第十二章-電能-能量守恒定律-單元教學設計分析高二上學期物理人教版(2019)必修第三冊

必修三

第十二章

電能能量守恒定律

——單元教學設計分析目錄二、新教材的變化與用意五、課時建議四、教材內容之深度學習的教學建議一、課標要求三、深度學習視角下單元教學的主題設計概述3.2.4理解閉合電路歐姆定律。會測量電源的電動勢和內阻。例3通過探究電源兩端電壓與電流的關系，體會圖像法在研究物理問題中的作用。3.2.5理解電功、電功率及焦耳定律，能用焦耳定律解釋生產生活中的電熱現(xiàn)象。3.2.6能分析和解決家庭電路中的簡單問題，能將安全用電和節(jié)、約用電的知識應用于生活實際。例4根據某家庭的電器設施，估算該家庭電路中所需導線的規(guī)格3.4能源與可持續(xù)發(fā)展

3.4.1了解利用水能、風能、太陽能和核能的方式。初步了解核裂變與核聚變。3.4.2知道不同形式的能量可互相轉化，在轉化過程中能量總量保持不變，能量轉化是有方向性的3.4.3了解可再生能源和不可再生能源的分類，認識能源的過度開發(fā)和利用對環(huán)境的影響。例1討論家庭生活中一天所用的能量哪些來自可再生能源，哪些來自不可再生能源。3.4.4認識環(huán)境污染的危害，了解科學·技術·社會·環(huán)境協(xié)調發(fā)展的重要性，具有環(huán)境保護的意識和行為。例2討論在生活中可采取哪些方式節(jié)能。例3收集資料，調查當地大氣污染、水污染、聲污染等的主要污染源，了解預防方法。例4收集資料，從能源的角度討論為什么要對垃圾進行分類第十二章電能能量守恒定律一、課標要求活動建議——電路部分——（2）收集新型電熱器的資料，了解其發(fā)熱原理。（3）觀察家庭用電器的工作狀況，檢查是否存在安全隱患，知道安全用電的基本方法。（4）調查近年來家庭用電的情況，討論節(jié)約用電如何從自己做起，養(yǎng)成節(jié)約用電的習慣?！茉床糠帧?）查詢一個火力發(fā)電廠的發(fā)電量和單位發(fā)電量煤耗，計算該廠的發(fā)電效率，估算該廠每日發(fā)電的用煤量。（2）設計利用太陽能取暖的方案，討論環(huán)境對太陽能利用的影響。（3）查閱資料，了解人類利用核裂變和核聚變釋放核能的前景與挑戰(zhàn)。（4）調查家庭中與熱有關的器具的使用情況，討論如何使用才能節(jié)約能源。二、新教材的變化與用意

選修3-3第十章必修2第七章新教材選修3-1

舊教材教材變化的用意能源在生活中的最直接的體現(xiàn)——生活中的用電

以電路為背景的能量的轉化和守恒，就成了綜合認識能源的一個有效途徑。這樣安排可以實現(xiàn)：兼顧了電路中對電能的學習需要滿足了新課標對能量學習的綱領性要求凸顯了核心素養(yǎng)中的能量觀三、深度學習視角下單元教學的主題設計概述本章主題：能量在電路、生產和生活中是如何轉化和守恒的知識結構：能源電源生產生活外電路——能量轉化內電路——能量轉化非靜電力能量守恒能量獲取+傳輸+使用電能

學情分析：已經學過：1）知道電能、會算電功、電功率，學了焦耳定律；2）知道家庭電路的基本構成和安全用電常識；3）了解內能、風能、水能、電能、核能、太陽能等能量形式，4）了解能量在轉移或轉化中具有方向性，總量是守恒的5）知道能源分再生和不可再生，了解可持續(xù)發(fā)展的重要性新學內容：1）從電場理論認識電功與電熱的區(qū)別與聯(lián)系——會算非純電阻2）電源怎樣產生電能及電動勢的準確內涵和內阻3）從能量關系去認識閉合電路中的電壓、電流和功率的定量關系4）探究路端電壓、輸出功率隨電流變化的定量關系，會用圖像分析5）了解歐姆表的工作原理6）了解電器的一般發(fā)熱原理，在安全、能耗和節(jié)能環(huán)保等方面有更清

晰的認識和方法。初中物理發(fā)展：電源更本質、電路更全面、概念更深刻、能力更高層第十四章內能的利用第3節(jié)能量的轉化和守恒第十八章電功率第1節(jié)電能電功第2節(jié)電功率第3節(jié)測量小燈泡的電功率第4節(jié)焦耳定律第十九章生活用電第1節(jié)家庭電路第2節(jié)家庭電路中電流過大的原因第3節(jié)安全用電第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展第1節(jié)能源第2節(jié)核能第3節(jié)太陽能第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展內容豐富超過高中教材

