焦耳定律——教學(xué)設(shè)計(jì)

1、焦耳定律教學(xué)設(shè)計(jì)一、指導(dǎo)思想與理論依據(jù)本節(jié)課課本安排的是演示實(shí)驗(yàn)，根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)中的課程基本理念義務(wù)教育階段的物理課程應(yīng)貼近學(xué)生生活，符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，激發(fā)并保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過探索物理現(xiàn)象，揭示隱藏其中的物理規(guī)律，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)生活實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生終身的探索樂趣、良好的思維習(xí)慣和初步的科學(xué)實(shí)踐能力。物理課程應(yīng)改變過分強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳承的傾向，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新意識(shí)。改革以書本為主、實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式，提倡多樣化的教學(xué)方式，因此，我將焦耳定律這節(jié)課設(shè)計(jì)為學(xué)生來完成的探究式的學(xué)生實(shí)驗(yàn)課。二、教學(xué)背景分析學(xué)生分析：學(xué)生在初二已經(jīng)學(xué)習(xí)了一年的

2、物理課程，對(duì)利用控制變量的方法研究物理問題掌握的很差，我從初三接手的第一節(jié)課開始，就向?qū)W生灌輸如何利用控制變量的方法來研究物理問題，例如，研究動(dòng)能的大小跟質(zhì)量、速度的關(guān)系，研究動(dòng)能的大小跟質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要控制小車運(yùn)動(dòng)的速度相同，改變小車的質(zhì)量，觀察不同質(zhì)量的小車做功的多少，來比較小車動(dòng)能的大?。谎芯縿?dòng)能的大小跟速度的關(guān)系時(shí)，要控制小車的質(zhì)量相同，改變小車的運(yùn)動(dòng)速度，觀察不同速度的小車做功的多少來比較小車動(dòng)能的大小，最終歸納得出動(dòng)能的大小跟物體運(yùn)動(dòng)的速度和物體的質(zhì)量兩個(gè)因素有關(guān)系，運(yùn)動(dòng)物體的速度越大，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能就越大。利用控制變量的方法學(xué)生在物理課堂上依次研究了有：動(dòng)能、重力勢能、比熱容

3、、熱量、熱植、電流、決定電阻大小的因素、電流跟電壓、電阻的關(guān)系等，通過半年多的訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)利用控制變量的方法來研究物理問題有了很深刻的理解。這為學(xué)生進(jìn)一步研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：在確定把“焦耳定律”這節(jié)課改為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)后，在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)過程中，我下了很大力氣，關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)器材不好找，想盡各種辦法，最后終于找到一個(gè)最佳方法，利用量熱器來做實(shí)驗(yàn)器材，把量熱器內(nèi)原有的電阻絲更換為4歐、16歐兩種，用來供學(xué)生研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻之間的關(guān)系。學(xué)生準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材有：學(xué)生電源一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器一個(gè)，量熱器兩個(gè)（4歐一個(gè)，16歐一個(gè)）溫度計(jì)

4、兩只，打孔的橡膠塞兩個(gè)。鐘表一個(gè)。共11組。利用這些器材學(xué)生就可以通過實(shí)驗(yàn)來探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān)系”。三、本課教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)（一）知識(shí)與技能1、知道電流的熱效應(yīng).2、理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其應(yīng)用。（二）過程與方法1、通過探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān)”初步培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、研究、解決問題的能力。2、通過教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用焦耳定律解決一些簡單實(shí)際問題的能力。3、注意對(duì)學(xué)生進(jìn)行研究方法（控制變量法）的培養(yǎng)（三）情感態(tài)度價(jià)值觀1、通過經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，使學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)人們獲取科學(xué)理論的重要價(jià)值；2、通過對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，體會(huì)物理知識(shí)來源于生活，服務(wù)于社會(huì)的理念。

