初中物理校本教研活动实录：电饭锅的设计与探究

　　【设计思想】

 

　　根据物理新课标的教学理念，通过电饭锅的设计：培养学生运用物理知识解决问题的能力，培养学生的创新精神，让学生领悟到发明创造的源泉就在生活之中，使学生感受到生活是多么的可爱，加深认识科学技术与社会的关系。通过电饭锅的探究：培养学生的实践能力，体会发明创造带来的乐趣，也感受科技工作者付出的辛勤劳动，养成珍惜劳动成果的习惯。通过给电饭锅生产厂家提出改进建议，将创造发明活动延伸到生活中，培养学生的社会责任感。

 

　　【教学目标】

 

　　1．知识目标：

 

　　·理解电热、电功、电功率、欧姆定率。

 

　　·理解串联电路和并联电路。

 

　　2．能力目标：

 

　　·培养学生综合运用物理知识解决实际问题的能力。

 

　　·培养学生科学探究能力。

 

　　3．情感目标：

 

　　·渗透理论联系实际的哲学思想。

 

　　·强化安全意识，渗透人文主义思想。

 

　　·激发学生感当发明家的梦想。

 

　　·培养学生精益求精，追求完美的精神。

 

　　·培养学生交流合作的习惯。

 

　　【重点难点】

 

　　煮饭电路和保温电路的设计是重点。指示灯电路的设计是难点。

 

　　【学法指导】科学探究。

 

　　【实验器材】保温式自动电饭锅、保温式电子电饭锅、活动插座、尖嘴钳、螺丝刀、电饭锅说明书。

 

　　【师生互动设计】

 

　　1．煮饭和保温电路的设计。

 

　　2．指示灯电路的设计。

 

　　3．保护电路的设计。

 

　　【教学过程】

 

　　一、创设情景，提出问题

 

　　科学技术推动人类社会的进步，给人们的生活带来了巨大影响，无论是在学校还是在家里，空调、冰箱、洗衣机，电灯、电视、电饭锅，让我们享受着美好的生活，就说电饭锅，在它发明以前，烧饭要人看着，以免饭烧糊了，现在多好，用电饭锅烧饭，饭煮熟后还能保温，这节课我们来体会发明电饭锅时科研人员付出的辛勤劳动，同时感受他们成功后的喜悦。

 

　　『演示实验』将电饭锅通电，演示磁控开关、煮饭及保温、指示灯的工作情况。

 

　　二、设计与改进

 

　　1．煮饭和保温电路的设计

 

　　『幻灯片』研究表明：一个三口之家煮饭用的电饭锅，功率440W较合适，请计算这个发热板的电阻设计为多少呢？

 

　　生：运用P=UI，I=U/R等公式算。计算发热板的电阻：110Ω。

 

　　『幻灯片』电饭锅煮饭时，要求饭煮熟后能自动断开电路，以免饭烧糊了，（饭在温度达到102℃时煮熟）应该在电路中加装一个什么元件？画出电路图。

 

　　生：加装的温控开关，画出电路图。

 

　　师：这种温控开关受磁性控制，又叫磁控开关或限温器。

 

　　『投影』把学生设计的电路图（图1）展示在大屏幕上。

 

　　『幻灯片』饭煮熟以后，要求能保温，以免冷了，保温时电饭锅的功率只需55W即可，应该在电路中再加装一个什么元件？其值是多少？画出电路图。

 

　　生：加装电阻，算出其阻值770Ω(图2)或880Ω（图3）。

 

　　师：这个电阻工程设计上叫保温板或保温电阻。

 

　　『投影』把学生设计的电路图（图2）（图3）展示在大屏幕上。

 

　　师：请学生分别说明图2和图3两种电路的工作情况。

 

　　生：图2，按下磁控开关，保温板短路，电路电流最大，电饭锅煮饭；饭煮熟后，温控开关自动跳起，发热板和保温板串联，电流最小，电饭锅保温。

 

　　生：图3，按下磁控开关，保温板断开，发热板接入电路，电饭锅煮饭，饭煮熟后，温控开关自动跳起，发热板断开，保温板接入电路，电饭锅保温。

 

　　师：实际上电饭锅采用的是图2的方案。图3的方案不被采用是什么原因留给同学们以后探讨，我们继续完善图2的方案。

 

　　2．指示灯电路的设计

 

　　『幻灯片』为了方便，电饭锅安装了指示灯，分别指示煮饭和保温。指示灯的额定电流很小，约0．01A，(电阻很小，约10Ω)煮饭指示灯怎样安装？（串联还是并联？为什么？）保温指示灯怎样安装？画出电路图。

 

　　『投影』把学生设计的电路图（图4）（图5）展示在大屏幕上。

 

　　师：请同学们讨论图4的设计会产生什么后果？

 

