一.本章內容:
根據全日制義務教育《物理課程標準》(後簡稱《標準》)的要求:讓學生學習初步的物理知識與技能,經歷基本的科學探究過程,受到科學態度和科學精神的薰陶;以提高全體學生的科學素質,促進學生的全面發展為主要目標.本章教材降低了知識的難度改變過分強調知識傳承的傾向,使本章教材的內容更貼近學生生活,符合學生認知特點,激發並保持學生的學習興趣.教材中強調了讓學生經歷科學探究過程,學習科學研究方法,培養學生的探索精神,實踐能力以及創新意識.學生通過本章學習之後,會明白以下問題:
(一)電能
(二)電功率
(三)測量小燈泡的電功率
(四)電和熱
二.本章內容標準
(一).科學內容:教材根據《標準》中的課程目標制定了本章教材的科學內容.把知識由易到難的梯度用"了解""認識""理解"來界定,它們分別所用的行為動詞是:"了解"中可用;了解,知道."理解"中可用;理解,區別,解釋,計算等.本章科學內容可分為:
知道：電能的單位,了解電能跟其他形式能的相互轉化.
了解：電能表的重要參數,會讀數.
知道：電功率及單位.
理解：電功率和電流,電壓之間的關係,並會進行簡單計算.
區別：用電器的額定功率和實際功率.
了解：電流的熱效應跟電阻大小的關係.
了解：電熱的利用和防止.
了解：電功率和安全用電知識.
(二).科學探究:在《標準》中,科學探究既是學生的學習目標,又是重要的教學方式之一.根據本章內容可以進行課堂內的探究活動.
探究小燈泡的電功率.
探究電流的熱效應跟電阻大小的關係
三.本章教材分析
本章課程的設置是在學生知道了一些基本電學知識的基礎上,通過從生活到物理的認識過程,激發學生的求知慾望,讓學生初步了解電能,電功率這兩個重要的電學概念及其在生產,生活中的廣泛應用,達到從物理走向社會的目的.
本章教材綜合性較強,內容和課後習題中都要運用電流,電壓,電阻的知識,還要涉及串聯電路和並聯電路的有關概念.
全章教材概述：
第一部分："電能".電能對初中生是一個比較抽象的概念.教材重視從生活到物理的認識過程,課文一開始"今天的人類,已經離不開電能了……"首先從人類生存的需要引入電能,激發了學生求知慾望和興趣.
本節教材還從生產實際中介紹了各種發電設備,知道它們是把各種形式的能量轉化為電能的裝置.當人們獲得電能之後,又可以把電能通過各種用電器轉化為其他形式的能量來為人們服務的.這樣使學生能初步從能量轉化的過程中了解電能.
如何把電能這一抽象概念落到實處使學生了解,教材注重聯繫生活實際,用家家都有的電能表讓學生認識電能.要求學生觀察電能表上的重要參數來激發學生想知道電能表是怎樣記錄家庭中消耗電能多少的興趣,使他們想親自去看,去想.從而培養學生的實踐能力使他們會讀電能表的示數,並且按電費標準計算自己家中所應支付的電費,從而認識到學習物理知識是有用的,使他們有滿足感和興奮感.
要求學生知道電能的單位是千瓦時俗稱"度",(1千瓦時=1度) 教材這樣處理可以使學生從生活出發認識到平常說的用了多少度電就是消耗了多少千瓦時的電能.關於"電功"教材降低了知識的要求,只讓學生了解有多少電能發生了轉化就說電流做了多少功.我們常說消耗了多少電能而很少說電流做了多少功.只要知道電功和電能的單位一樣都用焦耳就可以了.
第二部分："電功率".傳統教材中對"電功率"這一知識是按物理意義,定義,公式,計算…..知識結構編排的,而本節教材改變了過分強調知識傳承的傾向,注重讓學生經歷科學探究過程,學習科學研究方法.本節開始充分利用上一節學生已了解的電能表進一步觀察中間鋁盤轉動的快慢來引入電功率.這樣做的好處是符合學生的認知特點,激發並保持了學生的學習興趣,並且有初步觀察的能力,能在觀察到的現象過程中發現問題.
有初步提出問題的能力—什麼是電功率 教材緊緊抓住學生具備了會觀察電能表鋁盤轉動快慢的能力,進行演示實驗.具體做法是用15W和100W的兩個燈泡接在電路中,比較電能表鋁盤轉動的快慢.學生通過觀察到的現象很容易認識到電功率是表示用電器消耗電能快慢的物理量,從而降低了知識的難度.關於電功率的單位瓦特,教材是通過例舉了生活中家用電器的電功率的一些小數據來認識的,然後又聯繫工,農業生產提出千瓦及瓦特間的關係.
