初中物理（九年级）《电能与电功》单元教学设计

初中物理（九年级）《电能与电功》单元教学设计一、教学内容分析

从《义务教育物理课程标准（2022年版）》审视，本课隶属于“能量”主题下的“电磁能”内容板块。其核心是引导学生从能量转化的角度认识电流做功的实质，建立“电能”与“电功”的科学概念，并掌握定量计算电功的基本方法。知识技能图谱上，本节课是继电路、电流、电压、电阻等概念之后，对电学知识的深化与应用，也是后续学习电功率、焦耳定律乃至整个能量守恒体系的逻辑起点，具有承上启下的枢纽作用。认知要求从对电能的感性认知（如电费单）跃升至对电功的理性量化（公式W=UIt），是一个从现象到本质、从定性到定量的思维跨越。过程方法路径上，课标强调通过实验探究和科学推理认识物理规律。本节课可将“探究电流做功多少与电压、电流、时间的关系”作为核心探究活动，渗透控制变量法与转换法（如通过观察灯泡亮度或电动机提升重物高度来间接比较电功大小），培养学生基于证据进行科学论证的能力。素养价值渗透方面，本课是培育“物理观念”中“能量观念”的绝佳载体，使学生理解电能作为一种可测量、可转化、可被利用的能量形式；在“科学思维”上，强化建模思想（构建电功计算模型）和科学推理；在“科学态度与责任”上，通过分析家庭用电数据，引导学生树立节能意识和社会责任感。

基于“以学定教”原则，进行学情研判。已有基础与障碍：九年级学生已具备电压、电流、电路连接等基础知识，对“用电要交电费”、“电器耗电”有丰富的生活经验，这为理解电能概念提供了感性支撑。然而，学生普遍存在的前概念障碍是：容易将“电能”与“电功”混为一谈，或认为“消耗的电能”就是“产生的热量”，难以从能量转化与转移的广义视角理解电流做功的多样性（如转化为光能、机械能等）。思维难点在于将抽象的“电功”概念与直观的“能量转化效果”建立定量联系。过程评估设计：课堂上将通过“前测”问题（如：“你怎么知道这个月比上个月用的电多？”）探查学生前概念；在探究活动中，通过观察小组讨论焦点、实验操作规范性、数据分析逻辑性，动态评估学生思维层次。教学调适策略：对于抽象思维较弱的学生，提供更丰富的感官体验材料（如电动机提升重物、LED灯发光、电热丝发热的对比演示）和形象化类比（如将电流做功比作水流推动水轮机做功）；对于思维敏捷的学生，则引导其深入质疑与拓展，例如：“如果电流通过超导体，会做功吗？”鼓励其进行批判性思考，并提供进阶的探究任务。二、教学目标阐述

知识目标：学生能够清晰表述电能与电功的概念，理解电流做功的实质是电能转化为其他形式能的过程；能准确写出电功的计算公式W=UIt，理解其中各物理量的物理意义及单位；能在具体情境中，利用公式进行简单的计算，并解释相关生活现象，如比较不同电器耗电的多少。

能力目标：学生能够基于给定的器材，初步设计实验方案探究电功与电压、电流、时间的关系，并规范操作、收集数据；能够从实验数据或生活实例中，运用控制变量法进行分析、归纳，得出定性或定量结论；具备将实际问题转化为物理模型并进行计算的能力。

情感态度与价值观目标：通过小组合作探究，学生能积极主动参与讨论，乐于分享观点，并在相互质疑与补充中体验科学探究的协作乐趣；通过对家庭能耗的分析讨论，初步形成节约用电、绿色生活的意识和社会责任感。

科学思维目标：重点发展学生的模型建构思维和转化思想。通过将电流做功的多种表现形式（光、热、运动）抽象为统一的能量转化模型，并建构W=UIt这一量化模型；在分析具体问题时，能自觉运用“能量转化”的视角进行推理和解释，实现思维的深化与迁移。

评价与元认知目标：引导学生依据实验操作量规进行组内互评与自评；在课堂小结环节，能利用思维导图等工具梳理知识脉络，并反思自己在探究过程中的思维策略得失，例如：“我在分析数据时，是先看哪个变量对结果的影响最明显？”从而提升对学习过程的监控与调控能力。三、教学重点与难点

