《電路及其應(yīng)用》單元教學(xué)設(shè)計(jì)案例報(bào)告目錄TOC\o"1-3"\h\u3760《電路及其應(yīng)用》單元教學(xué)設(shè)計(jì)案例報(bào)告 125049第一節(jié)分析：確定《電路》單元學(xué)習(xí)主題 13122一、學(xué)習(xí)內(nèi)容分析 123069二、學(xué)習(xí)者分析 58235三、確定單元學(xué)習(xí)主題 614982第二節(jié)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)《電路》單元學(xué)習(xí)活動(dòng) 729204一、單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì) 74859二、單元教學(xué)整體計(jì)劃 81862三、主要教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì) 11分析：確定《電路》單元學(xué)習(xí)主題本節(jié)主要基于單元教學(xué)設(shè)計(jì)的一般流程從教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)者兩方面對(duì)《電路及其應(yīng)用》單元進(jìn)行整體分析，從而確定單元學(xué)習(xí)主題，并為確定單元教學(xué)目標(biāo)以及單元教學(xué)整體設(shè)計(jì)提供依據(jù)。學(xué)習(xí)內(nèi)容分析課標(biāo)分析通過(guò)對(duì)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》）與《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）解讀》（以下簡(jiǎn)稱《解讀》）中《電路及其應(yīng)用》單元的內(nèi)容要求、活動(dòng)建議、教學(xué)提示和學(xué)業(yè)要求的研讀[3]，歸納出《電路及其應(yīng)用》單元的核心概念和規(guī)律，以及教學(xué)過(guò)程中需要落實(shí)的核心素養(yǎng)目標(biāo)。如表4-1所示。表4-1《電路及其應(yīng)用》單元主要概念、規(guī)律與對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求核心概念電源、電阻、電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻、電功、電功率物理規(guī)律串并聯(lián)電路特點(diǎn)、閉合電路歐姆定律、能量守恒定律核心素養(yǎng)目標(biāo)要求從“電荷在靜電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”理解電源與電流，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)動(dòng)與相互作用觀理解閉合電路歐姆定律，掌握電源電動(dòng)勢(shì)、路端電壓與內(nèi)電壓的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生能量觀理解電功、電功率、電熱、熱功率等概念，理解焦耳定律，提升學(xué)生能量觀能夠分析和解決家庭電路中的簡(jiǎn)單問(wèn)題，發(fā)展科學(xué)思維通過(guò)“恒定電流電路內(nèi)各處電荷的分布是穩(wěn)定的”和“電勢(shì)、電勢(shì)差”的知識(shí)理論分析得出串并聯(lián)電路特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維通過(guò)探究影響金屬導(dǎo)體電阻的因素，經(jīng)歷提出問(wèn)題、尋找證據(jù)、解釋與交流等科學(xué)探究的過(guò)程，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)探究能力的提升用閉合電路歐姆定律設(shè)計(jì)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)，提升科學(xué)探究能力通過(guò)精確的測(cè)量?jī)x器的學(xué)習(xí)與使用培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度將安全用電與節(jié)約用電應(yīng)用于實(shí)際生活，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約意識(shí)本單元先是在初中所學(xué)的電流、電壓、歐姆定律等物理概念以及前兩章所學(xué)靜電場(chǎng)知識(shí)的基礎(chǔ)上，圍繞電源電阻及串并聯(lián)電路，對(duì)電路中相關(guān)物理量進(jìn)行分析討論，之后在電場(chǎng)知識(shí)與能量守恒定律的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)電功、電功率、焦耳定律、培養(yǎng)學(xué)生能量觀念，促進(jìn)科學(xué)思維的發(fā)展。教材分析1.整合教學(xué)內(nèi)容，梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)本單元教學(xué)是將“電場(chǎng)”與“電路”知識(shí)相關(guān)聯(lián)，在靜電場(chǎng)的基礎(chǔ)上開(kāi)展探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)[55]。通過(guò)對(duì)教材內(nèi)容的分析，總結(jié)出《電路》單元知識(shí)結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。圖4-1《電路》單元知識(shí)結(jié)構(gòu)圖此外，本次設(shè)計(jì)對(duì)《電路》單元各節(jié)教學(xué)順序進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整前后的順序如表4-2所示。通過(guò)與一線教師溝通，考慮到第十一章第三節(jié)《實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量》中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)涉及到電流表的內(nèi)接與外接以及滑動(dòng)變阻器的分壓與限流作用，而此部分知識(shí)是安排在第四節(jié)《串聯(lián)電路與并聯(lián)電路》的拓展部分，因此將原先的第三節(jié)《實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量》調(diào)整至第四節(jié)《串聯(lián)電路與并聯(lián)電路》之后。