對於電功率的定義,教材中通過P=W/t來解決的並且用變形式W=Pt,來解釋了電能的單位"千瓦時"的來歷.並且要求學生能用家用電器的電功率(P)和通電時間(t)來計算它消耗的電能.怎樣知道電功率的大小.教材充分利用上一章中學生已掌握的伏安法,用電流表和電壓表分別測出電流和電壓,要求學生記住公式P=IU並且會計算電功率(P)及電流(I),並且知道用電器的電壓如果改變了,它消耗的功率就會改變.用電器只有在額定電壓下工作時的電功率叫額定功率,其它電壓下工作時為實際功率.
第三部分："測量小燈泡的電功率",本節在《標準》中定為課堂內的科學探究活動.學生在科學探究活動中,通過經歷與科學家進行科學探究時的相似過程,學習物理知識與技能,體驗科學探究的樂趣,學習科學家的科學探究方法,領悟科學的思想和精神.在學習中科學探究能力大致表現在以下幾個方面
科學探究要素對科學探究能力的基本要求：
提出問題：能書面或口頭表述分別測量三種情況下小燈泡的功率
設計實驗：明確探究目的和已有條件,經歷設計實驗的過程:會畫電路圖,寫出實驗器材,步驟.
進行實驗：會正確使用儀器,滑動變阻器,電流表,電壓表,開關,能正確記錄實驗數據.
分析和論證：知道由P=IU計算燈泡的功率,區別額定功率和實際功率.
評估：實驗中可能出現的錯誤是哪幾個環節 哪些方面容易出現較大誤差 如何改進。
交流；寫出簡單的探究報告與同學交流.
第四部分："電和熱",在傳統教材中,當提到電和熱時必然要涉及到焦耳定律,而本節中依據《標準》的要求,降低科學知識的難度,注重科學研究方法,大膽地刪去焦耳定律,迴避了熱量這個概念,從電流的熱效應引入探究了電流的熱效應跟電阻大小的關係得出:在電流相同的條件下,電能轉化成熱能時的功率跟導體的電阻成正比.
教材這樣編導充分體現了注重學生的學習過程及學習科學研究方法,能更好地了解科學的基本規律以便客觀的認識世界.
本章重點:理解電功率和電流,電壓之間的關係,會進行計算.
這一部分在得到公式P=IU之後要讓學生學會,當I一定時,P與U成正比.當U一定時P與I成正比.當P一定時I與U成反比.也就是我們在說到兩個物理量"成正比""成反比"的時候,一定要注意條件:關係式中其他物理量的大小不變.
本章難點:了解電流的熱效應跟電阻大小的關係.這一部分可分為兩個階段完成,便於分散難點.先增加小探究:可定性得出在電流相同時,電阻越大,產生的熱量越多.然後用P=I2R得到在電流相同時,電能轉化成熱能時的功率跟導體的電阻成正比的定量關係.
四.教學建議
《標準》提倡多種教學形式,建議教師在教學過程中幫助學生儘快步入自主性學習的軌道.前人留給我們的知識,對學生來說是未知的,教師要引導學生自己去認識和發現.啟發學生養成討論的好習慣,能提出問題並且勤於探究學習科學研究的方法,提高學生的素質有創造能力.經過以上對本章教材的分析建議各節可分別從幾個不同的問題完成教學要求.
(一).電能
電,時時刻刻在為我們服務.建議讓學生充分討論,說出他們所知道的電源,並且能說出電源的作用,是把各種其他形式的能轉化成電能的裝置.要求學生能更多地說出日常生活中見到的各種用電器,並且知道它們是消耗了電能轉化成為其他形式的能.
電能的單位及換算關係.知道千瓦時(kwh ),度,焦耳簡稱焦(J)1千瓦時=1度 1度=3.6×106焦,建議幫助學生建立對1焦耳很小形成具體的感受.例如一個普通的手電筒,通電1秒鐘消耗電能約1焦,一輛電動火車行駛1分鐘消耗的電能約3×109焦.因此焦這麼小的單位在實際生活和生產中用起來很不方便,所以要採用較大的單位,度或千瓦時來表示.