教学重点：电功概念的建立及其计算公式W=UIt的理解与应用。确立依据在于，从课程标准看，“理解电功”是构建电磁能知识体系的核心“大概念”；从学业评价看，电功的计算是中考中的基础且高频考点，是解决电功率、电热等综合问题的运算基石，深刻体现从能量角度分析电学问题的能力立意。

教学难点：对电流做功实质的理解（特别是非热效应做功）以及电功公式的灵活应用。难点成因在于：第一，概念抽象，“功”和“能”本身是物理学中高度抽象的概念，学生需要跨越前概念障碍；第二，公式应用情境复杂，学生容易混淆影响电功大小的因素与电功本身，在分析动态电路或多状态用电器的耗能问题时感到困难。突破方向在于强化实验感知和情境化、阶梯式的变式训练。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：交互式电子白板课件（含家庭电费单图片、用电器工作动画）、电能表实物及模型。1.2实验器材：学生分组探究套件（低压电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡（2.5V）、电动机（带小风扇或提升重物装置）、开关、导线若干、停表）。1.3学习材料：分层学习任务单、课堂巩固练习卡、思维导图模板。2.学生准备2.1知识准备：复习电压、电流、电路连接知识。2.2物品准备：计算器。3.环境布置3.1座位安排：四人小组合作式座位。3.2板书记划：左侧预留概念区，中部为探究流程图与核心公式区，右侧为生成性问题与总结区。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与问题驱动：同学们，请大家看屏幕，这是老师家上个月的电费单。你们家交电费吗？电费是根据什么来计算的？对，是用电的多少。那么，电，这种看不见摸不着的能量，我们是怎么知道用了多少呢？一个更根本的问题是：当电流流过灯泡、风扇、电暖气时，它到底做了什么，才让我们需要为之付费？今天，我们就一起来揭开“电能”的神秘面纱，弄清楚“电流做功”的真相。2.唤醒旧知与路径明晰：要解决这个问题，我们需要一个测量电能的工具——电能表（展示实物）。我们将从认识它开始，然后通过动手实验，探寻电流做功多少究竟与哪些因素有关，最后推导出计算的“金钥匙”。这就像一次侦探之旅，而你们，就是发现物理规律的“小侦探”。第二、新授环节任务一：从生活走进物理——认识电能与电能表

教师活动：首先，我会展示几组用电器工作的动图（灯泡发光、电扇转动、电热水壶烧水），并提问：“请说一说，在这些过程中，电能分别转化成了什么形式的能量？”倾听学生回答，引导归纳：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，就消耗了多少电能。接着，出示电能表实物，转动指向其铭牌和转盘。“大家看，这个‘kW·h’就是我们家庭中电能的单位，俗称‘度’。谁能从表盘上找到相关信息，并猜猜1度电是多少焦耳吗？”我会引导学生阅读教材，明确1kW·h=3.6×10⁶J。并简单演示如何读数。

学生活动：观察图片和动画，积极回答能量转化形式。观察电能表实物，在教师引导下阅读铭牌参数，尝试读数，并通过计算理解kW·h与J的换算关系。

即时评价标准：1.能否准确说出至少两种电能转化的具体形式。2.能否在电能表上指认出主要参数（如单位、电压、电流规格）。3.能否独立完成kW·h与J的单位换算。

形成知识、思维、方法清单：★核心概念1：电能的转化——电流通过用电器时，电能会转化为其他形式的能（如内能、光能、机械能），这个过程就是电流做功。▲生活链接1：电能表——测量用电器消耗电能的仪表，单位是千瓦时（kW·h），1kW·h=3.6×10⁶J。★学科方法1：观察与联系——善于从生活器具（电能表）中读取物理信息，并将其与抽象概念（电能）建立联系。任务二：猜想与设计——电功与哪些因素有关

教师活动：“既然电流做功这么重要，那它的大小跟什么有关呢？请结合我们之前学过的电压（U）、电流（I）知识，以及‘做功需要时间’的常识，大胆猜想。”我将学生猜想（U，I，t）板书。接着提出挑战：“如何验证我们的猜想？电流做功是看不见的，我们怎么知道它做了多少功？”启发学生思考“转换法”：“能不能通过观察电能转化成的其他能量的多少，来间接比较电功大小？”展示灯泡、电动机，引导设计实验思路：如何分别控制U、I、t不变，看灯泡亮度或电动机提升重物的高度变化。