對(duì)于《實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表》一節(jié)，2019版《普通高中教科書(shū)教師教學(xué)用書(shū)（物理）必修第三冊(cè)》在“教材分析與教學(xué)建議”板塊中提到歐姆檔的原理需要在下一章閉合電路歐姆定律之后才能講清楚[56]，為了讓學(xué)生更好的掌握歐姆檔的原理，將閉合電路歐姆定律的原理與實(shí)際相結(jié)合，在與一線教師溝通交流之后，將《實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表》調(diào)整至《實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的測(cè)量》一節(jié)之后。表4-2《電路》單元各節(jié)教學(xué)順序調(diào)整前后對(duì)比調(diào)整前各節(jié)順序調(diào)整后各節(jié)順序第十一章電源與電流電源與電流導(dǎo)體的電阻導(dǎo)體的電阻實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量串聯(lián)電路與并聯(lián)電路串聯(lián)電路與并聯(lián)電路實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表電路中的能量轉(zhuǎn)化第十二章電路中的能量轉(zhuǎn)化閉合電路的歐姆定律閉合電路的歐姆定律實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表能源與可持續(xù)發(fā)展能源與可持續(xù)發(fā)展2.挖掘隱性知識(shí)，剖析知識(shí)背后蘊(yùn)含的育人價(jià)值（見(jiàn)表4-3）表4-3《電路》單元隱含的核心素養(yǎng)及科學(xué)方法教學(xué)內(nèi)容核心素養(yǎng)及科學(xué)方法電流、電源、電阻宏微結(jié)合、科學(xué)推理串并聯(lián)電路、電表改裝推理論證、等效思想長(zhǎng)度測(cè)量、導(dǎo)體電阻率測(cè)量科學(xué)本質(zhì)、質(zhì)疑創(chuàng)新、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任電功、電功率、焦耳定律能量觀、科學(xué)推理、科學(xué)本質(zhì)純電阻與非純電阻電路能量轉(zhuǎn)化能量觀、模型建構(gòu)、科學(xué)推理電動(dòng)勢(shì)能量觀、科學(xué)推理、科學(xué)本質(zhì)、比值定義法閉合電路歐姆定律能量觀、模型建構(gòu)、類比法多用電表原理及使用科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的測(cè)量科學(xué)推理、科學(xué)探究能量守恒定律科學(xué)態(tài)度與責(zé)任由表4-3可知，本單元教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)能夠促進(jìn)學(xué)生能量觀的建構(gòu)，有利于培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)，且有助于對(duì)學(xué)生宏微結(jié)合、數(shù)形結(jié)合、等效思想、比值定義法等科學(xué)方法的滲透。教學(xué)重點(diǎn)（見(jiàn)表4-4）表4-4《電路》單元教學(xué)重點(diǎn)電源、電阻、電功、電功率概念理解電阻定律掌握串并聯(lián)電路特點(diǎn)理解閉合電路歐姆定律從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度理解電功與電熱測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法和過(guò)程由表4-4可知，本單元教學(xué)重點(diǎn)包括電源、電阻、電功、電功率等概念，電阻定律、閉合電路歐姆定律等規(guī)律以及能量轉(zhuǎn)換與守恒，實(shí)驗(yàn)原理等知識(shí)。本單元的學(xué)習(xí)是從概念到規(guī)律再到實(shí)驗(yàn)的一個(gè)循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過(guò)程。學(xué)習(xí)者分析認(rèn)知基礎(chǔ)學(xué)生在初中時(shí)期已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)直流電路相關(guān)知識(shí)，并且剛剛結(jié)束靜電場(chǎng)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)建立了“場(chǎng)”的觀念，這就為學(xué)生將靜電場(chǎng)與電路建立聯(lián)系提供可能。此外，學(xué)生在《普通高中教科書(shū)物理必修第二冊(cè)》已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)機(jī)械能守恒定律，在初中也學(xué)習(xí)過(guò)能量守恒定律這就為學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用能量守恒觀念分析、解決電路問(wèn)題以及能量轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)。思維障礙初中階段學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)串、并聯(lián)電路電流、電壓、電阻規(guī)律，但是當(dāng)遇到混聯(lián)電路時(shí)，將這些規(guī)律靈活運(yùn)用的能力不足。學(xué)生在初中學(xué)習(xí)到的是電源電壓不變，因此在高中容易產(chǎn)生思維障礙認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)就是路端電壓，此外對(duì)于歐姆定律的適用范圍也存在認(rèn)識(shí)不足。