5、3、使學(xué)生通過對(duì)英國物理學(xué)家焦耳的了解，受到其刻苦鉆研精神和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的感染和熏陶。（在探究實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上引出焦耳定律，理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其應(yīng)用。）四、教學(xué)過程與教學(xué)資源設(shè)計(jì)（一）引入新課： 1、演示實(shí)驗(yàn)：燈泡接入電路中，閉合開關(guān)，燈泡發(fā)光，提出問題：（1）燈泡在工作過程中，把什么能轉(zhuǎn)化為什么能？學(xué)生回答：燈泡在工作過程中，把電能能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能。（2）在燈泡工作過程中，電線中通過的電流和燈泡燈絲中通過的電流是否相同？學(xué)生回答：相同。（3）電線中通過的電流和燈泡燈絲中通過的電流既然相同，那為什么燈泡燈絲熱得發(fā)熱發(fā)光，而導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱呢？2、多媒體展示家庭電路中使用大功率用電器引

6、起火災(zāi)的圖片。指明：11月9日是我國“消防日”，據(jù)有關(guān)資料表明，城市火災(zāi)中的大部分火災(zāi)是因?yàn)槭褂么蠊β视秒娖?，使電線發(fā)熱而引起的。家庭電路中使用大功率用電器為什么會(huì)引起火災(zāi)？ 3、進(jìn)一步分析：（1）電燈在工作時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，人們利用電燈來照明。電爐子在工作時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，人們利用電爐子來燒水等。（2）電風(fēng)扇使用一段時(shí)間后，用手觸摸電動(dòng)機(jī)部分有什么感覺？人們利用的是電風(fēng)扇的什么能量？（3）提出問題：電流通過導(dǎo)體都要產(chǎn)生熱量，有些設(shè)備是利用了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量，有些設(shè)備在工作時(shí)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量是有害的，為了更好的讓電熱為人類服務(wù)，又要減少電熱對(duì)人類造成的危害，就要研究電流通過導(dǎo)

7、體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)？它們之間存在著什么樣的規(guī)律？今天我們就學(xué)習(xí)第九章第五節(jié)的內(nèi)容：焦耳定律。（二）進(jìn)行新課：1、電流產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)（學(xué)生討論）（1）引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)日常生活中的現(xiàn)象進(jìn)行分析：電流 I電熱Q 電阻 R有關(guān)通電時(shí)間 t（先引導(dǎo)學(xué)生分析電流產(chǎn)生的熱量跟 電流I、電阻R和通電時(shí)間t有關(guān)，使學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)，為下面的實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。）（2）用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。學(xué)生討論研究方法 控制變量法。 當(dāng)電流I、時(shí)間t相同時(shí)，研究電熱Q與電阻R的關(guān)系。 當(dāng)電阻R、時(shí)間t相同時(shí)，研究電熱Q與電流I的關(guān)系。 當(dāng)電流I、電阻R相同時(shí)，研究電熱Q與通電時(shí)間t的關(guān)系。（引導(dǎo)學(xué)生分析研究多變量問題的方法

8、控制變量法，并在實(shí)驗(yàn)過程中具體使用，對(duì)學(xué)生進(jìn)行研究方法的教育。）（3）介紹實(shí)驗(yàn)器材學(xué)生電源一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器一個(gè)，量熱器兩個(gè)（4歐一個(gè)，16歐一個(gè)）溫度計(jì)兩只，打孔的橡膠塞兩個(gè)。鐘表一個(gè)。（4）實(shí)驗(yàn)原理：給量熱器內(nèi)的電阻絲通電，電阻絲通電后放出的熱量被量熱器內(nèi)的空氣吸收，量熱器內(nèi)的空氣吸收熱量后溫度升高，電流通過電阻絲做功放出的熱量越多，量熱器內(nèi)空氣的溫度升高得越高。用溫度計(jì)測量量熱器內(nèi)空氣溫度上升的多少，就可以比較電流通過電阻絲做功放出的熱量的多少。（5）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 電路圖：通過學(xué)生討論研究設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路如圖：讓一個(gè)學(xué)生把本組設(shè)計(jì)的電路圖畫在黑板上，并進(jìn)一步說明如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

