2019-2020年九年級物理全冊 第十八章 電功率《第3節(jié) 測量小燈泡的電功率》教案 （新版）新人教版.doc

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2019-2020年九年級物理全冊 第十八章 電功率《第3節(jié) 測量小燈泡的電功率》教案 （新版）新人教版 課標要求 從“課程內(nèi)容”的要求看，本專題涉及如下條目： 1．結(jié)合實例理解電功和電功率。知道用電器的額定功率和實際功率。 課標附錄：20．測量小燈泡的電功率。 課標解讀 本條目涉及課程標準中一級主題“能量”中“電磁能”的內(nèi)容?！澳芰俊笔钦n程標準中科學內(nèi)容的三大主題之一。本節(jié)課課程內(nèi)容涉及主要技能性和體驗性兩個維度目標。具體說明如下： “結(jié)合實例理解電功和電功率?！薄袄斫狻睂儆谡J知性目標行為動詞，該條目處于“理解”水平。其中對電功的理解不作為本節(jié)要求。對于電功率的“理解”主要是在初步學習“第2節(jié) 電功率”基礎上，通過實驗探究，具體測量小燈泡不同電壓下的實際功率，進一步加深對電功率概念的深刻理解。體會不同電壓下，用電器的功率一般是不同的。 “知道用電器的額定功率和實際功率。”“知道”屬于認知性目標行為動詞，該條目處于“了解”水平。本節(jié)是在已經(jīng)初步學習電功率的基礎上，通過具體表現(xiàn)在：一是通過觀察對小燈泡不同電壓下實際發(fā)光亮度的不同，了解小燈泡不同電壓的實際工作狀態(tài)；二是通過對小燈泡不同電壓下實際電功率的測量，體會和理解不同電壓下小燈泡實際功率與額定功率的實際差異。 “課標附錄 20．測量小燈泡的電功率”?！皽y量”是技能性目標行為動詞，該條目屬于“獨立操作”水平。本探究活動中的測量，是學生在學生已經(jīng)初步掌握串聯(lián)電路、電流中電流、電壓特點，初步運用電流表、電壓表測量工具實際探究電路中電流與電壓、電阻關(guān)系的基礎上，進行用電器電功率測量的一項提高性學習。本探究活動是通過伏安法測量小燈泡不同電壓下的電功率，加深學生對實際功率與額定功率的理解，而且可以通過實驗測量進一步鞏固、強化對電流表、電壓表以及滑動變阻器的使用與操作方法。教師應指導學生在探究活動前，能夠?qū)σ獪y量的不同電壓下小燈泡的實際功率進行一個初步假設，預設在不同電壓下，小燈泡的實際功率可能與額定功率大小關(guān)系，小燈泡的額定功率是否會發(fā)生變化。會根據(jù)實驗探究目標設計和規(guī)劃合理的實驗探究方案，設計符合探究需要的電路圖。在具體的實驗操作中，學生能夠規(guī)范而準確的控制小燈泡在不同電壓的工作狀態(tài)，能夠保證小燈泡實際電壓為額定電壓的五分之四下工作，小燈泡實際電壓等于額定電壓下工作，小燈泡工作實際電壓為額定電壓1．2倍下工作。同時在實驗探究過程中，學生知道根據(jù)測量小燈泡實際的需要，合理選擇測量工具電流表、電壓表的量程，能根據(jù)實驗探究的任務，具體設計符合探究要求的實驗數(shù)據(jù)記錄表格，并能夠依據(jù)實驗探究中所記錄的實驗數(shù)據(jù)，進行初步的數(shù)據(jù)處理和分析判斷，初步得出不同電壓下小燈泡的實際功率隨電壓變化的關(guān)系。 在完成本次實驗探究操作和數(shù)據(jù)記錄后，指導學生思考實際功率與額定功率的不同，考慮本探究實驗中，是否有必要將三次不同電壓下測量的小燈泡實際功率進行三次平均值。如果實驗操作時間寬裕，教師還可以指導學生利用三次實驗探究中所記錄的小燈泡的電壓值、電流值，通過歐姆定律計算所對應的電阻值，對三次不同電壓下的小燈泡的電阻值大小進行比較，看看是否發(fā)現(xiàn)電阻值的大小發(fā)生變化，從而進一步理解不同電壓下用電器因為電流熱效應，導致小燈泡的電阻值隨電壓的增加，流過小燈泡的電流的增大，導致自身電阻發(fā)生變化，逐步變大。 