学生活动：小组讨论，提出猜想并说明理由。在教师引导下，理解“转换法”的思想，讨论如何利用提供的器材，设计粗略验证各个猜想的实验方案草图，并全班交流。

即时评价标准：1.猜想是否有依据（联系已学知识或生活经验）。2.能否理解并说出“用灯泡亮度或重物提升高度比较电功”的转换思想。3.小组讨论时，成员是否都能参与并提出建议。

形成知识、思维、方法清单：★科学思维1：科学猜想——基于已有知识和经验对物理规律提出合理假设。★学科方法2：转换法——将不易直接测量的物理量（电功）转换为易于观察的现象（光强、机械功）来间接研究。★探究要素1：变量控制——在设计实验时，要有意识地明确如何控制变量。任务三：合作探究——定性感受电功的影响因素

教师活动：组织学生按照优化后的方案分组实验。我会巡视指导，重点关注：电路连接是否正确（特别是电表量程选择与正负接线柱）；滑动变阻器的使用是否规范；小组是否在有效控制变量的前提下进行对比观察。适时提问引导思考：“你们组现在是在控制哪两个量不变，改变哪一个量？观察到了什么现象？这说明了什么？”

学生活动：分组合作，连接电路，进行探究实验。具体操作可能包括：①用同一灯泡，改变电压（通过滑动变阻器），观察亮度变化，感受电功与电压的关系；②换用不同规格灯泡（在相同电压下电流不同），比较亮度，感受电功与电流的关系；③给电动机通电相同时间与更长时间，比较重物提升高度，感受电功与时间的关系。记录观察现象。

即时评价标准：1.实验操作规范、安全。2.能清晰描述本组控制的变量和观察到的现象。3.能根据现象初步归纳出定性结论（如“电压越大，电流做功越多”）。

形成知识、思维、方法清单：★核心结论1：电功的影响因素——电流做功的多少与用电器两端的电压、通过用电器的电流以及通电时间有关。电压越大、电流越大、通电时间越长，电流做的功就越多。▲易错提醒1：这里说的是“有关”和定性关系，不是严格的乘积正比（在纯电阻电路中才是），避免学生过早僵化理解。★探究要素2：合作与交流——在实验中分工协作，清晰表达自己的观察与发现。任务四：从定性到定量——建构电功公式

教师活动：“我们的实验给出了定性的关系。物理学追求精确的定量关系。大量精确实验表明：如果电压U的单位用伏特（V），电流I的单位用安培（A），时间t的单位用秒（s），那么电功W的单位就是焦耳（J），并且有：W=UIt。”板书公式并强调各物理量的对应单位。“这就像给了我们一把精确的尺子。现在，谁能用这把尺子，解释一下为什么1kW·h等于3.6×10⁶J？”引导学生进行单位推导。

学生活动：记录并朗读公式W=UIt，理解其物理意义。在教师引导下，进行单位运算：1kW·h=1000W×3600s=3.6×10⁶W·s=3.6×10⁶J，从而从原理上理解两个单位间的换算关系。

即时评价标准：1.能准确说出公式W=UIt及其各物理量的单位。2.能独立或在小提示下完成从kW·h到J的单位推导过程。

形成知识、思维、方法清单：★核心公式：电功公式——W=UIt。这是计算电流所做功的普遍公式。★物理意义：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积。★单位体系：1J=1V·1A·1s。推导过程是理解单位换算本质的关键。任务五：公式初体验——简单计算与应用

教师活动：呈现例题：一个电灯两端的电压是220V，通过的电流是0.2A，通电10分钟，电流做了多少功？“同学们，在计算前，我们首先要做什么？对，统一单位！时间是分钟，要化成秒。”引导学生分析解题步骤：已知、求、解、答。请一位学生上台板演，其他学生在任务单上完成。随后，展示一道变式题：“如果这个灯泡工作5小时，消耗多少千瓦时的电能？”让学生体会两种单位体系下的计算。

