第十二章電能能量守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為電勢(shì)能、電勢(shì)、電能能量守恒定律，涉及電勢(shì)差、電勢(shì)能公式、功能關(guān)系等。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：學(xué)生已掌握力學(xué)中功、能的基本概念和守恒定律，本節(jié)課將力學(xué)中的守恒定律應(yīng)用于電磁學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生理解電勢(shì)能、電勢(shì)、電能能量守恒定律。教材內(nèi)容為人教版高中物理必修第三冊(cè)第十二章。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理模型解釋和解決實(shí)際問題的能力。

2.培養(yǎng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究理解電勢(shì)能、電勢(shì)概念，提升科學(xué)探究素養(yǎng)。

3.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用能量守恒定律分析電路中能量轉(zhuǎn)換，發(fā)展科學(xué)思維。

4.培養(yǎng)學(xué)生形成正確的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)對(duì)物理學(xué)科的興趣和責(zé)任感。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在進(jìn)入高二物理學(xué)習(xí)之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)的力學(xué)、熱學(xué)知識(shí)，對(duì)功、能、能量守恒定律等概念有一定的了解。此外，學(xué)生還接觸過電學(xué)的基本概念，如電流、電壓等，但尚未深入探討電勢(shì)能、電勢(shì)等概念。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

高中生普遍對(duì)物理學(xué)科抱有較高的興趣，尤其對(duì)與日常生活相關(guān)的物理現(xiàn)象感興趣。學(xué)生的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，能夠通過課堂講解和自主學(xué)習(xí)掌握新知識(shí)。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生偏好通過實(shí)驗(yàn)操作來(lái)理解物理概念，而另一部分學(xué)生則更傾向于通過邏輯推理和數(shù)學(xué)計(jì)算來(lái)解決問題。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

在學(xué)習(xí)電勢(shì)能、電勢(shì)、電能能量守恒定律時(shí)，學(xué)生可能會(huì)遇到以下困難和挑戰(zhàn)：首先，電勢(shì)能、電勢(shì)等概念較為抽象，學(xué)生可能難以直觀理解；其次，能量守恒定律的應(yīng)用需要較強(qiáng)的邏輯思維能力，學(xué)生可能難以將所學(xué)知識(shí)靈活應(yīng)用于具體問題中；最后，學(xué)生在解決電路問題時(shí)，可能會(huì)因?yàn)殡娐窂?fù)雜性和計(jì)算難度而感到困惑。教學(xué)資源-軟硬件資源：物理實(shí)驗(yàn)器材（電壓表、電流表、電阻、電源、導(dǎo)線等），多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、電腦、屏幕等）。

-課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部物理教學(xué)平臺(tái)，用于發(fā)布教學(xué)資料和在線作業(yè)。

-信息化資源：電學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻、在線電學(xué)知識(shí)講解視頻、電子版教材和習(xí)題。

-教學(xué)手段：課堂講授、小組討論、實(shí)驗(yàn)操作、問題解答、練習(xí)鞏固。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

（教師）同學(xué)們，上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電流和電壓的基本概念，今天我們將繼續(xù)探討電學(xué)中的電勢(shì)能、電勢(shì)以及電能能量守恒定律。請(qǐng)同學(xué)們回憶一下，電流和電壓在電路中是如何傳遞和轉(zhuǎn)化的？

（學(xué)生）電流在電路中流動(dòng)，電壓則是推動(dòng)電流流動(dòng)的原因。

（教師）很好，那么在電流流動(dòng)的過程中，電能是如何轉(zhuǎn)化的呢？今天我們就來(lái)探究這個(gè)問題。

二、新課講授

1.電勢(shì)能

（教師）首先，我們來(lái)學(xué)習(xí)電勢(shì)能的概念。在電場(chǎng)中，電荷所具有的能量稱為電勢(shì)能。電勢(shì)能的大小與電荷的電量、電場(chǎng)強(qiáng)度以及電荷在電場(chǎng)中的位置有關(guān)。

（學(xué)生）老師，電勢(shì)能的單位是什么？

（教師）電勢(shì)能的單位是焦耳（J）。

（教師）接下來(lái)，我們通過一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察電勢(shì)能的變化。請(qǐng)同學(xué)們觀察實(shí)驗(yàn)器材，并思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證電勢(shì)能的變化。