通過(guò)之前實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積累，學(xué)生具備了一定的實(shí)驗(yàn)探究與數(shù)據(jù)處理能力，基本可以依照實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)步驟獨(dú)自完成實(shí)驗(yàn)探究，但在實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、系統(tǒng)誤差緣由分析以及對(duì)探究過(guò)程與結(jié)果的解釋、評(píng)估、反思上還需提升。教學(xué)難點(diǎn)（見(jiàn)表4-5）表4-5《電路》單元教學(xué)難點(diǎn)串并聯(lián)電路在電表改裝、測(cè)量導(dǎo)體電阻率中的應(yīng)用從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電功和電熱的區(qū)別形成電源電動(dòng)勢(shì)的物理觀念，了解路端電壓與負(fù)載的關(guān)系由表4-5可知，本單元教學(xué)難點(diǎn)在于串并聯(lián)電路的應(yīng)用、對(duì)能量轉(zhuǎn)化過(guò)程的掌握以及對(duì)電動(dòng)勢(shì)路端電壓負(fù)載等概念的深入理解。確定單元學(xué)習(xí)主題依據(jù)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)者的分析，《電路》單元的知識(shí)內(nèi)容緊密聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，教學(xué)過(guò)程中所涉及的小燈泡、電動(dòng)機(jī)、電磁爐等案例都屬于家庭電路中的一部分，并且電能與這些用電器之間存在能量轉(zhuǎn)換。因此，本單元的單元學(xué)習(xí)主題為：“探究家庭電路中的能量轉(zhuǎn)換”。而要探究家庭電路中的能量轉(zhuǎn)換，首先要清楚電能概念以及影響因素，此部分對(duì)應(yīng)教材中《電源與電流》《導(dǎo)體的電阻》兩節(jié)內(nèi)容。其次要清楚電路中各用電器的連接方式，即電路中是如何傳送電能。此部分對(duì)應(yīng)教材中《串聯(lián)電路與并聯(lián)電路》的內(nèi)容。最后要清楚各用電器在工作時(shí)，電能如何轉(zhuǎn)換成其他能量？此部分對(duì)應(yīng)《電路中的能連轉(zhuǎn)換》、《閉合電路歐姆定律》、《能源與可持續(xù)發(fā)展》三節(jié)內(nèi)容。因此在單元主題之下可分為三個(gè)子主題分別為：電能有哪些因素決定。電路中如何傳送電能？以及電能與其他能量如何轉(zhuǎn)換？三個(gè)子主題分別對(duì)應(yīng)一部分教學(xué)內(nèi)容，并將《實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量》、《實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的測(cè)量》、《實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表》三節(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容依據(jù)前文所確定的各節(jié)順序穿插在子主題所對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容中，最終單元主題、子主題與教學(xué)內(nèi)容對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖4-2所示。圖4-2《電路》單元教學(xué)主題、子主題與教學(xué)內(nèi)容對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)《電路》單元學(xué)習(xí)活動(dòng)本節(jié)主要基于對(duì)上文教學(xué)內(nèi)容分析、學(xué)習(xí)者分析以及所確定的單元學(xué)習(xí)主題，結(jié)合前文的單元教學(xué)設(shè)計(jì)一般流程制定出單元教學(xué)目標(biāo)、單元學(xué)習(xí)整體計(jì)劃并給出主要學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)。單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)基于上文分析結(jié)合物理學(xué)科核心素養(yǎng)制定出以下單元教學(xué)目標(biāo)。物理核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)物理觀念建立“靜電場(chǎng)”與“電路”之間的聯(lián)系，理解電源、電阻、電流等物理量的意義理解電功、電功率、電熱、熱功率的概念從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度辨析純電阻與非純電阻電路從能量的觀點(diǎn)理解電源電動(dòng)勢(shì)、路端電壓與內(nèi)電壓的關(guān)系科學(xué)思維通過(guò)設(shè)計(jì)科學(xué)合理的測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維從靜電場(chǎng)角度推理理解串并聯(lián)電路中電流、電壓分布規(guī)律科學(xué)探究通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)理解閉合電路歐姆定律，培養(yǎng)學(xué)生探究能力通過(guò)探究影響導(dǎo)體電阻率因素的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)科學(xué)探究能力通過(guò)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生探究能力科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集和分析，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度通過(guò)對(duì)能量守恒定律的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)節(jié)約資源的社會(huì)責(zé)任單元教學(xué)整體計(jì)劃基于單元教學(xué)目標(biāo)以及單元主題制定出單元學(xué)習(xí)整體計(jì)劃，詳細(xì)單元學(xué)習(xí)整體計(jì)劃如表4-6所示。