單元核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標：物理觀念——能量觀

從電場能量轉化視角：電源通過非靜電力把其它形式的能轉化為電能，

再通過電場力做功在內、外電路中將電能轉

化為別的能量。

科學思維

模型建構：電動機的內部模型建構；電源的內部模型建構；推理論證：閉合電路的內、外電壓和功率間關系的理論推導和圖像分析；

非純電阻的電壓、電流關系推導；

質疑創(chuàng)新：歐姆定律適應條件的能量解釋，歐姆表的工作原理等科學探究：實驗或理論探究電動機的工作狀態(tài)對電流和電壓的影響；

實驗探究路端電壓隨電流的變化特征，內、外電路的電壓關系（理論）；理論探究電源的最大輸出功率的產生條件等科學態(tài)度與責任：從安全、節(jié)能和環(huán)保的視角看待電路的設計使用；

以可持續(xù)發(fā)展的眼光去看待生活中的能量使用，身先士卒，學以致用，

做優(yōu)秀的節(jié)能衛(wèi)士，為美麗中國貢獻力量等。四、教材內容之深度學習的教學建議深度學習的教學方式提供真實情景提出引領主題/問題引導挑戰(zhàn)性任務/活動持續(xù)評價/反思（下面每節(jié)主要以前三個方面為主，給出一些參考建議）

具體的知識方面分析可參閱《教師用書》或往屆的教材分析1、真實的情景：電熱水壺+電風扇2、引領的問題：用電器工作時的能量是怎樣獲得的？……第一節(jié)電路中的能量轉化3、挑戰(zhàn)性任務：學生分組從下面幾個角度展開探討1）電熱水壺工作時涉及哪些能量形式，它們之間又怎樣的關系（理論推導）

2）電風扇在工作時涉及哪些哪呢能量形式它們之間又怎樣的關系（理論推導）3）電流做功與電流生熱，兩者有怎樣的關系

（拓展：歐姆定律需要怎樣的使用環(huán)境）……匯報總結——知識與素養(yǎng)的提升重點：

電功與電功率公式的電場理解歐姆定律及熱功率的理論推導

非純電阻的能量關系及歐姆定律的不適應原因理解

1、真實的情景：逐一并聯(lián)燈泡，觀察亮度的變化2、引領的問題：外電路并聯(lián)越多，燈泡越暗的原因？

（電源兩端的電壓與外電路的阻值變化關系？……）——根據學生水平，問題或直接或間接

第二節(jié)閉合電路的歐姆定律3、挑戰(zhàn)性任務：學生分組可以從下面幾個方面進行探究1）電源兩端的電壓是否恒定？——發(fā)現(xiàn)“電動勢”與“路端電壓”的區(qū)別

2）設計衡量電源提供電能的本領——電動勢

（比值定義法）3）從能量視角理論推導：閉合電路中內、外電壓與電動勢、電流的關系——閉合電路歐姆定律4）認識閉合電路中各部分的能量形式及相互關系

(與W、q無關)匯報總結——知識與素養(yǎng)的提升重點：

電動勢、內阻、路端電壓的科學內涵

路端電壓隨電流的變化特征（實驗探究）

內、外電路的電勢變化、電壓、功率關系（實驗+理論）

閉合電路的歐姆定律（理論）

電源的（最大）輸出功率及工作效率等計算方法（理論）創(chuàng)新應用——歐姆表的原理

探討的問題：如何直接測出電阻

如何標注刻度及刻度特點

歐姆表的量程選擇及使用方法等基礎好的學生可以直接探討多用電表的結構原理（示意圖）1、真實的情景：各種電池的參數和新舊不同，性能有較大差異2、引領的問題：如何獲取深藏不露的電池的電動勢和內阻？第三節(jié)實驗電池電動勢和內阻的測量3、挑戰(zhàn)性任務：學生分組可以從不同的角度設計探究1）直接測量法2）電壓表+電流表：3）電壓表+電阻箱：4）電流表+電阻箱：E=U+IrE=IR+Ir

匯報總結——知識與素養(yǎng)提升重點：評估每種方案的可行性及誤差特點（減?。?/p>

實驗的實施過程與數據的采集

數據的處理方法（計算法+圖像法）圖像的優(yōu)勢與技巧?縱軸每格：0.5V/10=0.05V縱軸每格：0.1V/10=0.01V圖像的變式與化曲為直E=IR+Ir

IRO

RO

1、真實的情景：2、引領的問題：節(jié)能環(huán)保的途徑和方法有哪些？

第四節(jié)能源和可持續(xù)發(fā)展調查并估算所在年級一天通常的耗電量及可以節(jié)省的電能數量3、挑戰(zhàn)性任務：學生分組可以從下面幾個角度展開探討1）生產、生活中的主要能耗有哪些？2）有哪些能量獲取的途徑和方法？會帶來哪些影響？3)為什么能量是守恒的，我們還要節(jié)約能源？匯報總結——知識與素養(yǎng)提升重點：

了解能量的主要消耗方式及方向性，有節(jié)能的意識和方法