在学生学习的基础上，教师重点介绍“10（40）A”的意义。 “10A”代表电能表的额定电流，是指电能表正常工作时的电流。 “40A”代表电能表的最大电流，是指电能表能够承受的最大电流，超过这个电流值有可能损坏电能表。 【学生活动】 自主学习：电能表铭牌上各物理标识的意义。 铭牌上包含的信息：额定电压、额定电流、最大电流、频率、消耗1kW·h电能铝盘的转数（或脉冲指示灯闪烁的次数）。 分享家里交电费的方式调查，了解家里一个月消耗的电大概有多少。 课堂小结 本节课通过已有知识的迁移，将力学里的机械功迁移到电功的学习中，并在解决实际问题的基础上，引导学生提出影响电流做功的可能因素。构建物理与生活的联系，将电流做功的表现形式与生活实际相关联，引导学生理解抽象的电功概念。本节课的探究实验主要以学生设计实验方案、评估实验方案为主，提出可行性的探究实验方案。利用控制变量法，转换法进行实验的思想，提高学生科学思维能力。在实验过程中，针对出现的实验现象提出质疑。在此基础上，通过模型构建引导学生理解电功与消耗电能之间的关系，从而再次建立功能关系，为初中阶段功能关系做了进一步的提升。 板书设计 第一节  电能和电功 教学反思 本节课通过实验探究和讨论的方式，充分调动了学生的积极性，学生在实验中能够主动思考并提出问题。但在实验过程中，部分学生对控制变量法的理解还不够深入，需要在后续教学中加强这方面的训练。此外，电能表的使用部分，学生表现出较大的兴趣，可以结合更多的实际案例进行讲解。 作业设计 【基础性作业】 1.下面的用电器中，工作时主要将电能转化为机械能的是（          ） A.电饭锅          B.洗衣机          C.电水壶          D.电暖气 2.下列关于电功的说法中正确的是（          ） A.电流通过用电器时，只有把电能转化为机械能才能做功 B.电流通过导体时所做的功决定于导体两端的电压、通过导体的电流和导体的电阻 C.加在导体两端的电压越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，电流做的功越多 D.电流做功的过程，实际上是把其他形式的能转化为电能的过程 3.小吴家的电能表11月1日的读数如图甲所示，12月1日的读数如图乙所示，若电价为0.5元/度，则小吴家11月份应交的电费是（          ） （第3题图） A.33.95元          B.27.75元          C.277.5元          D.30.62元 【拓展性作业】 4.每天家里的“隐形电费”有多少？测量家用电器的待机能耗。 5.通过实际调查，将家庭中的用电器从能量转化角度进行分类。哪些用电器是将电能转化为内能，哪些用电器是将电能转化为机械能。 【探究性作业】 6.观察家中电能表铭牌，查找资料，说出每个数据的含义。 【参考答案】 1.B 设计意图：通过识别不同用电器的能量转化，考查学生对于不同用电器的能量转化的认识，培养学生关注生活中的电器的意识。 2.C 设计意图：通过概念辨析，考查学生对于概念的理解，巩固对影响做功的因素的理解。 3.B 设计意图：通过电能表的情境，考查学生电能表的读数，培养学生读表能力。 4.实验器材：电能表。 待测电器：电视机、电脑、热水器。 计时工具：手表。 实验步骤： （1）将家里的用电器都处于待机状态。 （2）用电能表测量家庭电路所有用电器待机状态消耗的电能。 （3）用手表测量1h时间。 （4）通过计算，估测家庭中的用电器待机时一天所消耗的电能多少。 （5）根据国家收费标准，计算所有用电器待机一天所花电费。 设计意图：通过测量电能，了解家用电器的待机耗能情况，树立学生节约能源的环保意识。 5.根据学生调查情况进行评价，合理即可。 设计意图：通过调查研究，培养学生将物理知识运用到实际生活中的意识。 6.根据学生的实践结果评价，合理即可。 设计意图：通过观察电表，培养学生查阅资料能力。了解自家电能表的主要参数，增加对生活中常见电能表的了解。 学科网（北京）股份有限公司 $