初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第2节 电功率学案

这是一份初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第2节 电功率学案，共11页。学案主要包含了本单元教学重点，本单元教学难点等内容，欢迎下载使用。
3.4.1 从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。
3.4.5 结合实例，了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。
3.4.6 会使用电流表和电压通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
5.1.3 能运用所学知识指导和规范个人行为，践行低碳生活，具有节能环保意识。
第二部分 单元目标
1. 结合生产生活实例，从能量转化的角度认识电能和电功，能利用电能、电功知识解决生活中的实际问题。从电的角度认识功能关系，发展能量观念。
2. 通过定性分析电流做功跟电流、电压和通电时间的关系，培养科学推理能力。
3. 通过电能表的学习，发展观察能力。
4. 通过了解电能表的使用，感受科技进步为人类生活带来的巨大变化。
5. 了解电功率的概念和物理意义，知道用电器的额定电压和额定功率，知道电功率的测量方法，能利用电功率的知识解决生活中的实际问题。
6. 通过用物理量之比定义新物理量的方法，建立电功率的概念，发展科学思维。
7. 通过小灯泡的电功率随电压变化的演示实验，培养观察、分析、处理信息和得出结论的能力。
8. 经历额定功率和实际功率的学习过程，养成正确使用用电器的习惯。
9. 经历调查家庭用电情况的过程，能应用电功、电功率的知识，为家庭节约用电提建议。
10. 能对家庭用电情况进行分析并提出自己的见解，发展分析推理能力。
11. 在实践活动中能与他人协作，经历信息收集、建议提出、交流评估等过程，提升合作学习的意识。
12. 通过实施家庭节电建议、增强节约用电的意识。
13. 认识电流的热效应，了解焦耳定律，能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象，分析解决简单的实际问题。
14. 结合电功的表达式和欧姆定律推导焦耳定律的表达式，培养演绎推理能力。
15. 经历研究电热与电阻、电流关系的过程，体会实验中控制变量的方法，发展观察、分析、处理信息、得出结论的能力。
16. 通过学习电热的利用和防止，感悟辩证看待问题的方法，体会物理学对社会发展的推动作用。
第三部分 单元重难点
一、本单元教学重点
1. 电能和电能的计量。
2. 电功率的概念。
3. 焦耳定律的理解及应用。
二、本单元教学难点
1. 电功概念。
2. 额定电压与实际电压、额定功率与实际功率的区别。
3. 焦耳定律的理解及应用。
第四部分 单元内容分析
经过前面对电流、电路、电压、电阻和欧姆定律的学习，学生已经有了一定的电学基础。本章在前面电学知识的基础上，从能量和做功的角度研究电，通过学生已有的生活经验将电学知识扩展到电能、电功、电功率和焦耳定律。
本章内容与实际生活联系十分紧密，具有较强的综合性与实用性，是物理学的基础知识，也是初中物理教学的重难点，渗透着电能与其他形式能量转化的物理观念。通过学习，学生能够真切地感受到电是如何为人类服务的，并且能够系统地掌握电学知识，提高综合分析、解决问题的能力。
本章第1节结合日常生活介绍了电能和电功的概念。第2节在电功概念的基础上，又给出了电功率的定义和表达式。第3节综合前面两节的学习内容，设计了跨学科实践——为家庭节约用电提建议。第4节介绍的焦耳定律是本章的重点，也是初中物理教学的重点。它既是欧姆定律的延伸和发展，又是能量守恒定律在电能和内能转化中的具体体现。
第1节 电能 电功