表4-6《電路》單元學(xué)習(xí)整體計(jì)劃學(xué)習(xí)階段學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)具體內(nèi)容階段一電能由哪些因素決定？問(wèn)題情景創(chuàng)設(shè)燈泡與閃電發(fā)光的區(qū)別？恒定電流能夠保持恒定的原因是什么?影響導(dǎo)體電阻大小的因素有哪些？知識(shí)內(nèi)容安排電源、電流、電阻核心素養(yǎng)培養(yǎng)通過(guò)建立自由電荷在恒定電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的模型，體會(huì)模型在探究物理規(guī)律中的作用；通過(guò)理解電流、電阻的比值定義法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維；通過(guò)對(duì)電源、電流的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活的意識(shí)學(xué)習(xí)難點(diǎn)突破通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生將電路與靜電場(chǎng)相關(guān)知識(shí)緊密聯(lián)系，從而建立起導(dǎo)體內(nèi)恒定電場(chǎng)的模型以及導(dǎo)體內(nèi)自由電子運(yùn)動(dòng)模型。從微觀角度理解電阻的成因。學(xué)習(xí)檢測(cè)反饋通過(guò)典型課后習(xí)題進(jìn)行檢測(cè)學(xué)習(xí)時(shí)間計(jì)劃2-3課時(shí)續(xù)表4-6《電路》單元學(xué)習(xí)整體計(jì)劃階段二如何傳送電能？問(wèn)題情景創(chuàng)設(shè)家庭電路各個(gè)不同用電器的連接方式是什么？串并聯(lián)電路電流及電壓規(guī)律的理論原理是什么？如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究影響電阻的因素?知識(shí)內(nèi)容安排串聯(lián)電路與并聯(lián)電路、電阻率的測(cè)量核心素養(yǎng)培養(yǎng)結(jié)合靜電場(chǎng)知識(shí)理論分析串并聯(lián)電路電壓及電流的特點(diǎn)；利用控制變量法研究影響導(dǎo)體電阻的因素，培養(yǎng)科學(xué)探究能力；通過(guò)在電阻率測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，正確選擇控制電路和測(cè)量電路，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究水平發(fā)展。學(xué)習(xí)難點(diǎn)突破采用理論探究與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合的方式幫助學(xué)生學(xué)習(xí)滑動(dòng)變阻器限流式和分壓式的原理以及電流表內(nèi)外接時(shí)的誤差分析；為更好培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，為學(xué)生提供開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，以便學(xué)生隨時(shí)做實(shí)驗(yàn)探究，此外，為自主探究能力不強(qiáng)的同學(xué)提供相應(yīng)的微課視頻，從而幫助學(xué)生更好掌握實(shí)驗(yàn)原理與步驟，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。學(xué)習(xí)檢測(cè)反饋用典型習(xí)題檢測(cè)基本規(guī)律根據(jù)學(xué)生在是實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際操作和所完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)檢測(cè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力學(xué)習(xí)時(shí)間計(jì)劃3-4課時(shí)階段三電能與其他能量如何轉(zhuǎn)換？問(wèn)題情景創(chuàng)設(shè)電燈、電磁爐、電風(fēng)扇、電視等用電器中的能量與電能如何轉(zhuǎn)換?展示鋰電池、干電池、太陽(yáng)能電池、水果電池等不同電池，引導(dǎo)學(xué)生思考電源的作用以及不同的電池在工作過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化有什么相同點(diǎn)與不同點(diǎn)?演示實(shí)驗(yàn)：同樣的電源與燈泡，并聯(lián)多個(gè)小燈泡電路中燈泡比只有一個(gè)小燈泡電路中的燈泡暗。引導(dǎo)學(xué)生思考電源內(nèi)部特性利用伏特表、安培表、電阻箱、滑動(dòng)變阻器等器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),基于閉合電路歐姆定律測(cè)量干電池和水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻大小?思考多用電表上為什么歐姆表的表盤(pán)是不均勻的?知識(shí)內(nèi)容安排電功、電功率、焦耳定律、電路中的能量轉(zhuǎn)化、電動(dòng)勢(shì)、閉合電路歐姆定律、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系、電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量、歐姆表原理與使用核心素養(yǎng)培養(yǎng)在電場(chǎng)知識(shí)基礎(chǔ)上推導(dǎo)電功的表達(dá)式，建立電功、電能、電熱等概念，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展通過(guò)實(shí)例分析純電阻與非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化，區(qū)分電功與電熱不同的物理意義，基于理論分析與論證的過(guò)程，使學(xué)生受到理性思維的訓(xùn)練分析，體會(huì)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)分析問(wèn)題的思想方法通過(guò)非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)一步完善“能量觀”。