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1、焦耳定律说课本讲稿第一页，共三十五页 一、教材分析一、教材分析 1.教材的地位、作用和特点教材的地位、作用和特点 焦耳定律是高二物理教育科学出版社新教材选修3-1第二章第六节的内容，是电学中重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，本节在电学中的地位举足轻重。在初中电学中，学生已经接触了影响电热的因素，这为过渡到本节起到了铺垫作用，本节内容是从电功、电功率，热功、热功率和焦耳定律出发，从电场力做功和能量转化这个更高的视角来理解焦耳定律，通过对闭合电路欧姆定律表达式的变形，来说明闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒在闭合电路中的具体现,本节知识紧密联系生活实际，如利用电流热效应制造家
2、用电器，如电烙铁，电烤箱等。短路时，电源释放的能量全部在内电路中转化成为内能，可能造成电源损坏甚至引起火灾，所以，这不仅是物理知识的传授，更是体现了“物理来源于生活，应用于生活”的本质。本讲稿第二页，共三十五页 2.课时安排课时安排 根据教学内容，本节用两课时根据教学内容，本节用两课时 3.教学目标教学目标 （1）知识与技能知识与技能 （2）过程与方法过程与方法 （3）情感态度价值观情感态度价值观本讲稿第三页，共三十五页第一课时：第一课时：让学生理解电功，电功率，热功，热功率的概念能通让学生理解电功，电功率，热功，热功率的概念能通过公式进行有关计算。过公式进行有关计算。第二课时：第二课时：让学
3、生通过自主讨论让学生通过自主讨论“电路中能量的转化电路中能量的转化”，从能，从能量转化和能量守恒的角度来理解闭合电路欧姆定律。量转化和能量守恒的角度来理解闭合电路欧姆定律。本讲稿第四页，共三十五页知识与技能知识与技能1.理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。功率和额定功率。2.知道电功和电热的关系。理解公式的适应条件。知道电功和电热的关系。理解公式的适应条件。3.知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。功大于电热。4.能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电
4、动机的非能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。纯电阻电路问题。本讲稿第五页，共三十五页过程与方法过程与方法1.通过对电动机电路的研究，提高学生探究分析能力。通过对电动机电路的研究，提高学生探究分析能力。2.在教学中培养学生分析辨别、归纳总结的科学分析能力。在教学中培养学生分析辨别、归纳总结的科学分析能力。本讲稿第六页，共三十五页 情感态度价值观：情感态度价值观：通过本节课教学，让学生进一步体会能量守恒定律的普遍性。培养学生的辩证思维能力和热爱科学，探究真理的科学素养。本讲稿第七页，共三十五页重点：重点：电流做功的表达式的推导，区别并掌握电功和热电流做功的表达式的推导，
5、区别并掌握电功和热功，电功率和热功率的概念和计算。功，电功率和热功率的概念和计算。难点：难点：区分纯电阻电路和非纯电阻及纯电阻和非纯电阻区分纯电阻电路和非纯电阻及纯电阻和非纯电阻电路中能量转化的问题。电路中能量转化的问题。本讲稿第八页，共三十五页二、学情分析二、学情分析 高二学生思维方式应逐步由形象思维向抽象思维过渡，高二学生思维方式应逐步由形象思维向抽象思维过渡，因此在教学中用一些感性认识为依托，加强直观性和形象性，因此在教学中用一些感性认识为依托，加强直观性和形象性，以便学生理解。学生在初中已经接触过焦耳定律的内容，为以便学生理解。学生在初中已经接触过焦耳定律的内容，为本节课的学习打下了一