重難點突破 江蘇南京市秦淮區(qū)教師進修學校　丁玉祥 一、教學內(nèi)容分析 測量小燈泡的電功率是在學習了“伏安法測量電阻”之后的又一個綜合性實驗。該實驗對學生熟悉和掌握電流表、電流表、滑動變阻器的使用方法有鞏固作用，由于該實驗綜合性比較高，對學生而言，具有一定的難度。學生通過學習電功率后，初步掌握了“伏安法測電功率”的基本方法，重點是讓學生在實驗操作與探究中進一步掌握“伏安法測量小燈泡的電功率”的實驗方法與步驟。從本節(jié)教材內(nèi)容編排看，教材在一開始部分，就明確了測量三種情況下的小燈泡電功率，讓學生首先能夠明確本節(jié)課的實驗任務；同時教材對實驗步驟進行了分步提示，引導學生在操作每步驟前，能夠先考慮相關(guān)問題，有助于學生實驗過程中積極思維。在本節(jié)實驗結(jié)束，教材安排了測量亮度與小燈泡相當?shù)陌l(fā)光二極管的電功率，通過比較不同用電器消耗的實際功率，巧妙滲透了節(jié)能意識的教育。 二、重點難點突破 1．學會根據(jù)實驗目的確定實驗原理 突破建議： 本探究活動的目的是測量小燈泡的額定功率和實際功率，同時引導學生了解設計實驗的具體方法與步驟，培養(yǎng)學生開放性思維能力。做好本探究活動前提，就是根據(jù)實驗目的確定實驗原理。讓學生根據(jù)實驗目的確定實驗原理，并進一步確定待測物理量，是本探究性活動的關(guān)鍵。在探究性實驗中，待測物理量是根據(jù)實驗所依據(jù)的原理或公式來判定的。本實驗要求測量小燈泡的電功率，因此，本實驗的原理是根據(jù)電功率公式P=UI，而待測物理量應是燈泡兩端的電壓U和通過電燈泡的電流I，然后再計算出電功率的具體數(shù)值。 2．如何根據(jù)待測物理量設計實驗 突破建議： 根據(jù)實驗原理，學生應該能確定實驗探究的待測物理量。而確定待測物理量后，則明確了測量物理量所必需的實驗儀器。本探究活動要測量燈泡的兩端電壓和通過燈泡的電流，當然需要選擇電壓表和電流表。由于電壓表必須并聯(lián)在電燈泡的兩端，而電流表只能跟燈泡串聯(lián)，為了保護電路和便于調(diào)節(jié)燈泡兩端的電壓值，因此需要串聯(lián)一個滑動變阻器。這樣就形成伏安法測量燈泡電功率的基本實驗電路。但是電路中電流表卻存在內(nèi)接和外接兩種解法。如下圖： 從實際操作看，學生根據(jù)待測量，會設計出以上兩種電路。教材中給出了實驗電路的虛線框，要求學生自主設計。那么為降低探究難度和節(jié)省探究的時間，一般教師可以讓學生采取兩種電路進行探究。在探究活動結(jié)束后，教師可以結(jié)合實驗測量誤差分析，指導學生分析為什么本實驗探究一般選擇電流表外接法，進而幫助學生認識到：待測燈泡的電阻與電壓表的電阻相比，在燈泡電阻<電壓表電阻時，電壓表測量燈泡的電壓值更準確，所以采用電流表外接的方法連接電路，這樣實驗測量誤差小些。 由于實驗中，要多次調(diào)節(jié)燈泡兩端的實際電壓，使其電壓分別等于、低于、高于燈泡的額定電壓，所以電路中還要連接滑動變阻器，又因為實驗電路中選擇額定電壓為2．5V、或3．8V的燈泡，所以要兩節(jié)干電池。為了保證實驗中不燒壞小燈泡，在連接電路過程中，電路中的開關(guān)要始終處于斷開狀態(tài)，同時滑動變阻器的滑片應置于變阻器的阻值最大端。 3．規(guī)范設計實驗數(shù)據(jù)的記錄表格 根據(jù)實驗原理以及實驗目的，測量小燈泡的電功率至少進行三次實驗。分別探究小燈泡在等于、高于、低于額定電壓下的電功率。根據(jù)探究的需要，需要測量燈泡的兩端實際電壓、通過燈泡的實際電流，進而計算燈泡不同電壓下的實際功率，并比較低于、高于額定電壓下的實際功率與額定功率的差異，體會用電器正常工作與不正常工作對用電器的影響。 從實驗操作的簡便性和可控性角度，本實驗中低于、高于額定電壓的控制，一般電壓數(shù)值有具體的控制，低于額定電壓的數(shù)據(jù)值一般是低于額定電壓的五分之一，高于額定電壓的數(shù)值一般高于特定電壓的五分之一。