《6.焦耳定律电路中的能量转化》新课标优质课教案设计

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3．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。

4．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。

5．理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。

（二）过程与方法

通过有关实例，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

通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。

二、重点与难点：

重点：区别并掌握电功和电热的计算。

难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。

三、设计思想

焦耳定律也是初中学习过的内容，本节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，可用类比的方法说明：电场力对自由电荷做功时，电荷的电势能转化为动能，相当于物体在真空中自由下落，物体的重力势能转化为动能；而在电阻元件中电场力对电荷做功，电势能转化为内能，相当于物体在黏滞性较大的液体中匀速下落，重力势能转化为内能。从能量转化和守恒的角度来理解闭合电路欧姆定律，可使学生对欧姆定律的认识更加深入。为降低教学难度，教材只是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定律在闭合电路中的具体表现，而没有从能量守恒定律推导出闭合电路欧姆定律。另外，对电功和电热的区别与联系，教材中介绍不够充分，应适当补充纯电阻电路和非纯电阻电路的概念。

四、教学资源 《焦耳定律 电路中的能量转化》多媒体课件

五、教学设计

【课堂引入】

生活中我们应用中各式各样的用电器，例如我们用电熨斗烫衣服、热水壶烧水、用电风扇乘凉等，那么电热水器烧水是电能转化为那种形式的能? 电风扇乘凉又是电能转化为那种形式的能?能量转化过程中又有什么规律呢？带着这些问题，进入今天的学习。

【课堂学习】

问题：在电场中自由释放一电荷，电场力对其做功，电势能转化为动能，在导线中也有大量自由电荷，在导线两端加上电压，同时会沿导线建立起电场，电场力也会对自由电荷做功，驱使它们定向移动，在这过程中能量是如何转化的呢？

学习活动一：复习电功和电功率概念

问题：如何根据电场力做功推导电功和电功率的公式？

根据电场力做功的特点可知，在导线两端加上电压U，某一自由电荷q从一端移到另一端的过程中电场力做功为 EMBED Equation.DSMT4 ，又由电流强度的定义可知 EMBED Equation.DSMT4 ，代入可得电功的公式为 EMBED Equation.DSMT4 ，电功的国际单位为J， EMBED Equation.DSMT4 ；再由功率的定义可得电功率公式 EMBED Equation.DSMT4 ，电功率的国际单位是瓦特，简称瓦， EMBED Equation.DSMT4 。

学习活动二：重新认识焦耳定律和热功率

问题1：初中曾学过焦耳定律 EMBED Equation.DSMT4 ，当时是从实验探究角度得出的，能否从理论上加以证明和推导呢？

在通电的金属导体中，电能转化的情形比较复杂。因为在金属中除了自由电子外，还有金属正离子，正离子仅在其平衡位置附近做微小振动。在电场力作用下，正离子没有定向运动，而带负电的自由电子逆着电场方向做定向加速运动，并频繁地与正离子发生碰撞，把定向运动获得的动能不断转移给正离子，使正离子的热运动加剧。总体来看，可以认为大量自由电子以某一平均速率做定向运动，而通过自由电子与正离子的碰撞，将电能转化为金属导体的内能。

在一段只有电阻元件的电路中，电场力所做的功W就等于电流通过这段电路时产生的热量Q，即 EMBED Equation.DSMT4 ，根据欧姆定律 EMBED Equation.DSMT4 ，电阻上产生的热量Q可写成 EMBED Equation.DSMT4 。电阻的热功率 EMBED Equation.DSMT4 。