【原创】第3节《焦耳定律》教案及导学案

课 题 指导教师 高中物理选修3-1 第三章第3节《焦耳定律》 设计者 单 位 本节课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。 本节课所涉及的能量观点，是研究电学问题和其他物理问题的重要方法。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。 学生在初中时已经接触过焦耳定律的内容，电功、电功率、电热、热功率的计算表达式已经掌握，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，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，这对学生的学习提出了更高的要求。 本节教学本着从生活走向物理，从物理走向社会的原则，采用情景——问题的教学模式。其基本思路是：首先由生活中风扇着火创设问题情景，激起学生求知的欲望；接着通过学习焦耳定律进一步了解电热；然后以师生合作实验探究、教师点拨为基本方法，在教师的启发式的引导下通过学生自主设计实验和分析讨论，逐步得出非纯电阻电路中电功率大于热功率，从而进一步能运用能量转化与守恒的观点分析简单的含电动机等非纯电阻电路问题；最后运用节所学知识完成课堂反馈。 （一）物理观念 1．通过推导电功和电功率的表达式，促进学生分析、推理观念的发展； 2．通过分析电能与其他形式能量的转化和守恒，提升从能量的视角来理解、解释物理现象的能力，促进学生能量观念的发展。 （二）科学思维 1．通过构建微观模型研究电流做功，理解电流做功实质，培养学生模型构建和推理能力； 2．通过分析纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系，培养学生的辩证思维，提升科学认知。 （三）科学探究 通过探究电动机正常运转和卡住两种情形下的电功和电热，领悟物理学的应用价值，培养学生科学论证、合作交流能力。 （四）科学态度与责任 1．通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步体会能量守恒定律的普遍性； 2．通过身边的电热应用和危害预防，培养科学安全利用电热的意识。 （一）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 。 （二）教学难点 发现知识的过程中理解纯电阻电路、非纯电阻电路的在能量转化过程中的区别。 - 1 -

教学内容分析 学情分析 教学设计思路 教学目标 教学重点和难点

教学方法 实验探究法、启发式引导、讨论交流法、归纳法 教教学与学方资法源

教学资源 多媒体课件（ppt）、干电池、口香糖包装纸、电动机、电流表、电压表、开关、导线 教 学 过 程 教学环节及 时间安排 教师活动 1.播放视频：“电风扇起火”。 2.教师提出问题：电风扇转的很慢或不转时，时间长了容易引发起火，是什么原因？让我们一起从这一节的学习中找到答案。 1.活动1:让学生列举家里的家用电器，说明家用电器的工作过程电能是如何转化的。 师生共同探究家用电器的共同特点：将电能转化为其它形式的能，从能量转化的视角分析，家用电器实质是能量转化器。 2.活动2：推导电流做功的表达式 教师：电能转化为其他形式能的过程就是就是电流做功的过程，简称电功。 思考并讨论：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。 学生活动 教学设计意图 与 教学资源安排 设计意图： 通过生活问题引起学生的思考，激发学生兴趣。 教学资源： “电风扇起火”视频。 情景导入 2分钟 1.学生观看视频。 2.学生在教师引导下进入本节学习内容。 新课教学 （一） 电功和电功率 8分钟 1.学生举例：电风扇、电灯、电热水壶、手机充电灯例子说明用电器在工作中转化为其他形式的能量。 2.学生思考并讨论，在教师引导下共同推导得出电功的表达式。并掌握设计意图： 电功以下几点知识： 培养学生分析、推理能 (1)定义：电路中电场力，从微观角度理解电功。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。 ①物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压U、电路中 对于一段导体而言，两电流I和通电时间t成正端电势差为U，把电荷q从一 比。 ②适用条件：I、U不端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流， 随时间变化—恒定电流。 - 2 -

教 学 过 程 教学环节及 时间安排 教师活动 且q=It，（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=UIt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。 3.讲解电功率 教师：电流做功不仅有大小之分，还有快慢之分，电流做功的快慢用电功率P表示。 教师：【说明】电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同。电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少。 学生活动 教学设计意图 与 教学资源安排 （一） 电功和电功率 8分钟 ③单位：焦耳(J) 1 J＝1V·A·s 61kW·h＝3.6×10J（单位换算推导） 3.学生学习电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功。 (2)表达式：P＝W＝t 设计意图： 通过教师讲解的方式帮助学生快速回忆初中所学的电功率知识。 IU(对任何电路都适用)。 (3)单位：瓦特(W)，1 W＝1 J/s。 (4)额定功率和实际功率 1.学生思考并讨论，结合观看实验视频回顾焦耳定律实验及方法。 2.学习掌握：（1）焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比。表达式：Q＝I2Rt。 (2)热功率：单位时间内的发热量，即P＝Q/t＝I2R。 3.学生自主阅读并观看视频了解电流热效应的应用及不利的一面。 4.观看演示实验，了解电热的生活中电热的巧用。 5.当堂训练：完成导学案1和2题，利用电功和电功率公式进行简单计算。 1.活动3：思考并讨论:电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关？ 2.播放实验视频，帮助（二） 学生回顾初中焦耳定律实焦耳定律 验及实验方法。给出结论:和 英国物理学家焦耳，经过长身边的电热 期实验研究后提出焦耳定 律。 8分钟 3.活动4：学生自主阅读P61身边的电热，播放视频“电吹风引发火灾”。 4.活动5：演示实验“电池点火”。 （三） 纯电阻电路和非纯电阻电路 20分钟

设计意图： 1.学生初中学习过焦耳定律实验，播放视频帮助学生重温焦耳定律实验。 2.结合身边的电热应用和危害，进行情感教育，培养学生安全用电意识。 教学资源： 1.视频“焦耳定律实验”和“电吹风引发火灾”。 2.演示实验教具：干电池、口香糖包装纸。 1.导入：由当堂训练第2题第3问：能求出洗衣机1.学生思考讨论第3问甩干时电路的电阻吗？引并提出见解。 发学生思考，导入活动6。 2.学生在教师指导下2.活动6：科学探究：进行科学探究。 电路中电功和电热的大小 是否相等？ - 3 -

设计意图： 从问题中引发学生初中对原有的知识的认知冲突，进行思考并探究。