辨析電動(dòng)勢(shì)與路端電壓，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理與分析能力。理解閉合電路的歐姆定律的推導(dǎo)過(guò)程，體會(huì)它在內(nèi)外電路的電勢(shì)降落上的一致性。測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案，拓寬學(xué)生解決問(wèn)題的思路，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力學(xué)習(xí)難點(diǎn)突破設(shè)置導(dǎo)學(xué)案，引發(fā)學(xué)生對(duì)電功、電功率、熱功率、焦耳定律等基本概念和規(guī)律的思考通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察生活中含電動(dòng)機(jī)的用電器，小組討論電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造以及電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化情況通過(guò)思考“電源不斷地把負(fù)極的正電荷經(jīng)過(guò)電源內(nèi)部搬運(yùn)至正極的能力從何而來(lái)？”這一問(wèn)題，并結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)來(lái)探究路端電壓與電流、路端電壓與負(fù)載之間的關(guān)系依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師可可通過(guò)一系列具有引導(dǎo)性的問(wèn)題，指引學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差通過(guò)組織學(xué)生就東北限電事件進(jìn)行討論，分析事件起因，對(duì)國(guó)家、社會(huì)以及個(gè)人的影響，以及如何避免此類事件再發(fā)生，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約用電的社會(huì)態(tài)度與責(zé)任。學(xué)習(xí)檢測(cè)反饋（1）選取有代表性的題目對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行反饋檢測(cè)，從多角度考查學(xué)生對(duì)本單元的核心概念和核心規(guī)律要點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、誤差分析方式的掌握情況（2）撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，利用實(shí)驗(yàn)類專項(xiàng)習(xí)題對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢測(cè)和反饋學(xué)習(xí)時(shí)間計(jì)劃7-9課時(shí)主要教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)本節(jié)基于單元教學(xué)的整體設(shè)計(jì)，主要展示單元教學(xué)主題與子主題的引入設(shè)計(jì)以及對(duì)單元教學(xué)重難點(diǎn)的突破設(shè)計(jì)，完整教學(xué)設(shè)計(jì)見(jiàn)附錄二。單元教學(xué)主題與子主題的引入表4-7單元主題的引入教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖課前活動(dòng)：調(diào)查了解自家上月電費(fèi)以及用電量，課上分享請(qǐng)同學(xué)們分享課前調(diào)查結(jié)果我們家家戶戶都需要用電，我們使用的電主要由國(guó)家電網(wǎng)提供，以前我們國(guó)家是按照每月來(lái)收電費(fèi)，上個(gè)月用多少電，就相應(yīng)交多少電費(fèi)?，F(xiàn)在我們國(guó)家大多數(shù)地方都是先買(mǎi)電，然后再去用，等到快用完的時(shí)候再去買(mǎi)。問(wèn)：我們用買(mǎi)來(lái)的電干什么了呢？買(mǎi)來(lái)的電讓家庭中的用電器正常工作，也就是電能轉(zhuǎn)換成了其它形式的能。引入單元學(xué)習(xí)主題：“探究家庭電路中的能量轉(zhuǎn)換”結(jié)合同學(xué)們的討論，要完成此探究任務(wù)，需要解決以下三個(gè)子任務(wù)：1.影響電能大小的因素有哪些？（子主題一）2.電路中如何傳送電能？（子主題二）3.電能與其他能量如何轉(zhuǎn)換？（子主題三）我們先來(lái)看第一個(gè)問(wèn)題，影響消耗電能大小的因素有哪些？請(qǐng)同學(xué)們回顧我們初中學(xué)過(guò)的知識(shí)想一想電能大小與哪些因素有關(guān)？也就是如何計(jì)算電能？如果是電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而同時(shí)沒(méi)有轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，電流產(chǎn)生的熱量就等于消耗的電能。從式子中可以看到電能與電流I、電阻R、以及通電時(shí)間t有關(guān)系，本節(jié)課我們先一起來(lái)探究電流的特性。分享調(diào)查結(jié)果答：讓用電器工作思考討論：要了解本單元的探究主題，我們需要解決哪些問(wèn)題？答：根據(jù)焦耳定律：W=Q=I2Rt因此電能與電流、電阻以及通電時(shí)間有關(guān)。根據(jù)計(jì)算電能的公式：W=pt=UIt，我認(rèn)為電能大小與電壓、電流、事件有關(guān)。由生活中的實(shí)際情景引發(fā)學(xué)生思考，從而引出本單元學(xué)習(xí)主題表4-8借助主題一對(duì)教學(xué)內(nèi)容的引入教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖我們先來(lái)看第一個(gè)問(wèn)題，影響消耗電能大小的因素有哪些？請(qǐng)同學(xué)們回顧我們初中學(xué)過(guò)的知識(shí)想一想電能大小與哪些因素有關(guān)？也就是如何來(lái)計(jì)算某個(gè)用電器在某一段時(shí)間內(nèi)消耗的電能呢？