本节主要包括电能和电功两部分内容。通过前面几章的学习，学生已经有了一定的电学基础，对能量也有一定的了解。教材利用学生已有的知识，紧密联系生活实际，引入电能的概念，展示生产生活中电能转化的实例，帮助学生从能量转化的角度理解电流做功，形成电功的概念。由此，学生已有的功的概念就扩展到了电功，学生对功能关系的认识也得到了深化。
本节教学的重点是通过生产生活实例从能量转化的角度认识电能，难点是电功概念的建立。教学中要从能量转化的角度引入电功的概念，培养学生观察现象、分析问题以及探究物理现象本质的能力。关于影响电功大小的因素及电功的表达式，教材通过定性分析直接给出，同时还对电功单位的意义进行了说明。
1. 问题
教材以门式起重机吊起集装箱为例，引导学生思考这个过程中能量的转化，让学生尝试用学过的物理知识思考增加的重力势能的来源，从而引入新课。将门式起重机吊运集装箱的实际情境作为教学素材，有很强的直观性。教师可以通过展示图片（教材图18.1-1）或者视频等多媒体资源，让学生看到起重机工作的过程，帮助学生更好地理解其中的能量转化，使抽象概念具象化。相比于单纯的理论讲解，这种基于实际情境的教学更容易让学生接受和理解。
2. 电能
教材通过电能在日常生产生活中的应用建立电能的概念。教师可以运用多媒体等方式展示电能的利用实例，也可以让学生自己举例，重点是让学生认识到电能可以转化为其他形式的能。
关于电能的单位的教学，可以结合生活中的用电情况，引入“度”，介绍它的学名“千瓦时”及其符号。要求学生知道物理学中常用的能量单位是焦耳，并能说出千瓦时与焦耳之间的换算关系。
用电器在一段时间内消耗的电能可以通过电能表计量出来。对于电能表，教材从生活实际出发，使学生认识电能表的功能，会用电能表计量用户在一段时间内消耗的电能。在教学中，建议教师鼓励学生通过询问家里长辈或上网查询，了解生活中使用的电能表从早期的机械式到电子式，直到现在的智能电能表的发展过程，让学生感受生活中的科技发展。
3. 电功
电功概念的建立是本节教学的难点。教学中要注意始终贯穿能量转化与守恒的思想，通过多列举实例突破难点。教材中电功的概念是从能量转化的角度定义的，学生要知道:电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程：电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。教师可以展示生活中常见用电器工作的图片，如小灯泡发光、电风扇转动、电热水器烧水等，提问学生这些用电器工作时的能量转化情况、引导学生思考电能去了哪里，然后结合教材阐述电功概念，强调电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。
第2节 电功率
本节主要包括电功率、额定电压和额定功率、电功率的测量三部分内容。电功率是继电流、电压、电阻、电功之后的又一个电学量，也是生活中各类用电器铭牌上的一个重要指标，在生产生活中有着广泛的应用。本节内容既是对上节电能、电功知识学习的深化，又为后面的学习作知识准备，起到承上启下的作用。
电功率概念的建立是本节教学的重点，而额定电压与实际电压、额定功率与实际功率的区别，以及灵活应用所学知识解决简单的电功率相关问题是本节的难点。虽然在前面的教学中已经为计算作了一些铺垫，但本节的计算学生仍然会感觉困难较大。顺利进行这部分教学的关键，是让学生准确理解物理量及其单位，使他们能够在观察实验现象的基础上进行推理。
1. 问题
教材创设了电风扇在不同挡位时风速不同的问题情境。建议教师实际演示电风扇在不同挡位下工作的情况，引导学生感受风速，观察扇叶转动的快慢，并将风速与电流做功的快慢联系起来，让学生初步形成风速不同是由于电流做功快慢不同的印象，从而引出本节的教学内容。
2. 电功率
在学生的潜意识里，“快慢”与“多少”容易混淆。例如，他们常认为运动快的物体通过的路程长，或做功快的机械做功多，容易忽略“相同时间内”这个前提条件。由于学生已经了解利用物理量之比定义新物理量的方法，可以采用同样的方法帮助学生建立电功率的概念，进一步了解电功率的物理意义。