（學(xué)生）我們可以使用電池、電阻和電流表組成電路，然后在電路中接入不同位置的電阻，觀察電流表的變化。

（教師）很好，這是一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。請(qǐng)同學(xué)們按照自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.電勢(shì)

（教師）在電場(chǎng)中，電勢(shì)是描述電場(chǎng)強(qiáng)度的一個(gè)物理量。電勢(shì)的大小與電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)零點(diǎn)的選擇有關(guān)。

（學(xué)生）老師，電勢(shì)的單位是什么？

（教師）電勢(shì)的單位是伏特（V）。

（教師）接下來(lái)，我們學(xué)習(xí)電勢(shì)差的概念。電勢(shì)差是電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間電勢(shì)的差值。

（學(xué)生）老師，電勢(shì)差有什么實(shí)際意義？

（教師）電勢(shì)差可以用來(lái)描述電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的能力。

3.電能能量守恒定律

（教師）在電路中，電能可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如熱能、光能等。在這個(gè)過程中，電能的總量保持不變，這就是電能能量守恒定律。

（學(xué)生）老師，電能能量守恒定律有什么實(shí)際應(yīng)用？

（教師）電能能量守恒定律可以用來(lái)分析電路中能量的轉(zhuǎn)換過程，幫助我們?cè)O(shè)計(jì)更高效的電路。

（教師）現(xiàn)在，請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合所學(xué)知識(shí)，分析以下電路圖，并計(jì)算出電路中的電流、電壓和電勢(shì)差。

（學(xué)生）好的，我會(huì)認(rèn)真分析電路圖，并計(jì)算出所需的數(shù)據(jù)。

三、課堂練習(xí)

（教師）請(qǐng)同學(xué)們完成以下練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。

1.一電路中，電源電壓為12V，電阻為10Ω，求電路中的電流和電勢(shì)差。

2.一電路中，電源電壓為5V，電阻為2Ω，電阻兩端電壓為3V，求電路中的電流和電勢(shì)差。

3.一電路中，電源電壓為9V，電阻為6Ω，電路中的電流為1A，求電路中的電勢(shì)差。

（學(xué)生）我會(huì)認(rèn)真完成練習(xí)題，并檢查自己的答案。

四、課堂小結(jié)

（教師）今天我們學(xué)習(xí)了電勢(shì)能、電勢(shì)和電能能量守恒定律。請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)一下，這三個(gè)概念在電路中的應(yīng)用和意義。

（學(xué)生）老師，電勢(shì)能、電勢(shì)和電能能量守恒定律可以幫助我們分析電路中能量的轉(zhuǎn)換過程，設(shè)計(jì)更高效的電路。

（教師）很好，同學(xué)們今天的表現(xiàn)都很出色。希望大家在課后繼續(xù)復(fù)習(xí)，加強(qiáng)對(duì)這些概念的理解和應(yīng)用。

五、布置作業(yè)

（教師）請(qǐng)同學(xué)們完成以下作業(yè)：

1.復(fù)習(xí)今天所學(xué)的電勢(shì)能、電勢(shì)和電能能量守恒定律。

2.分析以下電路圖，并計(jì)算出電路中的電流、電壓和電勢(shì)差。

3.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，并分析電路中能量的轉(zhuǎn)換過程。

（學(xué)生）好的，我會(huì)認(rèn)真完成作業(yè)。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-電容器的電勢(shì)能與電容的關(guān)系：通過介紹電容器的電荷量、電容和電勢(shì)能之間的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生理解電容器的電勢(shì)能是如何計(jì)算的。

-電路中的能量轉(zhuǎn)換：探討電路中電能如何轉(zhuǎn)化為熱能、光能等形式，以及這些能量轉(zhuǎn)換在實(shí)際應(yīng)用中的例子，如電燈、電熱器等。

-電磁感應(yīng)：介紹法拉第電磁感應(yīng)定律，探討變化的磁場(chǎng)如何產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，以及電磁感應(yīng)在發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備中的應(yīng)用。

-電路分析中的歐姆定律擴(kuò)展：討論復(fù)雜電路中的歐姆定律應(yīng)用，如串并聯(lián)電路中的電壓、電流分配規(guī)律，以及基爾霍夫定律的應(yīng)用。