学生活动：聆听例题，注意单位换算的重要性。独立或跟随练习解题步骤。观看同伴板演，进行核对或提出不同解法。完成变式练习，感受kW·h在计算日常用电量时的便利性。

即时评价标准：1.解题过程是否规范（有公式、代数据、有单位）。2.是否能自觉进行单位换算。3.能否灵活运用W=UIt及其变形公式进行计算。

形成知识、思维、方法清单：★应用技能1：规范计算——应用W=UIt解题时，注意公式的原始形式、单位的统一（国际单位制优先）。★应用技能2：公式变形：理解I=U/R后，可推导出W=(U²/R)t和W=I²Rt（为后续电热学习埋下伏笔）。▲生活链接2：电能计算：日常用电量常用W=Pt（下节课展开）或W=UIt（单位用kW·h，A，h）计算更方便。第三、当堂巩固训练

设计分层训练体系，学生根据自身情况至少完成A、B两组。

A组（基础层）：1.填空：电流通过电风扇工作时，主要是将电能转化为______能；电流做了3600J的功，就消耗了______J的电能。2.计算：手电筒小灯泡两端电压为3V，通过电流为0.3A，通电100s，电流做功多少？

B组（综合层）：1.一个电阻为10Ω的用电器，接在电压为6V的电源上，通电2min，求电流所做的功。（此题需先求电流，再求功，或直接用推导公式）2.辨析：甲说：“电流通过用电器做功越多，消耗的电能就越多。”乙说：“两个用电器，两端电压大的电流做功一定多。”谁的说法不对？为什么？

C组（挑战层）：查阅你家某个用电器的铭牌（如电热水壶），找到额定电压和额定功率。估算它正常工作烧开一壶水（约需5分钟）所消耗的电能大约是多少焦耳？相当于多少千瓦时？结合本地电价，估算烧开这壶水的电费成本。

反馈机制：A、B组练习通过投影展示学生解答，由学生互评，重点纠偏单位、公式和规范。C组作为拓展，请完成的学生简要分享思路和数据，教师点评其联系实际、综合应用的能力，并倡导节能观念。第四、课堂小结

引导学生进行自主结构化总结。“请同学们用2分钟时间，在笔记本上画一个本节课的思维导图或知识树，核心是‘电能与电功’。”随后请一位学生展示并讲解其结构。教师补充强调“能量转化”这一核心观念线和“W=UIt”这一核心工具线。“回顾一下，今天我们是如何一步步得出这个公式的？经历了从生活现象提出问题、猜想设计、实验探究、得出结论、应用巩固的过程，这就是科学探究的一般方法。”

作业布置：必做（基础）：1.完成教材课后相关练习题。2.观察家庭电能表，记录当前示数，估算家中某一种常用电器工作一天消耗的电能。选做（拓展）：设计一个微型调查报告：比较普通白炽灯和LED节能灯在获得相同照明效果下的能耗差异，并从能量转化效率角度尝试分析原因。六、作业设计

基础性作业：

1.背诵并默写电功公式W=UIt，注明各物理量及其国际单位。

2.完成课本本节练习中关于电功概念辨析和简单计算的题目（3道左右）。

3.列举生活中三个电流做功的实例，并分别说明电能转化为何种形式的能。

拓展性作业：

4.【情境应用题】小明家的电热水壶铭牌上标有“220V1000W”字样。他将一壶水从20℃加热至沸腾（100℃），家中电能表显示该过程消耗了0.1kW·h的电能。请计算：（1）加热过程中电流做的功是多少焦耳？（2）水吸收的热量占电流做功的百分比大约是多少？（只需列出计算式，不要求精确结果）此问旨在为热效率做铺垫。

5.【小调查】记录家中某一整天（从今天某一时刻到明天同一时刻）电能表示数的变化，计算全家一天的总耗电量。结合本地电价，计算电费支出。

探究性/创造性作业：

6.【微型项目设计】如果让你设计一个简单的“电量计”来粗略比较电池剩余电量的多少（例如用于5号电池），你可以利用电流做功的原理设计一个方案吗？请画出简图并说明你的设计思路和判断依据。（提示：可考虑让小灯泡或小电机工作，观察其亮度或转速随时间的变化）七、本节知识清单及拓展