6、定的基础，但高中阶段将从电场力做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，这对学生的学功及能量转化和守恒等角度来研究焦耳定律，这对学生的学习提出了更高的要求。本节课所涉及的能量观点，是研究电习提出了更高的要求。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。另外，这一节的内容在学问题和其他物理问题的重要方法。另外，这一节的内容在实际中有广泛而重要的运用，不但是学习后续知识的基础，实际中有广泛而重要的运用，不但是学习后续知识的基础，而且是学习电工的基础。所以，本节课不但是物理知识的传而且是学习电工的基础。所以，本节课不但是物理知识
7、的传授课，更是物理方法和思想的渗透课。授课，更是物理方法和思想的渗透课。本讲稿第九页，共三十五页三三、说教法、说教法:（1）自主先学，自主先学，联系前面的知识，推导电功、电功率联系前面的知识，推导电功、电功率的表达式，培养学生搜集处理知识的能力。的表达式，培养学生搜集处理知识的能力。（2）联系实际，）联系实际，从家用电器的运用让学生自主分析从家用电器的运用让学生自主分析电能的利用，让教学从以前电能的利用，让教学从以前“繁，难繁，难”转化为生活转化为生活中的简单实例上来，也让学生明白：学习物理不仅中的简单实例上来，也让学生明白：学习物理不仅仅是为了考试，而是生活的实际应用。仅是为了考试，而是生活
8、的实际应用。（3）互动探究，互动探究，让学生理解纯电阻电路和非纯电阻电路让学生理解纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化的区别，并能对其进行简单计算。在能量转化的区别，并能对其进行简单计算。本讲稿第十页，共三十五页四、四、说学法：说学法：为为体体现现学学生生的的主主体体作作用用，我我将将引引导导学学生生在在探探究究中中学学习习，在在讨讨论论中中突突破破难难点点。本本节节课课主主要要采采用用了了归归纳纳法法、阅阅读读法法、联联想想法法、推推理理法法等等。通通过过设设疑疑，启启发发学学生生思思考考；通通过过训训练练内内化化加加深深理理解解记记忆忆，并并根根据据练练习习情情况况及及时时评评价价鼓鼓励励学
9、学生生，重重在在让让学学生生弄弄清清楚楚建建立物理概念的过程，而不是死记硬背一个结论。立物理概念的过程，而不是死记硬背一个结论。本讲稿第十一页，共三十五页(通过问题，自然过渡到新课通过问题，自然过渡到新课)问题一：通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移问题一：通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）问题二：用电器通电后，可以将电能转化为其他形式的能量，请同学们自己问题二：用电器通电后，可以将电能转化为其他形式的能量，请同学们自己列举生活中的用电器，说
10、明能量的转化情况。列举生活中的用电器，说明能量的转化情况。问题三：能量转化的量度是什么？问题三：能量转化的量度是什么？导入新课：导入新课：那么今天我们就从电场力做功和能量转化的角度来分析、理解电路。那么今天我们就从电场力做功和能量转化的角度来分析、理解电路。问题引导：（推导电流做功表达式）问题引导：（推导电流做功表达式）教学任务一教学任务一:推导电功的表达式推导电功的表达式创设情境，导入新课创设情境，导入新课五五、说教学过程、说教学过程本讲稿第十二页，共三十五页结合此模型，逐层升入，从简到难提出问题，结合此模型，逐层升入，从简到难提出问题，从而突出重点，突破难点从而突出重点，突破难点1.电场力
11、做功的定义式是什么？电场力做功的定义式是什么？2.通过单位横截面的电荷量和电流的关系？通过单位横截面的电荷量和电流的关系？3.电功的表达式？电功的表达式？4.从推导过程思考电流做功的实质？从推导过程思考电流做功的实质？推理论证，结论分析推理论证，结论分析1.在第一章，我们学过电场力做功，若电荷在第一章，我们学过电场力做功，若电荷q在电场力的作用下从在电场力的作用下从A到到B,AB两点的两点的电势差为电势差为U，则电场力做功为，则电场力做功为W=Uq。2.电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向运动，形成电流电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向运动，形成电流I,在时间在时间t内，通过这内，通