3. 额定电压额定功率
根据已有的生活经验，在家庭用电中，同种类型的LED灯，7W的比5W的亮，而12W的又比7W的亮得多。由此可以让学生知道，通过比较灯的亮暗程度可粗略判断灯的电功率的相对大小。
教师进一步展示不同用电器铭牌上标示的额定电压、额定功率，并解释它们的物理意义。学生比较容易理解额定功率，而对实际功率的理解会感到困难，因此建议在介绍了实际功率的概念后，结合教材例题及本节“练习与应用”第5题进行分析，以加深学生对额定功率和实际功率的认识。
4. 电功率的测量
关于在实验室如何测量电功率，学生会想到根据前面学习的电功率表达式P=UI，用电流表测出通过用电器的电流，用电压表测出用电器两端的电压，把电流和电压代人电功率表达式，就可以得到用电器的电功率。
教师还可以通过电力监测仪连接不同的用电器，如计算机、电热水壶、投影仪等，在课堂上实时展示这些用电器工作时的功率、消耗的电能等数据，让学生观察数值的变化，直观地感受用电器消耗电能的快慢和多少，激发学习兴趣的同时深化对概念的认识。
第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议
教材内容紧密贴合日常生活实际，引导学生调查家中的用电情况和用电器的耗电情况，从而提出节约用电的建议并付诸实施，还要对建议的效果进行评估，最后形成综合性的研究报告。教村从项目提出、项目分析、项目实施、展示交流四个方面对跨学科实践提出了要求，为学生提供了解决问题的线索和方法，并进行了实践引领。
教学中应着重引导学生从电功、电功率的概念出发，分析日常生活中用电器的使用方式、家人用电行为习惯等方面存在的问题，并据此提出科学合理的改进建议。教学的关键是让学生体验调查实践的过程。建议教师向学生发放关于家庭用电情况的调查问卷或统计表格，内容应涵盖家庭一个月的用电量，不同用电器的额定功率、每天的工作时长、工作状态、使用方式，以及家庭成员的节能意识等内容。考虑到教学实际情况，建议安排学生课前完成调查问卷的填写，安排1课时组织学生以小组形式，对所收集的调查结果进行系统的分类、整理与深入分析，交流分享，并归纳形成节电建议。
1. 项目提出
教师可以展示1kW·h电的作用，让学生知道电能在人类生产生活中的重要性，明白节约用电要从点点滴滴做起。然后请各小组展示分类整理的调查结果，指出大多数家庭存在电能浪费的现象，并由此提出项目议题：为家庭节约用电提建议。
2. 项目分析
鉴于学生在课前已完成了相关调查，本阶段各小组可先在内部进行交流讨论，达成一致意见后，选派小组成员代表本小组进行分享。具体而言，针对任务1，要求学生阐述其调查家庭用电情况的方法；针对任务2，要求学生分享记录的用电器的耗电情况；针对任务3，引导学生探讨，若要提出节约用电的建议，应从哪些角度人手；针对任务4，组织学生讨论如何制订评估标准，以评估节电建议的实施效果。
3. 项目实施
（1）调查家中的用电情况
调查家中的用电情况，除教材给出的方法外，还可以采用列表的方式进行，建议以房间为单位进行调查。调查的数据以后还可用于第十九章的跨学科实践活动中。
（2）了解用电器的耗电情况
在教学过程中，教师可引导学生运用电能公式W=Pt，粗略计算各用电器一天消耗的电能，进而计算一个月消耗的总电能。通过对比分析这些数据，学生会发现估算的一个月消耗的电能与电费单上存在不一致的情况，这是因为部分用电器的工作状态对电能消耗有影响，建议通过列表的方式对空调、电热水器等用电器的耗电情况进行调查。条件允许的情况下建议使用智能插座或电力监测仪进行测量。
（3）提出节电建议
本环节的学习应聚焦于分组提出节约用电的建议，并就该建议实施的可行性从不同维度展开全面而综合的评估，进而对建议进行优化与完善。例如，哪些用电器会因使用方式对用电量产生显薯彤响?如何科学合理地使用这些用电器?有哪些具体措施能够促进家庭成员树立节约用电的意识，并形成良好的用电习惯?经计算预测，实施节电建议一段时间后可节约多少电能?
