可視化視角下的電功率一、

使用教材人教版《物理》九年級全一冊第十八章第二節(jié)“電功率”二、

實(shí)驗(yàn)器材自制可視化視角下的電功率實(shí)驗(yàn)探究儀（已申請專利）、照度計(jì)、電吹風(fēng)、臺(tái)燈、燒水壺、電風(fēng)扇三、

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)實(shí)驗(yàn)教具創(chuàng)新設(shè)計(jì)借助一體化設(shè)計(jì)的探究儀——可視化視角下的電功率實(shí)驗(yàn)探究儀（下文簡稱“探究儀”），可以簡單而高效地完成本節(jié)課所有的實(shí)驗(yàn)。它由六個(gè)部分組成，分別是：總開關(guān)、電位器（控制燈泡的亮暗）、插座、燈泡（亮度可以調(diào)節(jié)）、改裝電能表（該模型可以把“電功率”、“實(shí)際電功率”抽象概念可視化）、電壓電流電功率組合表（可以顯示電壓、電流和電功率的具體數(shù)值，能對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行量化設(shè)計(jì)，從數(shù)字的角度實(shí)現(xiàn)可視化）。圖1可視化視角下的電功率探究儀（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容創(chuàng)新設(shè)計(jì)1．電功率演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：可視化設(shè)計(jì)教材上的演示實(shí)驗(yàn)需要觀察鋁盤的窄截面（如圖2）的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，學(xué)生難以觀察。對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)（如圖3）后，課堂現(xiàn)象明顯，便于觀察。2.實(shí)際電功率與實(shí)際電壓的關(guān)系實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：量化設(shè)計(jì)教材上把一個(gè)“36V25W”的燈泡分別接入到24V、36V、40V的電路中，通過比較燈泡的發(fā)光情況來得出“用電器的實(shí)際電功率隨著它兩端的電壓而改變”的結(jié)論。該實(shí)驗(yàn)存在四個(gè)問題：（1）燈泡的亮暗差別不大，人眼難分；（2）用燈泡的發(fā)光情況來代表實(shí)際電功率的大小，導(dǎo)致實(shí)際電功率與實(shí)際電壓的關(guān)系不夠直觀；（3）設(shè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，束縛了學(xué)生的思維；（4）需要額外的設(shè)備提供不同的電壓，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)復(fù)雜。 借助探究儀中的電壓電流電功率組合儀表，可以對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行量化設(shè)計(jì)，能從數(shù)據(jù)中直觀地發(fā)現(xiàn)規(guī)律（如圖4），具有以下優(yōu)點(diǎn)：探究實(shí)驗(yàn)，操作簡單；燈泡亮暗，現(xiàn)象明顯；多組數(shù)據(jù)，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)；分析數(shù)據(jù)，結(jié)果直觀。

圖4四、

實(shí)驗(yàn)原理1．鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢表示電流做功的快慢，電功率是表示電流做功快慢的物理量，所以可以用鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度來表示電功率的大小，將抽象的概念可視化。2．實(shí)際電功率隨著實(shí)際電壓和實(shí)際電流的變化而變化。3.燈泡的亮度由它的實(shí)際電功率決定。五、

實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)（一）三維目標(biāo)1.知識(shí)與技能（1）知道用電器的額定功率和實(shí)際功率（課標(biāo)）；（2）通過實(shí)驗(yàn)探究理解實(shí)際電壓對實(shí)際功率的影響。2.過程與方法通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和收集數(shù)據(jù)，嘗試用物理語言歸納結(jié)論。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀樹立學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、縝密的治學(xué)態(tài)度。（二）教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：理解電功率的概念2.教學(xué)難點(diǎn)：區(qū)分額定功率和實(shí)際功率；理解實(shí)際電壓對實(shí)際功率的影響六、

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容（一）演示實(shí)驗(yàn)：引入電功率的概念（二）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：區(qū)分額定電功率與實(shí)際電功率（三）探究實(shí)驗(yàn)：實(shí)際電功率與實(shí)際電壓的關(guān)系（四）拓展實(shí)驗(yàn)：白熾燈PK節(jié)能燈七、

