教學設計eq\o(\s\up7(),\s\do5(整體設計))教學分析學生在初中已經接觸過焦耳定律的內容，為本節課的學習打下了一定的基礎，但高中階段將從電場力做功及能量轉化和守恒等角度來研究焦耳定律，這對學生的學習提出了更高的要求。本節課所涉及的能量觀點，是研究電學問題和其他物理問題的重要方法。另外，這一節的內容在實際中有廣泛而重要的運用，不但是學習后續知識的基礎，而且是學習電工的基礎。所以，本節課不但是物理知識的傳授課，更是物理方法和思想的滲透課。在教學中應該充分聯系實際，以便鞏固和加深對基本知識的理解，掌握實際問題中的原理。教學目標1．理解電功的概念，知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進行有關的計算。2．理解電功率的概念和公式，能進行有關的計算。3．知道電功率和熱功率的區別和聯系。4．通過推導電功的計算公式和焦耳定律，培養分析、推理能力。5．通過電能與其他形式能量的轉化和守恒，進一步培養辯證唯物主義的觀點。教學重點難點電功和電熱的計算是本節課的教學重點，圍繞這個教學重點，具體實施教學時，會出現這樣幾個教學難點：電流做功的表達式的推導，純電阻電路和非純電阻電路在能量轉化過程中的區別。教學方法與手段1．采用問題解決式，引導學生聯系前面電場力的知識，推導電流做功的表達式。2．密切聯系實際，通過實例分析讓學生明確各種電能與其他形式的能的轉化情況。3．通過例題分析讓學生明確純電阻電路與非純電阻電路在能量轉化時的區別。eq\o(\s\up7(),\s\do5(教學過程))導入新課[事件1]教學任務：創設情境，導入新課。問題1：用電器通電后，可以將電能轉化為其他形式的能量，請同學們列舉生活中常用的用電器，說明其能量的轉化情況。參考示例：電燈把電能轉化為內能和光能；電爐把電能轉化為內能；電動機把電能轉化為機械能；電解槽把電能轉化為化學能。用電器把電能轉化為其他形式能的過程，就是電流做功的過程。即電流做功的過程就是電能轉化為其他形式能的過程，在轉化過程中，遵循能量守恒，即有多少電能減少，就有多少其他形式的能增加。問題2：電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關呢？本節課我們學習關于電功和電功率的知識。推進新課[事件2]教學任務：推導電流做功的表達式師生活動：思考并討論：(多媒體打出畫面)一段導體長為L，橫截面積為S，電阻為R，在導體兩端加上電壓U，通過導體的電流為I。圖2.5－1推導電流做功的表達式(1)結合此模型說出電流做功實質上是怎樣的？參考答案：電流做功的實質是電路中電場力對定向移動的電荷做功。(2)利用學過的知識，推導一下經過時間t，電流做的功。可能出現的結果：學生無從下手。可通過問題引導學生思考并推導出公式來。請同學們思考下列問題：(1)電場力做功的定義式是什么？(2)電流的定義式是什么？參考答案：(1)在第一章里我們學過電場力對電荷的功，若電荷q在電場力作用下從A搬至B，AB兩點間電勢差為UAB，則電場力做功W＝qUAB。(2)電路中的自由電荷在電場力的作用下發生定向移動，形成電流I，在時間t內，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q＝It。這相當于在時間t內將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。對于一段導體而言，兩端電勢差為U，把電荷q從一端搬至另一端，電場力的功W＝qU，在導體中形成電流，且q＝It(在時間間隔t內搬運的電荷量為q，則通過導體截面電荷量為q，I＝q/t)，所以W＝qU＝IUt。這就是電路中電場力做功即電功的表達式。結論：電功(1)定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。(2)表達式：W＝IUt。①物理意義：電流在一段電路上的功，跟這段電路兩端電壓U、電路中電流I和通電時間t成正比。②適用條件：I、U不隨時間變化——恒定電流。③單位：焦耳(J)1J＝1V·A·s。