對(duì)于某個(gè)用電器而言，在一段時(shí)間內(nèi)所消耗的電能如果全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，例如電磁爐，同時(shí)沒(méi)有轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，那么對(duì)于這個(gè)用電器而言在這段時(shí)間內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量就等于消耗的電能。從式子中可以看到電能與電流I、電阻R、以及通電時(shí)間t有關(guān)系，本節(jié)課我們先一起來(lái)探究電流的特性。小組討論：影響電能大小的因素有哪些？并分析原因。W=pt=UItQ=I2Rt基于學(xué)生初中電路知識(shí)，連接子主題一與本節(jié)教學(xué)內(nèi)容表4-9借助子主題二對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的引入教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖上一階段我們學(xué)習(xí)了影響電能的兩個(gè)因素電流和電阻的相關(guān)知識(shí)，那么電流在家庭電路中是如何將電能傳送給各個(gè)用電器的呢？接下來(lái)我們將圍繞家庭電路中的電能是如何傳送的這一問(wèn)題來(lái)進(jìn)行探究。首先請(qǐng)同學(xué)們回顧初中的知識(shí)結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)想一想在我們家庭電路由哪些部分構(gòu)成？這些構(gòu)成部分是如何連接的？不同的連接方式對(duì)用電器兩端的電壓以及通過(guò)用電器的電流有什么樣的影響？在初中，我們學(xué)習(xí)過(guò)串并聯(lián)電路中電流的規(guī)律和電壓的規(guī)律，請(qǐng)同學(xué)們回憶一下在串聯(lián)電路中各部分電壓與總電壓、各部分電流與總電流以及各部分電阻與總電阻之間有什么樣的關(guān)系？現(xiàn)在用高中物理知識(shí)作進(jìn)一步分析。在此基礎(chǔ)上，討論串、并聯(lián)電路中各部分電壓與總電壓、各部分電流與總電流以及各部分電阻與總電阻之間的關(guān)系。答：進(jìn)戶線、電能表、保險(xiǎn)絲、用電器、開(kāi)關(guān)等答：用電器之間并聯(lián)；電能表、保險(xiǎn)絲串聯(lián)在干路上回：串聯(lián)電路中：電流處處相等，總電壓等于各個(gè)電壓之和，總電阻等于各個(gè)電阻之和；并聯(lián)電路中，總電流等于各支路電流之和，總電壓等于各支路電壓，總電阻倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出的規(guī)律?；趯W(xué)生初中電路知識(shí)，連接子主題二與本節(jié)教學(xué)內(nèi)容表4-10借助子主題三對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的引入教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖前面我們解決了影響電能大小的因素以及電能在電路中如何傳送兩個(gè)大問(wèn)題，那么電能傳送給用電器之后是如何被使用消耗的呢？接下來(lái)我們來(lái)看最后一個(gè)大問(wèn)題電路中的能量是如何轉(zhuǎn)化的？請(qǐng)同學(xué)們觀察下列用電器回憶他們我們生活中的使用情況，思考他們用電器在使用過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化？思考討論：用電器在使用過(guò)程中的能連轉(zhuǎn)化回：白熾燈是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電燒水壺也是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電吹風(fēng)是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和動(dòng)能。從實(shí)際生活出發(fā)，引出子主題三單元教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)的突破借助理論分析促進(jìn)對(duì)電路規(guī)律的理解學(xué)生在初中時(shí)期學(xué)過(guò)串、并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻的關(guān)系，但初中階段是通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律，學(xué)生對(duì)規(guī)律背后的原理并不了解，在高中階段的不同就在于將所學(xué)的靜電場(chǎng)知識(shí)作為學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，提升內(nèi)容的理論性。如圖4-3所示，通過(guò)理論分析，從本質(zhì)理解串、并聯(lián)電路規(guī)律?；仡櫍捍⒉⒙?lián)電路電流、電壓、電阻規(guī)律。從電荷守恒角度分析串、并聯(lián)電路電流規(guī)律從電勢(shì)差角度分析串、并聯(lián)電路電壓規(guī)律由電流、電壓規(guī)律出發(fā)，結(jié)合歐姆定律推導(dǎo)出串、并聯(lián)電路等效電阻關(guān)系式圖4回顧：串、并聯(lián)電路電流、電壓、電阻規(guī)律。從電荷守恒角度分析串、并聯(lián)電路電流規(guī)律從電勢(shì)差角度分析串、并聯(lián)電路電壓規(guī)律由電流、電壓規(guī)律出發(fā)，結(jié)合歐姆定律推導(dǎo)出串、并聯(lián)電路等效電阻關(guān)系式表4-11串并聯(lián)規(guī)律部分教學(xué)設(shè)計(jì)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖回顧：在初中，我們學(xué)習(xí)過(guò)串并聯(lián)電路中電流的規(guī)律和電壓的規(guī)律，請(qǐng)同學(xué)們回憶一下在串聯(lián)電路中各部分電壓與總電壓、各部分電流與總電流以及各部分電阻與總電阻之間有什么樣的關(guān)系？在初中我們又是如何得出這些規(guī)律的呢？現(xiàn)在用高中物理知識(shí)作進(jìn)一步分析。