　　生：图4，煮饭时通过的电流是2A，指示灯的额定电流是0．01A，会烧毁指示灯。电路开路。

 

　　师：图5的设计能行吗？

 

　　生：不行，图5的设计通电指示灯烧毁。

 

　　师：发热板还能正常工作吗？

 

　　生：能。

 

　　师：把图5的设计稍做改进即可，应该怎样改进呢？

 

　　师：图5的设计中，只要能限制通过指示灯的电流不超过0．01A就行。有办法吗？

 

　　生：给指示灯串联一个限流电阻。

 

　　师：计算限流电阻的阻值是多少？画出改进后的电路图。

 

　　生：计算出限流电阻22kΩ。

 

　　『投影』把学生改进后的电路图（图6）展示在大屏幕上。

 

　　师：请学生说明图6这种电路的工作情况。

 

　　生：如图6，按下磁控开关，保温板短路，保温指示灯不发光，发热板接220V电压，电饭锅煮饭，限流电阻22kΩ，通过煮饭指示灯的电流0．01A，煮饭指示灯正常发光，指示煮饭。饭煮熟后，磁控开关自动跳起，发热板和保温板串联，电流最小，电饭锅保温，保温指示灯发光，指示保温。

 

　　师：这时，煮饭指示灯还发光吗？（学生思考）

 

　　生：从电路看都要发光，实际上只看到保温指示灯发光，煮饭指示灯不发光，这是为什么呢？

 

　　师：保温时，发热板和保温板串联，其电阻之比是110Ω／770Ω=1／7。分得的电压之比为1／7，通过煮饭指示灯的电流很小，不能发光。

 

　　师：如图6这种电路是合乎要求的。

 

　　3．保护电路的设计

 

　　『幻灯片』电饭锅使用年限久了，加上又是金属外壳有可能漏电造成触电事故；还有可能短路烧毁电器，甚至引起火灾。要不要采取保护措施？应该怎么办？画出电路图。

 

　　生：接地──防漏电触电。加装保险丝──防短路火灾，其规格是2A。

 

　　师：保险丝在工程设计中又叫熔断器或超温熔断器。

 

　　『投影』展示学生加装了保护电路的设计图，

 

　　这就是“保温式自动电饭锅的电路图”。

 

　　三、交流合作探究

 

　　『投影』展示几种《电饭锅说明书》上的电路图：

 

　　1．利用保温板保温的电饭锅。（和同学们设计的电路图是相同的）。

 

　　2．利用双金属片闪断开关保温的电饭锅。

 

　　『投影』实物投影电饭锅的内部结构：

 

　　师：引导学生认识发热板、保温板、磁控开关、指示灯、超温熔断器……

 

　　『学生实验』拆开电饭锅底部盖板，观察内部结构，认清各元件及其连接情况，然后盖上盖板。

 

　　四、知识拓展

 

　　师：生活中还有哪些具有加热和保温功能的电器呢？

 

　　『幻灯片』电热饮水机、电热毯、电热台板、电磁炉……（图片）

 

　　生：思考这些电器是如何进行加热和保温等功能的。

 

　　五、活动小结

 

　　师：这节课通过“电饭锅的设计与探究”活动。

 

　　生：经历了发明创造的全过程，感觉到发明创造活动并不难。

 

　　生：认识到物理知识在社会生活中的作用。

 

　　生：要善于利用物理知识解决实际问题。

 

　　师：做个生活的有心人，勤于思考，必定会有所发现，有所发明，有所创造，有所前进。

 

　　六、课外作业

 

　　『幻灯片』1．“保温式电子电饭锅”的设计与改进:这种电饭锅既能煮饭，又能保温，还能煲粥。研究表明：电饭锅煲粥时的功率为煮饭时的一半（220W）较合适，以上我们设计的电路还要如何改进，画出电路图（提示：可以利用二极管的单向导电性）。

 

　　2．按如下图这种方案完成电饭锅的设计，思考这种方案的优点和不足。

 

　　3．给电饭锅生产厂家写一封信或者发一封邮件，提出改进建议

 

　　【板书设计】

 

 

　　【教学后记】

 

　　1．通过校本教研活动把课堂知识延伸到生活中，加强理论与实践的联系，培养了学生的学习兴趣，同时，也为老师提供了丰富的教学素材，成为物理教学的不绝源泉。

 

　　2．通过经历电饭锅的设计与探究过程，增强了学生创造发明的意识，感受其中的快乐，这种过程还会潜移默化到今后的学习、工作和生活中去。

 

　　3．通过这种活动，培养了学生独立解决问题的能力、交流合作能力，教学中时常发现学生思维的闪光点，奇思妙想，学生的潜能得到充分发挥，并从中体会到成功的喜悦。

 

　　4．通过这种活动，融洽了师生关系，形成主动学习的风气，培养了学生良好的习惯，将对学生的一生产生积极的影响。