【注意】功是能量轉化的量度，電流做了多少功，就有多少電能減少而轉化為其他形式的能，即電功等于電路中電能的減少，這是電路中能量轉化與守恒的關鍵。[事件3]教學任務：推導電功率的表達式。師生活動：問題引導：在相同的時間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。(例如，在相同時間里，電流通過電力機車的電動機所做的功要顯著大于通過電風扇的電動機所做的功。)電流做功不僅有多少，而且還有快慢，如何描述電流做功的快慢呢？參考答案：可以用單位時間內電流所做的功，即電功率表示做功的快慢。結論：電功率。(1)定義：單位時間內電流所做的功。(2)表達式：P＝eq\f(W,t)＝IU(對任何電路都適用)。(3)單位：瓦特(W)，1W＝1J/s。【說明】電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”不同。電流做功快，但做功不一定多；電流做功慢，但做功不一定少。(4)額定功率和實際功率額定功率：用電器正常工作時所需電壓叫額定電壓，在這個電壓下消耗的功率稱額定功率。實際功率：用電器在實際電壓下的功率。實際功率P實＝IU，U、I分別為用電器兩端實際電壓和通過用電器的實際電流。【說明】最后應強調：推導過程中沒用到任何特殊電路或用電器的性質，電功和電功率的表達式對任何電壓、電流不隨時間變化的電路都適用。再者，這里W＝IUt是電場力做功，是消耗的總電能，也是電能所轉化的其他形式能量的總和。[事件4]教學任務：焦耳定律師生活動：思考并討論：電流在通過導體時，導體要發熱，電能轉化為內能。這就是電流的熱效應，那么，電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關呢？結論：英國物理學家焦耳，經過長期實驗研究后提出焦耳定律。(1)焦耳定律：電流通過導體產生的熱量，跟電流的平方、導體電阻和通電時間成正比。表達式：Q＝I2Rt。(2)熱功率：單位時間內的發熱量，即P＝Q/t＝I2R。思考并討論：電路中電流對導體做的功是否等于導體內產生的熱量呢？可能出現的結果：學生一般認為，W＝IUt，又由歐姆定律，U＝IR，所以得出W＝I2Rt，電流做這么多功，所以，放出熱量Q＝W＝I2Rt。這里有一個錯誤：Q＝W，可通過問題引導學生思考并找出來：●何以見得電流做功全部轉化為內能增量？有無可能同時轉化為其他形式能？●什么電路中Q＝W？什么電路中W≠Q？(W＞Q)？為什么？舉實例●歐姆定律I＝eq\f(U,R)及變形公式適用條件是什么？為什么？參考答案：(1)電流有可能轉化為其他形式的能。如：電吹風、電解槽、電池。(2)對純電阻電路(只含白熾燈、電爐等電熱器的電路)中電流做功完全用于產生熱，電能轉化為內能，故電功W＝Q，這時W＝Q＝UIt＝I2Rt；關于非純電阻電路中的能量轉化，電能除了轉化為內能外，還轉化為機械能、化學能等，這時W＞Q，即W＝Q＋E其他或P＝P熱＋P其他、UI＝I2R＋P其他。(3)歐姆定律I＝eq\f(U,R)及變形公式適用條件是純電阻電路。學生分組討論上述實驗結果，總結電功率與熱功率的區別和聯系。再次強調以下結論：(1)電功率與熱功率的區別：電功率是指輸入某段電路的全部功率或在這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓U和通過的電流I的乘積。熱功率是在某段電路上因發熱而消耗的功率，決定于通過這段電路的電流的平方I2和電阻R的乘積。(2)電功率與熱功率的聯系：若在電路中只有電阻元件時，電功率與熱功率數值相等，即P熱＝P電。教師指出：上述實驗中，電機不轉時，小電機就相當于純電阻。若電路中有電動機或電解槽時，電路消耗的電功率絕大部分轉化為機械能或化學能，只有一少部分轉化為內能，這時電功率大于熱功率，即P電＞P熱。教師指出：上述實驗中，電機轉動時，電機消耗的電功率，其中有一部分轉化為機械能，有一部分轉化為內能，故P電＞P熱。5焦耳定律1．電功W定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。