（4）评估节电建议的效果
本环节应安排在节电建议实施一段时间后的另一教学时段进行，旨在让学生全面展示三组关键数据:相同时间内，实施节电建议前消耗的电能、预计节约的电能以及实施节电建议后实际消耗的电能。通过这些数据，可对不同节电建议的效果进行客观评估。
第4节 焦耳定律
本节主要包括电流的热效应、焦耳定律、电热的利用和防止三部分内容。焦耳定律是初中物理学习的重要定律之一，是能量守恒定律在电能与内能之间转化的具体体现。教材将焦耳定律安排在电功、电功率之后，在内容编排上体现出相互关联、层层递进的特点。
定性研究电热与电阻、电流的关系，以及了解焦耳定律，既是本节教学的重点又是难点。教学中，做好演示实验及细致分析实验现象是突破教学重难点的关键。
1. 问题
本节问题情境的创设，体现了“从生活走向物理”的课程理念。教师可以通过演示电炉的工作过程，引导学生观察电炉丝和导线的工作状态，增加感性认识，集中学生的注意力，激发他们探索现象本质欲望，为后续学习奠定基础。
2. 电流的热效应
教材从生活实际出发，利用生活中许多用电器工作时都伴有热现象产生的实例引入电流的热效应。教学中可适当借助演示实验或多媒体资源，让学生直观感受电流的热效应，再通过寻找这些现象的共同特点，即电流通过导体时电能转化为内能，将物理知识与生活实际联系起来。在此基础上提出本环节所要解决的核心问题：电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?建议教师引导学生大胆猜想，同时也要提醒学生用实例支持自己的猜想。
3. 焦耳定律
在总结实验的基础上，教师介绍焦耳定律的内容及表达式，随后引导学生回到节前的电炉丝和导线的问题上，让学生能够运用所学知识进行解释，从而加深对焦耳定律的认识。这有助于学生将物理知识与生活实际相联系，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
4. 电热的利用和防止
这部分内容强调了物理与生产生活的联系，教学时可以让学生阅读教材，体会事物的利与弊。建议教师通过表格进行综合比较，引导学生讨论：电流通过用电器产生的热量有没有不利的一面?如何防止电热给人们生活带来的危害?在你的家里有没有电热产生的安全隐患?通过讨论，使学生对电热的利用和防止有更深人的认识，培养学生辩证看待事物的态度。
第五部分 教学策略
一、从生活经验感知电压的存在
1. 从能量转化的角度介绍电功，渗透功能关系
电功教学的关键在于帮助学生在已熟悉的功的基础上形成电功的概念，从能量转化的角度理解电流做功。教材虽然对功与能量的转化没有定量要求，但是渗透了功能关系。比如，第十一章在介绍动能和势能的时候，利用流动的水推动水车、下落的重锤把桩打入地下等实例，突出能做功的物体具有能量的思想，把“功”和“能”联系起来，之后在第4节“机械能及其转化”中说明动能和势能之间可以互相转化；第十三章介绍内能时，强调了做功可以改变内能；第十四章“内能的利用”说明内能与机械能之间可以互相转化，并介绍了能量守恒定律。本章将电能的变化与电流做功相联系。教材在引入电功之前，先通过生产中门式起重机利用电能工作的场景，提出集装箱增加的势能从何而来的问题，引出电能的概念；再紧密联系学生的生活实际，展示生产生活中电能可以转化为光能、动能、内能的例子。由于只要求初中学生初认识能量的概念，所以教材没有追求电能概念的严密性，只让学生从应用和能量的角度认识电能，并基于日常生活引出电能的单位和电能表。教材最后从能量转化的角度，即做了多少功就有多少能从一种式转化为另一种形式，说明电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，从而给出电功的定义和相应的表达式。这样就把初中学生已有的力学中功的概念扩展到电学中电功的概念，加强了对功能关系的认识。
还需要注意的是，本章聚焦在利用电流做功的过程，主要讨论电功和电功率，也就是电能转化为其他形式能的过程，而其他形式的能转化为电能的内容则集中放在第二十二章。因此，教材主要介绍了高速列车、门式起重机吊运集装箱等利用电能做功的工程机械，让学生了解电能、电功率等知识的应用。通过介绍我国的科技成就，激发学生的学习兴趣，培养学生的民族自豪感。
二、内容的选择紧密联系生活，紧跟时代发展