12、过这段电路上的任一横截面的电荷量段电路上的任一横截面的电荷量q=It。3.对于一段导体而言，两端的电势差为对于一段导体而言，两端的电势差为U,把电荷把电荷q从一端搬到另一端，电场力做功从一端搬到另一端，电场力做功W=Uq,在导体中形成电流，且在导体中形成电流，且q=It,所以，所以，W=Uq=UIt.这就是电路中电场力做的功。这就是电路中电场力做的功。4.电流做功的实质就是电场力做的功。电流做功的实质就是电场力做的功。观察思考，理论推导：观察思考，理论推导：师生活动：（多媒体打出画面），一段导线长为师生活动：（多媒体打出画面），一段导线长为L，横截面积为横截面积为S，电阻为，电阻为R,在导体两
13、端加电压在导体两端加电压U,通过导通过导体电流为体电流为I本讲稿第十三页，共三十五页电功电功1:定义定义 2：表达式：表达式 3：单位：单位 4：物理意义：物理意义 5：适用条件：适用条件教学任务二：推导电功率的表达式教学任务二：推导电功率的表达式创设情景，问题引入创设情景，问题引入（利用填空方式自主探究引出电功）（利用填空方式自主探究引出电功）在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不相同，电流通过不同用电器做相同在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不相同，电流通过不同用电器做相同的功，用时越多，做功越（的功，用时越多，做功越（），用时越多，做功越（），用时越多，做功越（）。
14、）。说明：电流做功不仅仅有多少，还有（说明：电流做功不仅仅有多少，还有（）。）。问题引导，进入新课问题引导，进入新课那么：我们用什么物理量来描述电流做功的快慢呢？那么：我们用什么物理量来描述电流做功的快慢呢？本讲稿第十四页，共三十五页推理论证，结论分析推理论证，结论分析可以用单位时间内电流做功，即电功率表示电流做功的快慢。可以用单位时间内电流做功，即电功率表示电流做功的快慢。结论：电功率结论：电功率1：定义：定义 2：表达式：表达式 3：单位：单位 4：物理意义：物理意义任务任务3：让学生了解额定功率和实际功率：让学生了解额定功率和实际功率任务任务4：焦耳定律：焦耳定律创设情景，引入新内容创设
15、情景，引入新内容1.家里所用的大功率用电器长时间工作，用手触摸外壳有什么感觉？家里所用的大功率用电器长时间工作，用手触摸外壳有什么感觉？2.思考为什么会出现这样的情况？思考为什么会出现这样的情况？电流在通过导体时，导体要发热，电能转化成为内能，这就是电流的热效应电流在通过导体时，导体要发热，电能转化成为内能，这就是电流的热效应本讲稿第十五页，共三十五页问题引入，进入新内容：问题引入，进入新内容：电流通过导体会产生热量，那么产生的热量和什么因素有关？（回顾初中知识）电流通过导体会产生热量，那么产生的热量和什么因素有关？（回顾初中知识）热功率：热功率：发热量：发热量：思考：电功率与热功率有什么区别
16、和联系吗？本讲稿第十六页，共三十五页1.器器材材：玩玩具具电电机机1台台、干干电电池池2节节、电电压压表表和和电电流流表各表各 1 只、只、导线导线若干。若干。2.实实验验目目的的：请请设设法法测测出出电电风风扇扇的的直直流流电电阻阻，以以及及电动电动机工作机工作时总时总功率功率(电电功率）和功率）和输输出的机械功率。出的机械功率。实验：探究电功率与热功率的区别和联系实验：探究电功率与热功率的区别和联系 MVA3.实验实验步步骤骤：取一个玩具小：取一个玩具小电电机，机，其内阻其内阻R=1.0，把它接在如，把它接在如图图所示的所示的电电路中。路中。本讲稿第十七页，共三十五页（1）先）先夹夹住住电
