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2019 人教版高中物理必修第三册《第十二章 电能
能量守恒定律》大单元整体教学设计[2020 课标]
一、内容分析与整合
二、《普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、单元学历案
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十三、学科实践与跨学科学习设计
十四、大单元作业设计
十五、“教-学-评”一致性课时设计
十六、大单元教学反思
一、内容分析与整合
(一)教学内容分析
《第十二章 电能 能量守恒定律》是 2019 人教版高中物理必修第三册中的
重要章节,该章节内容涵盖了电路中的能量转化、闭合电路的欧姆定律、电池
电动势和内阻的测量以及能源与可持续发展等多个方面。这些内容是学生学习
电学和能量守恒定律的基础,也是理解现代科技和社会发展的重要基石。
电路中的能量转化是本章的起点,通过探讨电流做功的实质,引导学生理
解电能是如何转化为其他形式的能(如内能、机械能、化学能等)。这一部分
内容不仅复习了初中学过的电功和电功率的概念,还进一步引入了焦耳定律,
帮助学生理解电能转化为内能的具体过程。通过实例分析,如电热水壶、电动
机等,使学生能够将理论知识与实际生活相联系,增强学习的趣味性和实用性。
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闭合电路的欧姆定律是本章的核心内容之一。通过介绍电源电动势、内电
阻以及闭合电路中电流、电压和电阻的关系,帮助学生理解闭合电路的基本工
作原理。这一部分内容不仅要求学生掌握闭合电路欧姆定律的公式和推导过程,
还要求学生能够运用该定律解决实际问题,如计算电路中的电流、电压和功率
等。
实验:电池电动势和内阻的测量是本章的实践环节。通过实验设计、数据
收集和处理,学生不仅能够掌握测量电池电动势和内阻的方法,还能够提高实
验技能和科学探究能力。这一部分内容强调实验操作的规范性和数据的准确性,
要求学生能够独立完成实验并撰写实验报告。
能源与可持续发展是本章的拓展内容。通过介绍能源的分类、利用以及可
持续发展战略,引导学生认识能源在社会发展中的重要性,并思考如何节约能
源和保护环境。这一部分内容不仅要求学生了解能源的基本概念和分类,还要
求学生能够分析能源利用过程中存在的问题并提出解决方案。
(二)单元内容分析
本单元内容以电能和能量守恒定律为主线,分为四个主要部分:电路中的
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能量转化、闭合电路的欧姆定律、电池电动势和内阻的测量以及能源与可持续
发展。这四部分内容相互关联、层层递进,共同构成了本章的知识体系。
电路中的能量转化:该部分主要探讨电流做功的实质和电能转化为其他形
式能的过程。通过介绍电功、电功率和焦耳定律等概念,帮助学生理解电能是
如何在电路中转化为内能、机械能或化学能的。这部分内容是后续学习闭合电
路欧姆定律和电池电动势测量的基础。
闭合电路的欧姆定律:该部分主要介绍电源电动势、内电阻以及闭合电路
中电流、电压和电阻的关系。通过公式推导和实例分析,帮助学生理解闭合电
路的基本工作原理,并掌握闭合电路欧姆定律的应用。这部分内容是本章的核
心和难点,要求学生具备较强的逻辑思维能力和数学运算能力。
实验:电池电动势和内阻的测量:该部分主要通过实验设计、数据收集和
处理来测量电池的电动势和内阻。通过实验操作,学生不仅能够掌握测量电池
电动势和内阻的方法,还能够提高实验技能和科学探究能力。这部分内容强调
实践性和操作性,要求学生能够独立完成实验并撰写实验报告。
能源与可持续发展:该部分主要介绍能源的分类、利用以及可持续发展战
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略。通过介绍化石能源、可再生能源等概念,引导学生认识能源在社会发展中
的重要性,并思考如何节约能源和保护环境。这部分内容具有较强的时代性和
前瞻性,要求学生能够关注社会热点问题并提出自己的见解。
(三)单元内容整合
为了使学生能够系统地掌握本章内容,需要将四个部分内容进行有机整合。
具体整合思路如下:
以电能和能量守恒定律为主线:将电路中的能量转化、闭合电路的欧姆定
律、电池电动势和内阻的测量以及能源与可持续发展等内容串联起来,形成一
条清 晰 的主线。通过主线引导学生 逐 步 深 入理解电能和能量守恒定律的本质和
应用。
注重理论与实践相 结 合:在 讲授 理论知识的同时,注重实践操作和实验探
究。通过实验设计、数据收集和处理等环节,提高学生的实践能力和科学探究
能力。将理论知识与实际生活相联系,增强学习的趣味性和实用性。
强调知识的系统性和 连贯 性:在整合单元内容时,注重知识的系统性和 连
贯 性。通过合理 安排 教学内容和 顺序 ,使学生能够 逐 步构 建 起完整的知识体系,
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并形成清 晰 的思维 框架 。
培养 学生的核心 素养 :在整合单元内容的过程中,注重 培养 学生的物理 观
念、科学思维、科学探究和科学 态度 与 责任 等核心 素养 。通过引导学生主动思