电学内容与现代生活联系紧密，学生在日常生活和学习中对电能的利用有一定的感性认识，对家中的用电情况也可能有粗浅的了解，这是本章教学的起点。教材利用学生已有的知识，紧密联系学生生活实际。展示生产生活中各种电能转化的实例，从生活中引入电能的概念。教材还具体介绍了生活中的各种用电设备，如电冰箱、液晶电视、空调、电热水器等，并提供了它们的一些工作参数，包括电风扇不同挡位的电功率等。通过这些与生活密切联系的内容，教材践行了“从生活走向物理”的课程理念。
随着技术的发展，电学设备进行了较大的更新，教材对相应的内容也进行了调整。例如，机械式电能表已经罕见，电能表的样式、参数变化很大，甚至在一些地区不再需要读取电能表示数，通过上网就能看到用电信息。因此，作为一种日常生活使用而不是物理学科专用的测量仪器，教学中对电能表的读数和使用规则不作过细的要求，仅要求学生能根据电能表的示数计算电能即可。教材还介绍了电力监测仪，可以用其测量用电器的电功率和消耗的电能。“电功率”一节的引入也从观察电能表铝盘转动的快慢，改为从扇叶机械能增加的角度体会电风扇不同挡位电功率的不同。
此外，在“小灯泡的电功率随电压变化”的演示实验中，因为25W的白炽灯泡已经不再使用所以实验器材更换为2.5V的小灯泡。在“电热的利用和防止”中，也用手机、大数据服务器等新设备，替换了电视机等用电器。这些内容的调整，都体现了时代的发展。
三、在定义电功率和研究电热的影响因素实验中提升学生科学思维能力
（1）用物理量之比定义新物理量的方法定义电功率
电功率是电学中一个非常重要的物理量，它联系着电压、电流和电阻，又和电功、电热有关系。对用电器来说，电功率是反映用电器工作能力和耗电快慢的一项重要指标。学生在八年级已经学习了用物理量之比来定义新的物理量的方法，定义了两个描述快慢的物理量：速度一表示物体运动快慢的物理量，功率一表示物体做功快慢的物理量。在此基础上，采用同样的方法，从电流做功的角度引入电功率的概念：在物理学中用电功率表示电流做功的快慢，电功率等于电功与完成这些电功所用的时间之比。这样的定义既简洁明了，又能让学生进一步体会通过物理量之比定义新物理量的方法。
（2）在研究电热的影响因素实验中利用控制变量的方法
焦耳定律的研究过程体现了研究物理问题的一种基本方法一控制变量。电流、电阻和通电时间都会影响电流做功产生的热量，因此在实验中需要对变量进行控制。通过串联电路控制电流不变，研究通电时间相同时，电热与电阻的关系;对两个电阻相等的电阻丝，通过给其中一个再并联一个电阻丝的方式改变电流，研究通电时间相同时，电热与电流的关系。
在研究电热的影响因素的演示实验中，如何让电流通过电阻丝产生的热量更直观地显示出来，是实验的关键。实验中以空气作为吸热物质，电阻丝产生的热量被空气吸收，从空气的膨胀程度判断其吸收热量的多少、从而将不易观察的电阻丝产生热量的多少转换为空气膨胀的程度，再用液体的高度变化显示空气膨胀的程度。其原理是：电阻丝放热使密闭容器中的空气吸热后体积增加、压强增大，从而推动U形管中的指示液面上升，液面上升的高度就反映了电流通过电阻丝时产生热量的多少。这样的实验方案，可以使学生通过观察，理解电阻和电流对电热的影响。
教材还专门设置了例题，利用焦耳定律比较串、并联电路中电阻器的发热情况，让学生进一步体会实验中是怎样通过电路的选择达到控制变量的目的的。
四、通过跨学科实践活动，增强学生动手能力，培养节能环保的意识
教材把电能放到能源的背景下，使学生从物理走向社会，关注节约能源的问题。为了突出培养学生节能环保的意识、教材不再在正文中直接给出1kW·h电的作用的具体数据，而是通过新增的跨学科实践“为家庭节约用电提建议”，让学生实际调查家中的用电情况，提出节约用电的建议，落实课程标准中利用跨学科实践活动培养节能环保意识的要求。该跨学科实践活动让学生利用项目式学习的方式，先从电能和电功率的角度，调查家中的整体用电情况（每周或每月的用电量）以及各用电器的电功率、工作状态、工作时间等信息，进而提出节约用电的改进建议，并评估节电建议的效果。
第六部分 课时安排
节次
课时
第1节 电能 电功
1课时
第2节 电功率
1课时
第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议
1课时
第4节 焦耳定律
1课时
单元复习
1课时