電能表.了解電能表的重要參數會讀數,並且能計算自己家中1個月或1周內消耗了多少電能,能按當地電費標準算出應支付的電費.讓學生做"動手動腦學物理"中的習題.建議教師給學生布置作業觀察自己家中的電能表中間的鋁質圓盤,為什麼有時轉得快,有時慢？家中停電時它不轉動嗎？
(二).電功率
什麼是電功率.課文中先讓學生從實際中知道燈泡上的"220V25W"中"220V"是額定電壓,"25W"是電功率.然後讓學生知道電功率的物理意義這是本章的難點之一,突破該難點的最好辦法是應用學生已經了解的電能表,教師在課堂上進行演示實驗.分別拿"15W"和"100W"的燈泡接在電路上比較電能表鋁盤轉動的快慢,直觀地表示用電器消耗電能的快慢不一樣來引入電功率的物理意義是表示用電器消耗電能快慢的物理量.
電功率的單位是瓦特(W)千瓦(KW)1千瓦=1000瓦 讓學生知道電功率的定義是1秒內所消耗的電能.公式是P=W/t的變形式W=Pt 本教材中不是單純的去套公式進行計算,而是用W=Pt解釋了電能的單位"千瓦時"的來歷而後聯繫實際計算了下用電器一個月內消耗了多少電能.應用控制變量法理解W=Pt,並且讓學生做"想想議議"體會這一方法的含意.
怎樣測量電功率.最好用專業的儀表直接測量.但是為了使學生具有初步的實驗操作技能,在實驗室中,常常採用通過用電流表和電壓表分別測得電壓和電流間接計算得知電功率.理論證明P=IU.知道電功率的大小,用控制變量法分析:當電流I一定時,功率P會隨電壓的變化而,由此引入額定電壓和額定功率以及實際功率.又用I=P/U計算家庭電路中,用電器所通過的電流對公式P=IU及變形式的應用加深了解.
(三).測量小燈泡的電功率
本節要求學生參與科學探究活動.讓學生知道探究要素和對探究能力的基本要求,並且要讓學生充分閱讀課文和討論制定出探究方案,由於上一章第五節"測量小燈泡"學生已經掌握了伏安法測電阻的方法,因此本節對電流表,電壓表和滑動變阻器的使用僅僅是個熟悉的過程在操作上不會有太大的困難.
通過本節實驗要達到的目的是經歷探究過程使學生理解,小燈泡在不同的電壓下會有不同的電功率,只有在額定電壓下的電功率為額定功率,小燈泡才正常發光.高於或低於額定電壓下為實際功率,小燈泡都不能正常發光.通過實驗學生對所發生的現象有了更深刻的印象幫助他們很好地理解燈的亮度可以由它的實際功率表示.
(四).電和熱
電流的熱效應.建議讓學生聯繫生活實際找出一些由於通電發熱的家用電器,從而知道:電流通過導體時電能要轉化成熱能這個現象叫做電流的熱效應.
電流的熱效應跟電阻大小的關係.建議對這個問題讓學生經歷科學探究活動,探究的要求有:提出問題—猜想與假設—設計實驗—進行實驗—分析與論證—評估—交流.本節中對科學探究能力大致表現為:
提出問題:為什麼電爐絲熱得發紅,而導線卻幾乎不發熱
猜想與假設:電流通過導體時產生熱的多少跟什麼因素有關
假設熱跟導體電阻的大小有關,選用電阻大的鎳鉻合金絲和電阻小的銅絲做實驗.
設計實驗:
進行實驗;通電一定時間後觀察兩瓶中溫度計的示數,發現電阻大的鎳鉻合金絲瓶中溫度計示數要大於另一瓶中溫度計的示數.
分析與論證:實驗表明;在電流相同時,電阻越大,產生熱量越大
論證:∵P=IU U=IR ∴P=I2R式子表明,在電流相同時電能轉化成熱能時的功率跟導體的電阻成正比.
所以當通過的電流相等時,電爐絲髮熱是因為它電阻大,放熱多,導線的電阻很小.因此導線幾乎不發熱 .
評估;讓學生討論能否改進探究方案,用其它實驗完成探究過程
交流與合作:本實驗中必須幾位同學合作才能完成,如讀溫度計的示數,控制電路中的電流等等,培養了學生的合作精神.
探究過程完成後建議提出問題:家庭中的電熱器和燈泡,電熱器沒有發出強烈的光芒,但是可以取暖,電燈發出了比較亮的光芒,但人們不用它取暖這是為什麼
電熱的利用和防止.對電熱的利用教學中應對電熱器簡單的介紹,能舉出生活中常見到的利用電熱的例子.另外也可以介紹一些電熱,造成不利的一方面,並且採用了哪些措施降溫或散熱.教學中應使學生認識任何事物都有兩面性,電熱給我們生活帶來了方便,也會給人們帶來危害.來引導學生辯證的看問題,要求學生做"動手動腦學物理".