實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程圖5實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程（一）引入新課：電功率的概念1.學(xué)生觀察：燈泡、電吹風(fēng)、電風(fēng)扇、燒水壺等用電器上的銘牌（如圖6）。2.提出問題：銘牌上的“220V80W”、“220V1000W”代表什么含義呢？3.演示實(shí)驗(yàn)：把80W的燈泡和1000W的電吹風(fēng)分別接入到相同電路中（如圖7），學(xué)生觀察電能表鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)的情況。并思考：鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢能表示什么？4.學(xué)生總結(jié)：表示電流做功德快慢或消耗電能的快慢，從而引出電功率的概念。圖6圖7（二）啟發(fā)思考：區(qū)分實(shí)際電功率與額定電功率1.提出問題：調(diào)節(jié)臺(tái)燈燈泡亮度的時(shí)候，燈泡的功率會(huì)改變嗎？2.分組實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證猜想3.小組展示：把燈泡接入電路中，調(diào)節(jié)電位器改變燈泡亮度，觀察鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)情況（如圖8）。燈泡較亮?xí)r，鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)得快；燈泡較暗時(shí)，鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)得慢。鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度有變化，說明電功率也在變化。4.教師總結(jié)：用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)的功率叫做實(shí)際電功率。圖8（三）建立規(guī)律：探究實(shí)際電功率與實(shí)際電壓的關(guān)系1.提出問題：實(shí)際電功率與實(shí)際電壓有什么關(guān)系呢？2.探究實(shí)驗(yàn)：調(diào)節(jié)電位器，改變燈泡的亮度，記錄組合儀表中電壓、電流、電功率的數(shù)值和燈泡的發(fā)光情況（如表1）表1探究實(shí)際電功率與實(shí)際電壓的關(guān)系實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論U實(shí)/VI實(shí)/AP實(shí)/W燈泡亮度138.40.27937.8最暗U實(shí)＜U額時(shí)，P實(shí)＜P額，燈泡較暗1600.30247.5暗182.70.32458.4較暗220.10.35929.9正常發(fā)光U實(shí)＝U額時(shí)，P實(shí)＝P額，燈泡正常發(fā)光226.80.36582.6最亮U實(shí)＞U額時(shí)，P實(shí)＞P額，燈泡發(fā)強(qiáng)光3.學(xué)生總結(jié)：（1）縱向分析發(fā)現(xiàn)：實(shí)際電功率和燈泡的亮度都隨著實(shí)際電流和實(shí)際電壓的改變而改變；（2）橫向分析可以直觀地得到實(shí)際電功率與實(shí)際電壓的關(guān)系：U實(shí)＜U額時(shí)，P實(shí)＜P額，燈泡較暗；U實(shí)＝U額時(shí)，P實(shí)＝P額，燈泡正常發(fā)光；U實(shí)＞U額時(shí)，P實(shí)＞P額，燈泡發(fā)強(qiáng)光。（3）整體分析可得：對于同一個(gè)燈泡，亮度由實(shí)際電功率決定！（四）學(xué)以致用：白熾燈PK節(jié)能燈1.提出問題：把A、B兩個(gè)不同的燈泡都接到220V的電路中（如圖9），誰更亮？2.分組實(shí)驗(yàn)：借助工具（照度計(jì)）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想（如圖10）3.學(xué)生分享：把A、B兩個(gè)不同的燈泡分別接入到探究儀，調(diào)節(jié)電位器，使電壓為220V，用照度計(jì)測量燈泡的亮度。4.學(xué)生總結(jié)：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)B燈更亮，說明節(jié)能燈具有體積小、節(jié)能環(huán)保、顯色好等優(yōu)點(diǎn)。圖9圖10八、

實(shí)驗(yàn)效果評價(jià)（一）課堂效果抽象概念可視化設(shè)計(jì)，突出教學(xué)重點(diǎn)。對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行量化設(shè)計(jì)，突破教學(xué)難點(diǎn)。探究儀一體化設(shè)計(jì)，能簡單高而效地完成本節(jié)課所有的實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)高效課堂的理念。自我評價(jià)本節(jié)課遵循新課程理念，以可視化為出發(fā)點(diǎn)，在教具設(shè)計(jì)、內(nèi)容設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上都有創(chuàng)新