燈泡電壓數(shù)值的控制主要是通過移動滑動變阻器滑片P的位置來實現(xiàn)。因此，根據(jù)實驗目的，設計一個規(guī)范、間接的實驗數(shù)據(jù)記錄表，有利于實驗探究結(jié)論的分析和判斷。具體實驗探究數(shù)據(jù)的記錄表格如下： 實驗次數(shù) 電壓U/V 電流I/A 燈泡電功率P/W 燈泡發(fā)光情況 第1次實驗 第2次實驗 第3次實驗 《測量小燈泡的電功率》教學設計 一、教學目標 （一）知識與技能目標 1．會測算小燈泡的實際功率和額定功率，進一步練習使用電流表、電壓表和滑動變阻器。 2．通過實驗，體驗小燈泡的電功率隨它的兩端電壓的變化而變化的規(guī)律，知道用電器不同電壓下工作實際功率的變化特點。 （二）過程與方法 3．能夠根據(jù)測量小燈泡的電功率的原理，設計符合測量需要的實驗方案。會根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)，利用比較的方法，分析和判斷實際功率與額定功率的區(qū)別。 （三）情感、態(tài)度及價值觀目標 4．通過實驗，初步認識用電器正常工作與不正常工作對用電器的影響，培養(yǎng)學生科學使用用電器的安全意識。 二、教學重難點 本節(jié)是在學習“伏安法測電阻”之后的又一個綜合性電學實驗，也是在學習“第二節(jié) 電功率”后，已初步理解電功率的基礎上，利用電功率計算的原理，通過實驗定量測量，觀察小燈泡工作狀態(tài)變化，分析比較小燈泡實際電功率與額定電功率的區(qū)別，進一步加深學生對用電器實際功率與額定功率的理解。 本節(jié)課的重點：會利用電功率計算公式作為實驗原理，用伏安法測量小燈泡不同電壓下的實際功率與額定功率的方法和步驟，區(qū)分額定功率和實際功率。 本節(jié)課的難點：學生能夠根據(jù)測量小燈泡電功率的實驗原理，設計出符合實驗目的的實驗方案、實驗步驟，并得出實驗結(jié)論。 三、教學策略 本節(jié)課，主要是根據(jù)P=UI，明確實驗中需要測量的物理量是用電器的電流和電壓，根據(jù)需要測量的物理量，設計出符合要求的實驗電路圖，再根據(jù)電路圖選擇符合需要的實驗器材與儀器，再根據(jù)實驗步驟進行小燈泡實際功率的測量。實驗探究過程中，應突出實驗探究過程及實驗過程中應思考的問題，并通過實驗數(shù)據(jù)的分析與推理，進一步加深學生對實際功率的理解，知道實際功率與額定功率的區(qū)別，使學生了解電流、電流是如何影響用電器的實際功率的。因此，本節(jié)課設計主要分三個流程： 流程一是引導學生根據(jù)實驗原理制定和設計實驗方案，知道根據(jù)實驗方案如何選擇符合實驗需要的實驗器材。 流程二是根據(jù)實驗方案，進行實驗與證據(jù)收集。具體包括實驗步驟確定，實驗中小燈泡工作狀態(tài)的觀察以及實驗測量數(shù)據(jù)的記錄。 流程三是交流與合作，對小燈泡三次不同電壓下測量的實際功率進行比較，討論為什么不求電功率的平均值？本次實驗與“伏安法測小燈泡電阻”進行比較，有哪些異同點。 四、教學準備 分組實驗：學生電源（或干電池3節(jié)），2．5V（或3．8V）小燈泡1只，發(fā)光亮度與小燈泡正常發(fā)光相當?shù)亩O管1個，開關(guān)1只，電流表1個，電壓表1個，滑動變阻器1個，導線若干。 五、教學過程 教學環(huán)節(jié) 教師活動 學生活動 設計意圖 導入新課 （5分鐘） 出示課前學情診斷評價試題。 1．電功率是描述 的物理量，計算電功率的公式有 和 。 2．到目前所學的電學知識為止，我們學了哪些物理量？哪些可以直接測量？哪些不能？ 3．畫出伏安法測小燈泡電阻的電路圖。實驗原理是： 。 教師及時公布診斷評價試題答案，了解學生錯誤情況，并指導學生自主矯正。 快速閱讀 自主答題 對照答案 自主糾錯。 診斷學生在新課學習前，是否具備或已經(jīng)掌握與新課學習所必要的和密切相關(guān)物理知識，為新課學習做好前提性診斷和及時補償矯正。 