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2.5焦耳定律导学者——郭金华【简明说课】本节教学设计以维果茨基的“最近发展区理论”理论为理论依据，建立在学生已有的知识水平基础上，开发其潜在发展能力，有意义的进一步建构学生的知识框架。其次，本设计充分体现新课程理念，实现新课程下述四大目标：一、从课程目标的三个维度设计教学过程。二、提高科学探究的质量，关注科学探究学习目标的达成。三、使物理贴近学生生活，练习生活实际。四、突出物理的学科特点，发挥实验在物理教学中的重要作用。学生在初中阶段已经学习了电功计算式W=UIt及焦耳定律P=I2Rt，并且也做过焦耳定律演示实验，这两个公式对学生来说不陌生，但是初中并没有分析纯电阻电路与非纯电阻电路的区别与联系，因此学生最大的问题是不理解电功与电热之间的区别与联系，有些甚至将两者等同，这就显然成了本节课的重点同时也是难点所在。为了突破该教学难点笔者一开始就利用大量生活中电能利用的实例，树立起利用电能也就是电能转化为其他形式能的过程，然后设计了一个“探究电动机电功与电热”的学生实验，让学生亲自接触电动机，亲自测量计算。亲自解决问题，给学生以成功体验，加深学生对非纯电阻电路的认识理解。最后笔者利用传感器设计了一个定量研究电动机电路中能力转化的实验，该实验设计的意图并不在乎其有多精确，而是让学生充分感受实际情况。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”此外该实验中完全可以出一个联系实际的电动机题目，近几年的物理高考题也充分体现了联系实际的思想，特别是11年浙江卷变压器的那个题目。此外，将电场力对电荷做功与电流做功建立联系，由W=qU推导出W=UIt这是本节的次重点，但并非难点问题。电源内部能量转化关系在电动势章节中已有涉及，而整个闭合回路中的能量转化关系由于闭合电路欧姆定律还未学到，也为了降低学生新课学习难度，这两块内容本教学设计中均不涉及。整堂课的涉及流程：第一部分：大量电能利用生活实例引入，建立电流做功与能量转化的概念第二部分：采用问题导学模式，让学生推导出电功计算式第三部分：衔接初中焦耳定律，让学生温故知新第四部分：学生实验探究教学模式，让学生深入掌握电功与电热的区别与联系第五部分：学生点评课堂谈收获与感想【教学目标】（一）知识与技能：1、知道电流做功的实质，知道电流做功对应的能量转化。2、会推导电功和电功率的表达式。3、知道纯电阻电路中电能全部转化为导体的内能。4、知道焦耳定律，会用焦耳定律推导导体热功率的表达式。5、会计算电路中的电功、电功率、热功、热功率。（二）过程与方法：经历科学实验探究过程，尝试应用科学实验探究的方法研究物理问题，提高学生探究能力。通过大量生活实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程（三）情感态度与价值观：进一步体会能量守恒定律，并会用能量守恒的观点解决问题；发展对科学的好奇心与求知欲，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。【教学重难点】重点：电流做功实质，电路中能量转化，电功（率）与热功（率）的区别与联系难点：非纯电阻电路中的能量转化分析及电功（率）热功（率）的区别与联系【教学过程设计】[电热锯与电风扇实物展示，给学生以感性认识]问：请同学们观察“电炉”与“电风扇”，这两种电器什么情况下才能工作，其工作的效果是什么？电热锯工作过程中电能转化为热能，电风扇工作过程中电能转化为机械能问：某个电器消耗了多少电能你如何计算呢？功是能量转化的亮度，电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，两者数值相同。问：什么是电流？电荷定向移动形成电流问：电荷为什么会定向移动？导线接通电源以后，导线中有电场，电场力使自由电荷定向移动。问：导线中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力对电荷做不做功？若做功了，做正功还是负功？这里伴随着什么能量的转化？电场力对电荷做正功，电势能转化为其他形式的能说明：我们通常所说的电流做功实质上是电场力对定向移动的自由电荷做功，消耗的电能实质上就是定向移动电荷所减少的电势能。