在此基礎(chǔ)上，討論串、并聯(lián)電路中各部分電壓與總電壓、各部分電流與總電流以及各部分電阻與總電阻之間的關(guān)系。先來(lái)看電流規(guī)律圖中是串聯(lián)電路中的一部分，0、1、2、3四個(gè)點(diǎn)分別代表電路中四個(gè)不同位置的橫截面，根據(jù)之前的學(xué)習(xí)我們知道在恒定電流電路中各處電荷的分布是保持動(dòng)態(tài)平衡，也就是說(shuō)對(duì)于任何位置的電荷在相等的時(shí)間內(nèi)流入和流出的電荷量必須相等。由此可以得到通過(guò)所選四個(gè)界面的電荷量相同，也就代表通過(guò)四個(gè)點(diǎn)的電流相同。因此可以得出串聯(lián)電路中的電流處處相等。即I0=I1=I2=I3在并聯(lián)電路中，如圖在這0點(diǎn)，由于電荷的分布是保持動(dòng)態(tài)平衡。同一時(shí)間內(nèi)從干路流到0點(diǎn)的電荷量，必須等于進(jìn)入各支路電荷量之和，不然電路就不是動(dòng)態(tài)平衡。因此并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流之和。即I0=I1+I2+I3電流關(guān)系清楚了那電壓之間有什么關(guān)系呢？電壓就是各點(diǎn)的電勢(shì)差，請(qǐng)同學(xué)們仿照電流分析方法自行分析，得出電壓規(guī)律知道了電壓和電流規(guī)律，那么電阻規(guī)律如何得到呢？我們先來(lái)看串聯(lián)電路中的電阻規(guī)律。串聯(lián)電路電阻規(guī)律由圖可知，R1、R2是串聯(lián)電路中的兩個(gè)電阻，那么此電路中總電阻與這兩個(gè)電阻的大小有什么關(guān)系呢？由歐姆定律可得：總電阻等于總電壓除以總電流總電壓等于各部分電壓之和：U=U1+U2，等式兩邊同除以電流I：電流處處相等I1=I2=I：所以就是第一個(gè)導(dǎo)體的電壓除以第一個(gè)導(dǎo)體的電流，也就是第一個(gè)導(dǎo)體的電阻。類似的就是第二個(gè)導(dǎo)體的電阻。即R總=R1+R2如果有n個(gè)電阻串聯(lián)，同理可得R總=R1+R2+...+Rn知道了串聯(lián)電路電阻規(guī)律，那么并聯(lián)電路中總電阻與各個(gè)電阻大小之間有什么樣的關(guān)系呢?②并聯(lián)電路電阻規(guī)律請(qǐng)同學(xué)們仿照剛才分析串聯(lián)電路電阻規(guī)律的思路自行嘗試分析并聯(lián)電路電壓規(guī)律答：串聯(lián)電路：I0=I1=I2=I3U=U1+U2+U3R總=R1+R2并聯(lián)電路：I0=I1+I2+I3U=U1=U2=U3通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)得出學(xué)生分析：圖上0點(diǎn)的電勢(shì)φ0比1點(diǎn)的電勢(shì)的φ1高U1，同樣點(diǎn)1比點(diǎn)2電勢(shì)高U2，同樣點(diǎn)2比點(diǎn)3電勢(shì)高U3，連起來(lái)就是點(diǎn)0比點(diǎn)3電勢(shì)高U1+U2+U3，這就是串聯(lián)電路中的電壓關(guān)系了。所以串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路電壓之和即U=U1+U2+U3在并聯(lián)電路當(dāng)中電阻左端各點(diǎn)是等電勢(shì)的，電阻右端各點(diǎn)也是等電勢(shì)的。所以并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等。U=U1=U2=U3學(xué)生分析：總電流等于各支路的電流之和：I=I1+I2電流可以寫(xiě)成電壓與電阻的比值，兩邊同除以電壓U：并聯(lián)電路電壓相等U=U1=U2利用歐姆定律得：。所以并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和。如果有n個(gè)電阻并聯(lián)，那就在后面加上即可。即回顧舊知識(shí)，引入新知基于電荷守恒進(jìn)行分析，培養(yǎng)學(xué)生守恒意識(shí)。讓學(xué)生自己類比完成理論分析，培養(yǎng)學(xué)生遷移分析能力。借助科學(xué)探究促進(jìn)對(duì)純電阻與非純電阻電路的構(gòu)建初中學(xué)習(xí)過(guò)電功以及焦耳定律的計(jì)算，但沒(méi)有區(qū)分純電阻與非純電阻電功率。因此學(xué)生很容易認(rèn)為電功與電熱是同一回事，沒(méi)有區(qū)別。因此通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境、提出問(wèn)題、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)幫助同學(xué)進(jìn)行理解，借助對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析讓學(xué)生了解純電阻電路與非純電阻電路的區(qū)別。如圖4-4所示，通過(guò)探究，真正從本質(zhì)上理解純電阻電路與非純電阻電路。提出問(wèn)題：電流做功W=UIt，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的焦耳熱Q提出問(wèn)題：電流做功W=UIt，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt，那么W=Q嗎？探究:電動(dòng)機(jī)M在轉(zhuǎn)動(dòng)與不轉(zhuǎn)動(dòng)兩種不同狀態(tài)下，電壓、電流、電阻的關(guān)系，以及電功與焦耳熱的關(guān)系？純電阻電路：W=Q，根據(jù)能量關(guān)系推出歐姆定律，理解歐姆定律適用條件非純電阻電路：W=Q+E，歐姆定律不成立，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：U>IR,W>Q表4-12電功率與熱功率教學(xué)設(shè)計(jì)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖電熱水器工作時(shí)，消耗電能，轉(zhuǎn)化為加熱管內(nèi)能，對(duì)水加熱，使水溫度升高，忽略能量損失，電流通過(guò)電熱水器的電熱元件做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能，像電熱水器這樣的用電器消耗電能全部用于增加內(nèi)能，我們可以從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度來(lái)推導(dǎo)熱量的表達(dá)式。