新課教學 （35分鐘） 【提出問題】 問題1：如何測量一個額定電壓為2．5v小燈泡的額定功率？說出你的實驗方法，所要測的物理量，需要的實驗器材，并請畫出電路圖。 圍繞老師問題，通過對比伏安法測電阻的實驗，按要求回答問題。 利用已學伏安法測電阻和電功率知識，引導學生思考如何進行測量小燈泡電功率電路設計。 問題2：如果要測量低于或高于額定電壓下的小燈泡實際功率，還需要什么電路元件可以幫助改變小燈泡兩端電壓？ 按要求回答：滑動變阻器。 引導學生掌握利用滑動變阻器改變小燈泡兩端電壓，為實驗探究小燈泡不同電壓下的實際功率奠定基礎。 【設計實驗】 1．實驗原理： 。 2．實驗目的： 。 3．實驗電路圖： 4．實驗表格： 提示：在連接電路中，應注意哪些？ 學生自主設計實驗。 回答：開關(guān)置于斷開的狀態(tài)；電流表、電壓表的選擇合適的量程和正負接線柱；滑動變阻器滑片置于阻值最大端。根據(jù)小燈泡的額定電壓，選擇合適的干電池個數(shù)。 考查學生自主設計實驗方案的能力 引導學生注意電學實驗操作中，要注意電路安全及電路元件的保護。 【進行實驗】 問題3：電路連好了，接下來怎么做呢？ 分別測量以下三種情況下的實際功率。 1．使小燈泡在額定電壓下發(fā)光，并記錄電流表、電壓表數(shù)值。 2．使小燈泡兩端電壓是額定電壓的1．2倍，并觀察小燈泡亮度，并記錄電流表、電壓表數(shù)值。 3．使小燈泡兩端電壓低于額定電壓0．2倍，并觀察小燈泡亮度，并記錄電流表、電壓表數(shù)值。 按要求規(guī)范操作，準確記錄實驗數(shù)據(jù)，觀察小燈泡的亮度變化。 根據(jù)實驗原理，進行實驗探究。 【分析論證】 根據(jù)實驗記錄數(shù)據(jù)，分別計算小燈泡的額定功率是多少？當小燈泡兩端電壓低于或高于額定電壓時，它的實際功率是多少？ 比較小燈泡的發(fā)光情況與實際功率的變化關(guān)系。 根據(jù)實驗測量的數(shù)據(jù)進行實際計算。 體會不同電壓下小燈泡實際功率與額定功率的區(qū)別，認識到實際功率是變化的，額定功率是不變的。 【交流評估】 1．實驗中，一位同學連接好電路，在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)小電燈不亮，電流表無示數(shù)，但電壓表有示數(shù)。試分析電路中可能出現(xiàn)的故障。 2．另一位同學連接好電路后，閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮。這說明他在閉合開關(guān)前沒有 。 積極思考。 回答問題。 比較測量伏安法測電阻電路。 能根據(jù)實驗中產(chǎn)生的現(xiàn)象，準確地找出電路連接時產(chǎn)生的故障。 引導學生學會知識的遷移。 拓展試驗： 安排學生，分組測量二極管在與小燈泡亮度相當情況下，二極管兩端的電壓和電流值，并計算實際功率。比較亮度相當時，二極管的實際功率與小燈泡實際功率的差異。 分組測量二極管與小燈泡亮度相當情況下的電流、電壓值，并計算實際功率。 體會二極管在與小燈泡亮度相當時，實際功率偏小，有利于節(jié)約能源。 課堂小結(jié) 5分鐘 【課堂小結(jié)】 1．這節(jié)課同學們有哪些收獲呢？ 2．同學們調(diào)節(jié)變阻器的過程中，小燈泡的電壓不在2．5V時，它此時的功率還等于它的額定功率嗎？燈泡的亮度將如何變化呢？電壓能太大嗎？ 3．實驗中對小燈泡的實際功率進行了三次測量，是否可以將三次測量的功率求平均值？ 【鞏固練習】 學生按要求主動回答問題。 體會1．小燈泡實際功率隨燈泡兩端電壓增加而變大；小燈泡的額定功率始終保持不變。 體會2．用小燈泡兩端電壓高于或低于其額定電壓，小燈泡不能正常工作。用電器應在額定電壓下工作。 進一步領會和理解小燈泡實際功率與額定功率不同。 進一步理解本次實驗探究目的。 作業(yè)布置 完成課后《動手動腦學物理》第1、2、4題。 按要求完成 鞏固知識