考、 积极 探究和合作 交 流等方式,提高学生的 综 合 素 质和 创新 能力。
二、《普通高中物理课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
(一)物理 观 念
能量 观 念:理解能量的概念、 种 类和转化规律。掌握电能、内能、机械能、
化学能等不同形式能量的相互转化关系。通过实例分析,如电热水壶、电动机
等,使学生能够将理论知识与实际生活相联系,形成 正 确的能量 观 念。
电路 观 念:理解电路的基本 组 成和工作原理。掌握电源、导线、用电 器 等
电路元 件 的功能和 特 性。通过闭合电路欧姆定律的学习,使学生能够理解电路
中电流、电压和电阻的关系,并形成 正 确的电路 观 念。
能源 观 念:理解能源的概念、分类和利用方式。掌握化石能源、可再生能
源等不同类 型 能源的 特 点和应用 场景 。通过能源与可持续发展的学习,使学生
能够认识 到 能源在社会发展中的重要性,并形成 正 确的能源 观 念。
(二)科学思维
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建模 思维:通过电路 模型 、能量转化 模型 等 建模 活动, 培养 学生的 建模 思
维能力。引导学生将复 杂 的物理问题 简 化为可解的 模型 问题,并通过 模型 求解
来 深 入理解物理现 象 和规律。
逻辑推理思维:通过闭合电路欧姆定律的推导和应用等活动, 培养 学生的
逻辑推理思维能力。引导学生运用物理公式和定律进行逻辑推理和 演 算,解决
实际问题。
批判 性思维:通过能源与可持续发展的讨论等活动, 培养 学生的 批判 性思
维能力。引导学生 对 能源利用过程中存在的问题进行 批判 性思考,并提出自己
的见解和解决方案。
(三)科学探究
实验设计能力:通过实验:电池电动势和内阻的测量等活动, 培养 学生的
实验设计能力。引导学生 根 据实验 目 的和要求,设计合理的实验方案和步 骤 ,
并 选择 合 适 的实验 器材 和方法进行实验。
数据收集和处理能力:通过实验过程中的数据收集和处理等活动, 培养 学
生的数据收集和处理能力。引导学生运用科学的方法和 手段 进行数据收集和处
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理,并分析实验数据 得 出合理的 结 论。
问题解决能力:通过运用闭合电路欧姆定律解决实际问题等活动, 培养 学
生的问题解决能力。引导学生将理论知识应用 于 实际问题中,通过逻辑推理和
演 算解决实际问题。
(四)科学 态度 与 责任
科学 态度 :通过本章内容的学习, 培养 学生的科学 态度 。引导学生 尊 重 事
实、 崇尚 理性、 勇于 探 索 和 创新 ,形成 正 确的科学 观 念和 价值观 。
社会 责任感 :通过能源与可持续发展的学习, 培养 学生的社会 责任感 。引
导学生关注社会热点问题,如能源 危 机、环境 污染 等,并 积极 思考如何为解决
这些问题 贡献 自己的力量。
可持续发展 意 识:通过本章内容的学习, 培养 学生的可持续发展 意 识。引
导学生认识 到 能源利用和环境保护的重要性,并 倡 导 绿色 、 低碳 、环保的生活
方式和发展 模 式。
以下是 针对 本章第一节《电路中的能量转化》的 详细课 时设计 示 例( 由于
篇幅限制 ,仅展 示 部分内容):
课 时设计 示 例:第一节 电路中的能量转化
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教学 目标
物理 观 念:理解电能的概念和转化规律,掌握电功、电功率和焦耳定律等
基本概念和公式。
科学思维:通过实例分析, 培养 学生的 建模 思维能力和逻辑推理能力。
科学探究:通过实验 观察 和数据分析, 培养 学生的实验设计能力和问题解
决能力。
科学 态度 与 责任 :引导学生关注能源利用和环境保护问题, 培养 学生的社
会 责任感 和可持续发展 意 识。
教学重难点
教学重点:理解电能转化为其他形式能的过程和规律,掌握电功、电功率
和焦耳定律等基本概念和公式。
教学难点:运用电功、电功率和焦耳定律等公式解决实际问题。
教学过程
引入 新课
通过展 示 电 灯 、电 视 、电热水壶等用电设备的 图片 或实物,引导学生思考
这些设备中的能量是如何转化的。
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提出问题:电能是如何转化为其他形式能的 ? 引导学生进入本节 课 的学习
主题。
新 知 讲授
电能的概念:介绍电能的概念和单 位 (焦耳),并引导学生理解电能是现
代社会中 最 重要的能源之一。
电 功 和 电 功 率 : 复 习 初 中 学 过 的 电 功 和 电 功 率 的 概 念 和 公 式
( W=UIt , P=UI ),并通过实例分析帮助学生理解其物理 意义 。
焦耳定律:介绍焦耳定律的概念和公式( Q=I²Rt ),并通过实验 演示 (如
电阻 丝 发热实验)帮助学生理解电能转化为内能的过程和规律。
实例分析
电热水壶:分析电热水壶工作时电能转化为内能的过程和 效 率。引导学生
运用焦耳定律计算电热水壶在工作过程中 产 生的热量。
电动机:分析电动机工作时电能转化为机械能的过程和 效 率。引导学生思
考电动机在工作过程中 除 了转化为机械能 外 还有 哪 些形式的能量 损失 (如内能
损失 )。
课堂练 习