-能量守恒在電路中的應(yīng)用：通過實(shí)例分析，展示如何在電路中應(yīng)用能量守恒定律來(lái)解釋和預(yù)測(cè)電路中的能量變化。

2.拓展建議：

-閱讀相關(guān)科普書籍或文章，如《電磁學(xué)的故事》、《現(xiàn)代物理學(xué)導(dǎo)論》等，以加深對(duì)電學(xué)概念的理解。

-觀看物理科普視頻，如“電磁學(xué)的奧秘”、“電路世界”等，通過動(dòng)畫和實(shí)際演示來(lái)直觀理解電學(xué)原理。

-參與實(shí)驗(yàn)室的物理實(shí)驗(yàn)，通過親手操作電路實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)電學(xué)知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用。

-在網(wǎng)上查找相關(guān)教學(xué)資源，如教育平臺(tái)上的電子教材、習(xí)題庫(kù)和教學(xué)視頻，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和練習(xí)。

-參加物理競(jìng)賽或科學(xué)展覽，通過與其他學(xué)生的交流和討論，拓寬視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

-閱讀物理學(xué)史，了解電學(xué)發(fā)展的歷史，以及科學(xué)家們?cè)陔妼W(xué)領(lǐng)域的重要貢獻(xiàn)。

-通過數(shù)學(xué)工具，如微積分，研究電路中能量的變化，探索更深入的電學(xué)理論。內(nèi)容邏輯關(guān)系①電勢(shì)能概念及其計(jì)算

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：電勢(shì)能、電荷量、電場(chǎng)強(qiáng)度、位置關(guān)系

-重點(diǎn)詞句：電荷在電場(chǎng)中具有電勢(shì)能，電勢(shì)能公式E_p=qU，其中E_p為電勢(shì)能，q為電荷量，U為電勢(shì)。

②電勢(shì)概念及其應(yīng)用

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)零點(diǎn)、電勢(shì)差

-重點(diǎn)詞句：電勢(shì)是描述電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能大小，電勢(shì)公式V=U/d，其中V為電勢(shì)，U為電勢(shì)差，d為兩點(diǎn)間的距離。

③電能能量守恒定律

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：電能守恒、能量轉(zhuǎn)換、功率、能量單位

-重點(diǎn)詞句：在電路中，電能總量保持不變，電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，功率公式P=UI，其中P為功率，U為電壓，I為電流。課后拓展1.拓展內(nèi)容：

-閱讀材料：《電磁學(xué)基礎(chǔ)》一書，由著名物理學(xué)家編寫，適合高中生閱讀，書中詳細(xì)介紹了電勢(shì)能、電勢(shì)和能量守恒定律等基本概念。

-視頻資源：《電磁學(xué)原理》系列視頻，由知名教育機(jī)構(gòu)制作，通過動(dòng)畫和實(shí)際演示，幫助學(xué)生直觀理解電學(xué)原理。

-實(shí)驗(yàn)視頻：《電勢(shì)能與電勢(shì)實(shí)驗(yàn)演示》，展示如何通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電勢(shì)能和電勢(shì)的概念，以及能量守恒定律在電路中的應(yīng)用。

2.拓展要求：

-鼓勵(lì)學(xué)生利用課后時(shí)間閱讀《電磁學(xué)基礎(chǔ)》一書，重點(diǎn)關(guān)注電勢(shì)能、電勢(shì)和能量守恒定律的相關(guān)章節(jié)，嘗試用自己的語(yǔ)言總結(jié)這些概念。

-觀看《電磁學(xué)原理》系列視頻，特別關(guān)注電勢(shì)能與電勢(shì)的實(shí)驗(yàn)演示部分，思考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的意義。

-完成實(shí)驗(yàn)視頻《電勢(shì)能與電勢(shì)實(shí)驗(yàn)演示》中的實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與課本中的理論知識(shí)進(jìn)行對(duì)比。

-學(xué)生可以組成學(xué)習(xí)小組，共同討論和解答在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，通過合作學(xué)習(xí)加深對(duì)電學(xué)知識(shí)的理解。