这样的话我们求电流做功实际上可以通过求电场力对电荷做功得到。问：现在我们取一小段电路，如果这段电路左右两端的电压是U，在电荷q从左端移动到右端的过程中，电场力做功多少？W=qU（1）电压容易测，但是一段时间内通过了的电荷量你能直接测得吗？问：若告诉你电流为I，通电时间为t，能知道通过的电荷量了吗？q=It（2）（2）式带入（1）式得：W=UIt这就是同学们在初中就学过的电功计算式。今天同学们利用自己所学的静电场的知识亲自推导出了这个电功公式。问：电功公式中各物理量单位分别取什么？伏特，安培，秒，焦耳为了描述做功的快慢程度，我们又引入了一个什么物理量？电功率P=W/t=UI功率单位：瓦特问：用公式W=UIt算出的电功是多少就说明消耗了多少电能，那这些电能到底是转化为什么能量呢，是内能，是机械能，还是化学能等等，或者是几种能量都有，这是由用电器决定的。问：初中学过导体中有电流流过时会发热，为什么？有电阻，为什么有电阻就会发热能，有兴趣的同学可以自己阅读学案后面的阅读材料。问：同学们还记得初中里学过的另一个专门求电路发热量的公式吗？Q=I2Rt（专门计算电路发热量，无论什么电路）这个关系式最初是由焦耳用实验直接得到的，我们把它叫做焦耳定律：“电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比”。对电功率相对应，单位时间内的发热量我们通常称热功率P热=Q/t=I2R问：电功UIt（即消耗的电能）与电热I2Rt（即产生的热量）一定是相等的吗？同学们谈谈自己的看法？如果电路中只有像电炉那样的纯电阻元件，电路只会发热，这样的电路我们称为纯电阻电路(电炉，白炽灯都是纯电阻元件)。根据能量守恒定律，这个时候电路消耗的电能将全部转化为热能，有W=Q，即UIt=I2Rt消去It可得U=IR（即欧姆定律）那么对于带有电动机的用电器呢？[探究实验]：探究电动机电路中电功率与热功率的区别与联系给你玩具电风扇1台、干电池2节、电压表和电流表各1只、电键1个，导线若干。已用欧姆表测得电动机内阻R（1）请设计电路图，连接电路，电动机正常转动，测量电动机两端的电压，流过电动机的电流，计算电动机消耗的电功率，电动机的发热功率？（2）卡住本来正常转动的电动机，再测量电动机两端的电压，流过电动机的电流，计算电动机消耗的电功率，电动机的发热功率？结论：电动机转动不转动(同电阻元件)P电P热P电=P热电能转化为内能和机械能电能转化为内能UII2RUI=I2RUIRU=IR非纯电阻电路纯电阻电路像电动机这样消耗的电能除了自身发热以外还转化为其他能量的原件称非纯电阻元件，带有非纯电阻元件的电路称非纯电阻电路。(电动机、电解槽、充电中的蓄电池、日光灯都是非纯电阻元件)另一实验现象：电动机不转时电路中的电流比转动时电流要大。电动机的功率越大这个现象越明显，所以现实中一些大功率电动机是千万不能卡住的，一旦卡住电流过大，电动机将烧坏。[拓展演示实验展示]探究电动机电路中的电功率与输出机械功率的关系让一个小电动机运转带动重物（位移传感器）上升，由位移传感器可以得到上升速度，弹簧秤测重物重力，再用电流传感器和电压传感器采集电动机两端电压与流过电动机电流。计算电动机消耗电功率，及提升重物的输出机械功率。对结果进行分析（注：电动机提升物体短暂加速后便进入匀速状态）[课堂总结]：请几位同学总结点评课堂，谈谈收获与感受。[结束语]：在生活中电能的利用随处可见，应用广泛，物理来源于生活又服务于生活，是一门建立在实验基础上的探究型学科，是一门可以让我们大脑充满智慧的学科，希望同学们今后在物理学习的过程中要多进行实验探究，祝同学们今后学习愉快。今天的学习到此结束，谢谢大家！作业设计思考：焦耳生平阅读为什么白炽灯属纯电阻元件，霓虹灯日光灯属非纯电阻原件导体发热微观原理给你玩具电风扇1台、干电池2节、电压表和电流表各1只、电键1个，导线若干。“请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工作时的电功率和输出的机械功率。”焦耳定律演示实验“控制变量法”灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么?假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？