【教案】電路中的能量轉(zhuǎn)化+微課教學設計高二上學期物理人教版（2019）必修第三冊

§19.1《電路中的能量轉(zhuǎn)化》教學設計章節(jié)名稱§19.1電路中的能量轉(zhuǎn)化學科高二物理課時1課時課型新授課教學背景教材分析本節(jié)課是人教版（2019）第十九章第1節(jié)《電路中的能量轉(zhuǎn)化》，本節(jié)課程標準要求：從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電功和電熱，區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路。并且理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。學情分析本節(jié)課授課對象是高二學生，他們在初中階段已經(jīng)學習過電功、焦耳定律等知識及其公式應用，并且對純電阻電路中電流做功，使得電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能已經(jīng)有了一定的認識，因而本節(jié)課應在此基礎上了解非純電阻電路，理解非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化情況。在授課過程中，為了同時展示純電阻電路和非純電阻電路的區(qū)別，從“為什么電風扇卡住后容易引起火災？”這一問題出發(fā)，研究兩種電路中的能量轉(zhuǎn)化，引導學生分析，最終歸納得出物理規(guī)律。教學目標物理觀念1.從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電功和電功率；理解電功和能量轉(zhuǎn)化的關系；2.理解電功和電熱的區(qū)別，知道純電阻電路和非純電阻電路。科學思維1.經(jīng)歷探究過程，理解純電阻電路和非純電阻電路在能量轉(zhuǎn)化過程中的區(qū)別?？茖W探究1.通過電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化和守恒，進一步滲透辯證唯物主義觀點的教育?？茖W態(tài)度與責任1.培養(yǎng)學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的思維方法。2.閱讀課后材料，滲透科學家的物理思維和科學精神。教學重點純電阻電路和非純電阻電路在能量轉(zhuǎn)化過程中的區(qū)別。教學難點純電阻電路和非純電阻電路在能量轉(zhuǎn)化過程中的區(qū)別。會從能量守恒角度理解焦耳定律。教學方法講授法教學用具PPT教學過程師生活動設計意圖【導課】問題：為什么電風扇卡住后容易引起火災？引起火災，一定是因為電路產(chǎn)生熱量較多，那為什么電風扇在卡住之后容易引起火災呢。要想解決這個問題，我們應該站在物理學的角度，研究電風扇所在的電路，并分析此電路中的能量轉(zhuǎn)化。要想分析一個電路中的能量轉(zhuǎn)化，首先要看電路中具有哪種類型的用電器。一、電路的類型1.純電阻電路:電路中只含有電熱元件的電路。如：電阻、電爐、電熱水器等電熱器件組成的電路，轉(zhuǎn)子被卡住的電動機也是純電阻器件。2.非純電阻電路:電路中含有電動機、電解槽的電路。如：電風扇、四驅(qū)車、蓄電池等等。二、純電阻電路1.電路中的能量轉(zhuǎn)化:由于電路中只含有電熱元件，因此在純電阻電路中，電流做的功就全部生成了電熱，而功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為電熱。即電路中消耗的電能能夠全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。即W電=Q，UIt=I2Rt。2.純電阻電路滿足歐姆定律:等式兩邊同時消去t與一個I的乘積，得到U=IR，即純電阻電路滿足歐姆定律。既然滿足歐姆定律，上述式子還可以寫為W電=Q=UIt=I2Rt=U2t/R，單位時間內(nèi)的功即為功率，得到電功率與熱功率的關系P電=P熱=UI=I2R=U2/R。三、非純電阻電路1.電路中的能量轉(zhuǎn)化:以含有電動機的非純電阻電路為例，在非純電阻電路中，電動機從電源獲得能量，電能一部分轉(zhuǎn)化為機械能，還有能量損失，比如電動機在工作時會生熱，此外還有可能是電動機工作時的摩擦，以及空氣阻力導致能量損失。