通過(guò)電熱水器的電流大小為I，加熱管的電阻大小為R，電熱水器通電時(shí)間為t，推導(dǎo)電熱水器產(chǎn)生的熱量表達(dá)式。Q=電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。由前面的分析我們可以知道白熾燈、電熱水器工作時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，也就是說(shuō)消耗的電能等于內(nèi)能的增加，那么所有用電器的工作過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化都是如此嗎？根據(jù)同學(xué)們的舉例可以看到并不是所有的用電器在工作中都是電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，那么什么情況下用電器所消耗電能等于內(nèi)能的增加？什么情況下用電器所消耗電能不等于內(nèi)能的增加？電能與內(nèi)能如何來(lái)區(qū)分呢?電流做功W=UIt，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt，也就是說(shuō)W=Q嗎？第一步從概念物理意義區(qū)分電功是電流做功消耗電能，焦耳定律計(jì)算的是通電過(guò)程中導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量，只是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那部分能量，因此電熱水器工作時(shí)，電能和內(nèi)能相等，而電吹風(fēng)機(jī)在工作中所消耗的電能轉(zhuǎn)化為熱能和機(jī)械能，所以W>Q第二步從實(shí)驗(yàn)探究區(qū)分：如圖所示連接電路。閉合開(kāi)關(guān)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，待電流表和電壓表示數(shù)穩(wěn)定后讀出示數(shù)并記錄。然后用手捏住電動(dòng)機(jī)，使之卡住不轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察電流表和電壓表示數(shù)變化，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)與之前電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相同，待電表示數(shù)穩(wěn)定后，記錄電流表示數(shù)和電壓表示數(shù)?！締?wèn)題】1、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和不轉(zhuǎn)動(dòng)兩次實(shí)驗(yàn)中，電壓相同時(shí)電流是怎樣的關(guān)系？。2、利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析兩次實(shí)驗(yàn)中的電功率和熱功率關(guān)系。思考討論：借助生活實(shí)例分析電能與內(nèi)能的關(guān)系?；兀翰灰欢?，例如前面舉例中談及的電吹風(fēng)機(jī)，電能不是全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。學(xué)生與教師一起從物理意義上區(qū)分電功與電熱回：我們發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)通電轉(zhuǎn)動(dòng)和不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)相同，電動(dòng)機(jī)被卡住的電流明顯變大?！緦?shí)驗(yàn)總結(jié)】通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電功率大于熱功率，線圈電阻與U/I相差較大。電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電功率和熱功率相差不大，線圈電阻與U/I數(shù)值也非常接近電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)P電>P熱線圈電阻R<U/I，通過(guò)線圈電流I<U/R,電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)P電與P熱大小近似相等，電阻R與U/I接近包含電動(dòng)機(jī)的電路，歐姆定律不成立。聯(lián)系生活設(shè)計(jì)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生思考。先從物理意義進(jìn)行區(qū)分再通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究借助問(wèn)題情景促進(jìn)對(duì)核心概念的理解學(xué)生之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)電源的作用，能從微觀角度解釋恒定電流的產(chǎn)生，但在宏觀與微觀相結(jié)合方面認(rèn)識(shí)不夠。同學(xué)們?cè)诔踔须A段已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)電源電壓，并且初中階段電源電壓在一個(gè)確定的電路中是不變的，而在高中階段學(xué)習(xí)電源電動(dòng)勢(shì)時(shí)，同學(xué)們會(huì)不易區(qū)分電源電動(dòng)勢(shì)與電源兩端電壓，很容易認(rèn)為二者時(shí)相等的、沒(méi)有區(qū)別。鑒于學(xué)生存在的問(wèn)題，本節(jié)教學(xué)過(guò)程中主要采取如圖4-5所示的思路。問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)：引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生探究電源內(nèi)部特性問(wèn)題的欲望探究電源實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的途徑，引導(dǎo)學(xué)生嘗試從經(jīng)典物理的視角建立電源內(nèi)部模型，引出非靜電力的概念。類比法分析水泵克服重力對(duì)水做功及不同抽水機(jī)抽水能力的差異描述非靜電力做功的本領(lǐng)，定義電動(dòng)勢(shì)，深化比