17、动电动机机轴轴，闭闭合合电键电键，电电机不机不转转。调调整滑整滑动变动变阻器的阻阻器的阻值值，使使电压电压表的示数表的示数为为0.50 V，记记下下电电流表的示数，算出小流表的示数，算出小电电机消耗的机消耗的电电功率和功率和热热功率，并加以比功率，并加以比较较。六、实验：探究电功率与热功率的区别和联系六、实验：探究电功率与热功率的区别和联系（2）再松开）再松开夹夹子，使小子，使小电电机机转动转动，调调整滑整滑动变动变阻器的阻阻器的阻值值，使，使电压电压表的示数表的示数为为2.0 V（此（此电压为电压为小小电电机的机的额额定定电电压压），），记记下下电电流表的示数，算出小流表的示数，算出小电电机
18、消耗的机消耗的电电功率和功率和热热功率，并加以比功率，并加以比较较。MVA本讲稿第十八页，共三十五页运运行情行情况况物理物理量量卡卡 住住 热功率热功率 I2R（W）电功率电功率UI（W）电电 阻阻 R（）电电 流流 I （A）电电 压压 U （V）机械功率机械功率 UI-I2R（W）转转 动动30.0830.130300.240.30.192 0.3六、实验：探究电功率与热功率的区别和联系六、实验：探究电功率与热功率的区别和联系 0.0480分析该电动机在不同情况下，电功率与热功率及机械功率分析该电动机在不同情况下，电功率与热功率及机械功率分析该电动机在不同情况下，电功率与热功率及机械功率分
19、析该电动机在不同情况下，电功率与热功率及机械功率之间关系，从能量守恒角度加以解释。之间关系，从能量守恒角度加以解释。之间关系，从能量守恒角度加以解释。之间关系，从能量守恒角度加以解释。4.数据数据处处理：理：本讲稿第十九页，共三十五页纯电阻电路纯电阻电路 非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能E电能电能E Q=I2Rt E=W=UIt（IR=U）M（IRU）电功：电功：W=UIt电热：电热：Q=I2Rt电功率：电功率：P=UI热功率：热功率：P热热=I2R运运转转卡住卡住内能内能Q焦耳定律电热电热内能内能Q+其它形式的能其它形式的能 E=W=UIt Q=I2Rt电功电功等于等于电热电热电功电功大于
20、大于电热电热六、实验：探究电功率与热功率的区别和联系六、实验：探究电功率与热功率的区别和联系 本讲稿第二十页，共三十五页联系生活，应用实际联系生活，应用实际（引出纯电阻电路（引出纯电阻电路和非纯电阻电路）和非纯电阻电路）本讲稿第二十一页，共三十五页电熨斗电热水器电饭煲这些用电器主要把电能转化成什么能？本讲稿第二十二页，共三十五页创设情景创设情景（观察图片思考家用电器中的能量除了转化成内能之外，（观察图片思考家用电器中的能量除了转化成内能之外，还可以转化成为什么能？）还可以转化成为什么能？）电风扇 电能转化成为动能电动机 电能转化成机械能本讲稿第二十三页，共三十五页 纯电阻非纯电阻电能全部转化为
21、热能的器件电能不仅转化为热能也转化为其它形式的能量的器件分析归纳分析归纳 本讲稿第二十四页，共三十五页 电功率与热功率电功率与热功率（1）区别：电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积；热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率。决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积。（2）联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率；对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和。本讲稿第二十五页，共三十五页焦耳热（热功）：Q=I2R t热功率：P热=Q=I2R 单位：瓦特 简称：瓦(W)物理意义：电流做功的快慢三：焦