但若不考慮摩擦和空氣阻力的作用，損失的能量即為線圈發(fā)熱所產(chǎn)生的熱量。即在非純電阻電路中，電能一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能，另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。即W電=E其他+Q，UIt=E其他+I2Rt。在一定的時間內(nèi)，各類的功與功率之間成正比關系，因此研究更多的是功率之間的關系，即P電=P出+P熱，UI=P出+I2R。2.非純電阻電路不滿足歐姆定律:約去I與t的乘積，非純電阻電路不滿足歐姆定律。四、為什么電風扇卡住后容易引起火災？在了解電路中能量轉(zhuǎn)化的基礎知識之后，我們再回到視頻一開始提出的問題:為什么電風扇卡住后容易引起火災？①電動機正常工作是非純電阻電路首先我們需要判斷電風扇所在的電路是屬于純電阻電路還是非純電阻電路，由于其電路中存在電動機，因此是非純電阻電路。若用電器正常工作，電能除了轉(zhuǎn)化為機械能之外，還有少部分會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，滿足電功率=輸出功率+熱功率，即P電=P出+P熱。②電動機被卡住之后的電路是純電阻電路然而有時電風扇會因為摩擦阻力過大而被卡住停止轉(zhuǎn)動，在電風扇被卡住之后，電風扇就相當于一個純電阻電路，由于電風扇的內(nèi)阻一般都很小，因此卡住之后線圈中的電流就會很大，產(chǎn)生較多的熱量，會燒毀電風扇，或引發(fā)火災。因此現(xiàn)實生活中如果遇到電風扇在通電之后沒有轉(zhuǎn)動，應該立即切斷電源，進行檢查。我們可以以一道習題為例來計算一下產(chǎn)生的熱量。?五、習題:習題：一臺電動機，線圈的電阻是10Ω，當它兩端所加的電壓為220V時，這臺電動機消耗功率88W.求：(1)電動機正常工作的電流是多少？(2)電動機正常工作時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率和轉(zhuǎn)化為機械能的功率各是多少？(3)如果接上電源后，電動機不能轉(zhuǎn)動，這時通過電動機的電流，以及電動機消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？解：（1）由P=UI可得電流I=P/U=88W/220V=0.4A；（2）線圈電阻發(fā)熱功率P=Q=I2r=1.6W；機械功率P機=P-P熱=86.4W；（3）當電動機不轉(zhuǎn)動時，作純電阻，I=U/r=220/10A=22A，P=UI=I2r=4840W※注意:分析每種情況的電路類型，再帶入公式進行求解。※分析:最終算出電動機正常工作時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的熱功率為1.6W，而在電動機卡住時電動機消耗的熱功率為4480W，電動機卡住時產(chǎn)生的熱功率是電動機正常工作時產(chǎn)生熱功率的3025倍，故在實際生活中，電動機卡住之后極容易因生熱過多而引發(fā)火災。六、生活啟示:因此在使用時，可采用以下方法防止電風扇引起火災事故。①嚴格控制電風扇的使用時間。②應對電動機進行定期保養(yǎng)，向電機加油孔中滴注機油，使轉(zhuǎn)動摩擦部位保持潤滑；并定期用干凈的抹布進行清潔，去除沾附在外殼上的灰塵。③使用中不能使電機進水受潮，不在有易燃易爆物品的場所使用，選擇平穩(wěn)牢固的位置放置電風扇，防止碰倒損壞風扇葉片和電機。④經(jīng)常檢查電器元件及電源線連接處是否牢固，電源線是否老化破損，發(fā)現(xiàn)問題應及時維修更換，絕不能“帶病工作”。為了同時展示純電阻電路和非純電阻電路的區(qū)別，從“為什么電風扇卡住后容易引起火災？”這一問題出發(fā)，研究兩種電路中的能量轉(zhuǎn)化，引導學生分析，最終歸納得出物理規(guī)律。板書設計§19.1電路中的能量轉(zhuǎn)化一、電路類型1.純電阻電路：只含有電熱元件的電路如：電阻、電爐、電熱水器等電熱器件組成的電路，轉(zhuǎn)子被卡住的電動機也是純電阻器件。非純電阻電路：含有電動機、電解槽的電路如：電風扇、四驅(qū)車、蓄電池等。二、純電阻電路1.電路中的能量轉(zhuǎn)化：W電=Q=UIt