-教師可以推薦一些在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，如國(guó)家精品在線開放課程、中國(guó)大學(xué)MOOC等，讓學(xué)生在線學(xué)習(xí)相關(guān)課程，拓寬知識(shí)面。

-鼓勵(lì)學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告或?qū)W習(xí)心得，總結(jié)學(xué)習(xí)過程中的收獲和體會(huì)，提高學(xué)生的寫作能力和表達(dá)能力。

-對(duì)于有進(jìn)一步學(xué)習(xí)興趣的學(xué)生，可以推薦閱讀《電磁學(xué)》教材的高階章節(jié)，如電磁感應(yīng)、麥克斯韋方程組等，以提升學(xué)生的學(xué)術(shù)水平。

-教師在課后可通過電子郵件、課堂提問或輔導(dǎo)時(shí)間等方式，為學(xué)生提供必要的指導(dǎo)和幫助，解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的疑問。反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.案例教學(xué)法的應(yīng)用：在講解電勢(shì)能、電勢(shì)和能量守恒定律時(shí)，通過引入實(shí)際生活中的案例，如手機(jī)充電、電路故障等，讓學(xué)生在實(shí)際情境中理解抽象的物理概念。

2.互動(dòng)式教學(xué)：設(shè)計(jì)課堂討論和小組合作活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，通過提問、回答和討論，提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)效果。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生對(duì)抽象概念的理解困難：部分學(xué)生對(duì)電勢(shì)能、電勢(shì)等概念的理解較為抽象，難以在腦海中形成直觀的形象。

2.實(shí)驗(yàn)操作技能不足：學(xué)生在進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作不夠熟練，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，影響對(duì)電學(xué)知識(shí)的理解和掌握。

3.評(píng)價(jià)方式單一：目前主要依賴課堂表現(xiàn)和期末考試成績(jī)來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，缺乏多元化的評(píng)價(jià)方式。

反思改進(jìn)措施（三）

1.強(qiáng)化概念教學(xué)：通過多媒體教學(xué)手段，如動(dòng)畫、圖片等，幫助學(xué)生建立電勢(shì)能、電勢(shì)等概念的形象化認(rèn)知，提高對(duì)抽象概念的理解。

2.實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)：定期組織實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)，讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作技巧，提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫能力。

3.多元化評(píng)價(jià)方式：引入課堂表現(xiàn)、小組合作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、平時(shí)作業(yè)等多元化的評(píng)價(jià)方式，全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，鼓勵(lì)學(xué)生全面發(fā)展。

在教學(xué)過程中，我會(huì)注重學(xué)生的個(gè)體差異，針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，采取差異化的教學(xué)方法。同時(shí)，加強(qiáng)與學(xué)生的溝通，了解他們的學(xué)習(xí)需求和困惑，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。此外，我還將不斷學(xué)習(xí)新的教學(xué)理念和教學(xué)方法，提升自身的教學(xué)水平，為學(xué)生提供更優(yōu)質(zhì)的教育資源。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)課堂小結(jié)：

今天我們學(xué)習(xí)了電勢(shì)能、電勢(shì)和電能能量守恒定律。首先，我們了解了電勢(shì)能的概念，它是電荷在電場(chǎng)中由于位置不同而具有的能量，計(jì)算公式為E_p=qU。這里，E_p代表電勢(shì)能，q代表電荷量，U代表電勢(shì)。

接著，我們學(xué)習(xí)了電勢(shì)的概念，電勢(shì)是描述電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能大小，它與電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)零點(diǎn)的選擇有關(guān)。電勢(shì)的單位是伏特（V），電勢(shì)差則是電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間電勢(shì)的差值。

最后，我們探討了電能能量守恒定律，在電路中，電能可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如熱能、光能等，但電能的總量保持不變。這一定律在電路分析中具有重要意義，可以幫助我們理解和預(yù)測(cè)電路中的能量變化。

當(dāng)堂檢測(cè)：

1.以下哪個(gè)公式用于計(jì)算電勢(shì)能？（A）E_p=qU（B）E_p=qV（C）E_p=qI

2.電勢(shì)的單位是什么？（A）焦耳（J）（B）伏特（V）（C）安培（A）

3.在電路中，電能可以轉(zhuǎn)化為哪種形式的能量？（A）熱能（B）光能（C）機(jī)械能（D）以上