22、耳定律：本讲稿第二十六页，共三十五页观察思考，讨论交流观察思考，讨论交流1.根据电场力做功，引导学生思考，在电源内部和外电路上能量是如何转化？根据电场力做功，引导学生思考，在电源内部和外电路上能量是如何转化？2.观察图观察图2-6-2，不同电路中的能量转化，思考：电路的电功率一定等于热功率吗？，不同电路中的能量转化，思考：电路的电功率一定等于热功率吗？推理论证，得出结论：推理论证，得出结论：1.当电源的输出电能全部转化成为内能时，当电源的输出电能全部转化成为内能时，P电电=P热。热。2.当电源输出电能转化成为内能和其他形式的能量时，当电源输出电能转化成为内能和其他形式的能量时，P电电=P热热+
23、P其它其它3.引出纯电阻和非纯电阻电路。结合图引出纯电阻和非纯电阻电路。结合图2-6-2本讲稿第二十七页，共三十五页电源把其它形式的能量转化成为电能的功率电源把其它形式的能量转化成为电能的功率IE,等于电源的输出功率等于电源的输出功率IU与电源内与电源内电路的热功率之和。电路的热功率之和。发生短路时，电源释放的能量全部在内电路中转化成为内能，这种状况很危险，可能会发生短路时，电源释放的能量全部在内电路中转化成为内能，这种状况很危险，可能会造成电源损坏，甚至引起火灾。造成电源损坏，甚至引起火灾。结论分析：结论分析：闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现。闭合电路欧姆定律实质上
24、是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现。引入例题，突破难点引入例题，突破难点1.一电动机线圈电阻是一电动机线圈电阻是4.4欧姆，当把它接在欧姆，当把它接在220V的电压下，工作电流是的电压下，工作电流是1A,求：求：1.电动机损耗的电功率？电动机损耗的电功率？2.电动机损耗的电功率？电动机损耗的电功率？3.电动机转化为机械能的功率？电动机转化为机械能的功率？理论分析，得出结论：理论分析，得出结论：本讲稿第二十八页，共三十五页板书设计：板书设计：一、电源内部：化学能-电能二、电源外部：电能-其他形式能三、纯电阻电路P电=P热四、非纯电阻电路P电=P热+P其他本讲稿第二十九页，共三十五页本讲稿第三十
25、页，共三十五页训练内化：训练内化：1.用用电电器两端器两端电压电压220V，这这意味着意味着 ()A.1A电电流通流通过过用用电电器器时时，消耗的，消耗的电电能能为为220JB.1C正正电电荷通荷通过过用用电电器器时时，产产生生220J的的热热量量C.1A电电流通流通过过用用电电器器时时，电电流的流的发热发热功率功率为为220WD.1C正正电电荷从荷从电势电势高端移到高端移到电势电势低端低端时时，电场电场力做力做功功220JD本讲稿第三十一页，共三十五页2.关于关于电电功，下列功，下列说说法中正确的有法中正确的有 ()A.电电功的功的实质实质是是电场电场力所做的功力所做的功B.电电功是功是电电
26、能能转转化化为为内能的量度内能的量度C.电场电场力做功是力做功是电电能能转转化成其他形式能量的量度化成其他形式能量的量度D.电电流通流通过电动过电动机机时时的的电电功率和功率和热热功率相等功率相等AC本讲稿第三十二页，共三十五页3.一灯泡一灯泡标标有有“220V，100W”字字样样将其接到将其接到110V的的电电源上源上(不考不考虑虑灯泡灯泡电电阻的阻的变变化化)，则则有有()A.灯泡的灯泡的实际实际功率功率为为50WB.灯泡的灯泡的实际实际功率功率为为25WC.通通过过灯泡的灯泡的电电流流为额为额定定电电流的流的1/2D.通通过过灯泡的灯泡的电电流流为额为额定定电电流的流的1/4B C本讲稿第三十三页，共三十五页4.下下图电图电路中，路中，电电灯灯L1、L2都都标标有有“220V,100W”;电电灯灯L3、L4都都标标有有“220V，40W”将将A、B两端接入两端接入电电源，源，最暗的灯是最暗的灯是()AL1 BL2 CL3 DL4ABL1L2L3L4C本讲稿第三十四页，共三十五页谢谢大家！本讲稿第三十五页，共三十五页