★1.电能的转化：电流通过用电器时，电能会转化为其他形式的能（如内能、光能、机械能等）。这个过程实质上是电流做功的过程。

★2.电功的定义：电流所做的功叫做电功。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。

▲3.电功的度量工具：电能表（俗称电度表），测量用电器在一段时间内消耗电能的多少。单位是千瓦时（kW·h），俗称“度”。

★4.电功的单位及换算：国际单位是焦耳（J）。常用单位是千瓦时（kW·h）。1kW·h=3.6×10⁶J。换算推导：1kW·h=1000W×3600s=3.6×10⁶W·s=3.6×10⁶J。

★5.电功的影响因素（定性）：电流做功的多少与电压（U）、电流（I）和通电时间（t）有关。U越大、I越大、t越长，电流做的功W就越多。

★★6.电功的计算公式（定量）：W=UIt。这是计算电功的普遍公式。式中W表示电功（J），U表示电压（V），I表示电流（A），t表示时间（s）。

★7.公式的物理意义：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积。

▲8.公式的变形应用：在纯电阻电路中（电能全部转化为内能），结合欧姆定律I=U/R，可推导出W=(U²/R)t和W=I²Rt。这两个公式在特定条件下计算更便捷，但要注意适用范围。

★9.解题规范要点：应用公式计算时，注意：①公式中各物理量应对应同一段电路或同一用电器；②单位必须统一使用国际单位制（V，A，s，J）或配套单位（kW，h，kW·h）；③写出必要的计算过程。

▲10.与后续知识的联系：电功是电功率（P=W/t）概念的基础，也是理解焦耳定律（Q=I²Rt，在纯电阻电路中Q=W）的起点。从能量角度看，它们统一于能量的转化、转移与守恒。

★11.核心科学方法：转换法——将不易直接测量和比较的电功，通过观察用电器工作时的效果（亮度、发热、运动情况）来间接比较。控制变量法——在探究电功与U、I、t关系时使用。

▲12.常见认知误区：误区一：认为“电功就是消耗的电能，也是产生的热量”。纠正：电功等于消耗的电能，但电能不一定只转化为内能（热量）。误区二：认为“电压大的用电器，电流做功一定多”。纠正：电功由U、I、t共同决定，缺少条件无法比较。八、教学反思

假设本课教学已实施完毕，我将从以下几个方面进行复盘与反思。

（一）教学目标达成度分析

从课堂反馈与巩固练习完成情况看，绝大多数学生能够准确表述电功概念，并运用W=UIt进行基础计算，知识目标基本达成。能力目标上，小组探究活动有效，学生能模仿设计思路并进行操作，但部分小组在“精准控制变量”和“现象描述的科学性”上仍有提升空间，例如只说“灯更亮了”，而未能关联到“电流做功更多”。情感与价值观目标在讨论家庭用电环节有明显体现，学生表现出对能耗数据的兴趣和节能的初步认同。科学思维目标中的“模型建构”通过公式推导环节落实较好，但“转化思想”的自觉运用还需在后续教学中持续强化。元认知目标通过小结时的思维导图绘制得到了初步尝试，但深度反思学习策略的引导还不够充分。

（二）教学环节有效性评估

1.导入环节：以电费单切入，成功引发了学生的好奇心和探究欲。“电能去哪了？”这个驱动问题贯穿全课，导向明确。2.新授环节：五个任务构成的“脚手架”总体合理。任务三的定性探究是亮点，学生动手动脑，获得感强。但时间略显紧张，部分小组未能完成全部对比实验。我在巡视时意识到这一点，心里想：“下次是不是可以把这个探究任务拆分成两个课时，或者提供更明确的步骤指引卡？”任务四到任务五的过渡（定性到定量）略显生硬，部分学生对于公式的“突然出现”感到些许困惑，虽然单位换算的推导部分缓解了这种突兀感。3.巩固与小结环节：分层练习满足了不同需求，C组挑战题将物理与生活、经济直接挂钩，有学生课后还来和我讨论计算结果，说明激发了深入思考。学生自主绘制思维导图的效果超出预期，但展示时间不足，未能让更多样化的思维结构得到交流。

（三）差异化教学的落实与困境

本节课通过分层任务单、分层练习和小组合作，在形式上关照了差异。在探究活动中，我注意到能力强的学生自然成为小组的