公式：W＝IUt。單位：焦耳，簡稱：焦，符號J。2．電功率P(1)定義：單位時間內電流所做的功。公式：P＝eq\f(W,t)＝IU單位：瓦特(W)，1W＝1J/s。(2)額定功率和實際功率額定功率：用電器正常工作時所需電壓叫額定電壓，在這個電壓下消耗的功率稱額定功率。實際功率：用電器在實際電壓下的功率。實際功率P實＝IU，U、I分別為用電器兩端實際電壓和通過用電器的實際電流。3．焦耳定律內容：電流通過導體產生的熱量，跟電流的平方、導體電阻和通電時間成正比。公式：Q＝I2Rt熱功率：單位時間內的發熱量。即P＝eq\f(Q,t)＝I2R注：(1)對純電阻電路，電功W等于電熱Q，即W＝Q＝UIt＝I2Rt(2)對非純電阻電路，即W＝Q＋E其他或P＝P熱＋P其他、UI＝I2R＋P其他高中學生思維方式應逐步由形象思維向抽象思維過渡，因此在教學中用一些感性認識為依托，加強直觀性和形象性，以便學生理解。學生在初中已經接觸過焦耳定律的內容，為本節課的學習打下了一定的基礎，但高中階段將從電場力做功及能量轉化和守恒等角度來研究焦耳定律，這對學生的學習提出了更高的要求。本節課所涉及的能量觀點，是研究電學問題和其他物理問題的重要方法。另外，這一節的內容在實際中有廣泛而重要的運用，是學習后續知識的基礎。所以，本節課不但是物理知識的傳授課，更是物理方法和思想的滲透課。本節課利用一張生活常識的圖片，讓學生思考：在日常生活中有哪些用電器是利用電流的熱效應來工作的？通過這一問題自然引入新課，并且這一場景很多學生都有親身經歷，學生注意力馬上集中起來。體現從生活走向物理的教學理論。?然后通過課件出示各種家電圖片，讓學生對熟悉的家用電器進行簡單分類，從而知道什么是電流的熱效應。再根據學生熟悉的電爐子發紅可是導線卻不怎么熱這一現象，讓學生猜想電熱和哪些因素有關，進而學習焦耳定律，由于此實驗難于成功，所以采用多媒體課件播放視頻，然后引導學生分析討論，從而得出結論。為了讓學生明確科學研究的方法是多種多樣的，再根據電流做功全部轉化為內能這一條件來推導焦耳定律。在學生明確公式之后配有例題，引導學生分析解題，進一步理解焦耳定律。任何事物都是一分為二的，電熱既有有利的一面要加以利用，不利的一面要加以防止。這部分內容易學，主要是進行德育滲透。?由于設計合理精心，既考慮教學內容，有分析學生實際，所以本節課教學效果很好，由于本節課內容比較貼近生活，所以學生十分樂學。焦耳定律是高二物理人教版選修3-1第二章第五節的內容，是電學中重要的物理定律，它是能量守恒定律在電能和熱能轉換中的體現，本節在電學中的地位舉足輕重。在初中電學中，學生已經接觸了影響電熱的因素，這為過渡到本節起到了鋪墊作用，本節內容是從電功、電功率，熱功、熱功率和焦耳定律出發，從電場力做功和能量轉化這個更高的視角來理解焦耳定律，本節知識緊密聯系生活實際，如利用電流熱效應制造家用電器，如電烙鐵，電烤箱等。短路時，電源釋放的能量全部在內電路中轉化成為內能，可能造成電源損壞甚至引起火災，所以，這不僅是物理知識的傳授，更是體現了“物理來源于生活，應用于生活”的本質。例題:一臺電動機，線圈電阻是0.4W，當電動機兩端加220V電壓時，通過電動機的電流是5A。求這臺電動機消耗的電功率和輸出功率。拓展延伸：某時電動機突然被卡住而停止轉動，則此時的電動機消耗的功率為多少？變式練習：有一直流電動機，把它接入0.2V電壓的電路中，電機不轉，測得流過電動機的電流為0.4A，若電動機接入2V電壓電路中，電動

機正常工作，電流是1A.(1)求電動機正常工作時輸出功率多大？(2)如果電動機正常工作時，轉子突然被卡住,電動機的發熱功率是多大？課堂練習1：圖中虛線框內是一個未知電路，測得它的兩端點a，b之間的電阻是R，在a，b之間加上電壓U，測得流過這電路的電流為I，則未知電路的電功率一定是()A.I2RB.U2/RC.UID.I2R+UI課堂練習2：為了使電爐消耗的電功率減小到原來的一半，應該采用的措施是（）A.使電流減半B.電壓減半C.使電爐的電阻減半D.使電壓和電爐的電阻各減一半。作業:完成課后習題在學生明確公式之后配有例題，引導學生