9、 實(shí)驗(yàn)記錄：由小組共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格， 實(shí)驗(yàn)探究：四位同學(xué)分工合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論：四位同學(xué)共同探討，歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān)。（6）交流探究結(jié)果：請(qǐng)一位同學(xué)將本組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫在黑板上，并闡述本組得到的結(jié)論。電流時(shí)間tR大=16歐R小=4歐電流I1=0.4A2min19211920電流I2=0.8A2min20282023 研究電熱Q跟電阻R的關(guān)系：電流I、通電時(shí)間t相同，電阻R越大，電熱Q越多。 研究電熱Q跟電流I的關(guān)系：電阻R、通電時(shí)間t相同，電流越大，電熱越多。 研究電熱Q跟通電時(shí)間t的關(guān)系：電流I、電阻R相同，通電時(shí)間越長，電熱越

10、多。2、焦耳定律：焦耳簡介：焦耳定律是英國物理學(xué)家焦耳經(jīng)過無數(shù)次實(shí)驗(yàn)探索總結(jié)出來的。我們不僅要學(xué)習(xí)他發(fā)現(xiàn)的定律，而且要學(xué)習(xí)他的刻苦鉆研的精神。（1）內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。注意：“電流產(chǎn)生的熱量Q與電流的平方I2成正比”的含義是：當(dāng)I1=2I2時(shí)，Q1=4Q2（2）公式：Q=I2Rt（3）單位：I安，R歐，t秒，Q焦。（4）說明：焦耳定律是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來的規(guī)律，它適用于任何情況下的電熱的計(jì)算。 3、理論推導(dǎo)：焦耳定律是焦耳在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上歸納總結(jié)得出來的規(guī)律，還需要理論上的支持，我們能不能通過理論來推導(dǎo)出焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式呢

11、？學(xué)生討論推導(dǎo)。 電功當(dāng)滿足條件，電能 內(nèi)能（電熱）時(shí)，有QW （全部轉(zhuǎn)化） W=UIt，且U=IR Q=W=UIt=I2Rt Q=I2Rt通過理論推導(dǎo)，同樣得出了焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，達(dá)到理論和實(shí)踐的完美的統(tǒng)一。最后再讓學(xué)生總結(jié)得出當(dāng)電流通過導(dǎo)體做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)熱量的計(jì)算方法：Q = W ；Q = UIt ；Q = Pt；Q = UQ電荷量 ；Q = I2Rt；Q =（ U2/R） t4、引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用本節(jié)課研究的結(jié)論解決實(shí)際問題。（1）分析討論課文前面“？”中的兩個(gè)問題。問題1：燈泡接入電路中時(shí)，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實(shí)際上燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出

12、來。這是為什么？問題2：假如在照明電路中接入大功率的電爐，電線將顯著發(fā)熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災(zāi)。這又是為什么？（2）利用焦耳定律解決實(shí)際問題：連接電路用的導(dǎo)線應(yīng)選擇電阻率較大的導(dǎo)線還是選擇電阻率較小的導(dǎo)線？為什么？制作電爐子用的發(fā)熱體應(yīng)選擇電阻率較大的導(dǎo)線還是選擇電阻率較小的導(dǎo)線？為什么？制作電扇電動(dòng)機(jī)線圈的導(dǎo)線應(yīng)選擇電阻率較大的導(dǎo)線還是選擇電阻率較小的導(dǎo)線？為什么？（3）再通過例題討論可以用幾種不同的方法求解電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量通過對(duì)實(shí)際問題的分析、討論，材料的選擇、及熱量的不同計(jì)算方法的運(yùn)用，提高學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解。在教學(xué)中注

13、重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的能力，特別是讓學(xué)生通過討論，自己得出結(jié)論。這樣做，培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力和分析問題的能力。（三）課堂小結(jié)：1、歸納研究物理問題的方法控制變量法2、歸納物理知識(shí)：焦耳定律3、歸納電熱的計(jì)算方法。（四）作業(yè)：1、閱讀教材第九章第5節(jié)焦耳定律2、P117練習(xí)：1、2、3（五）附板書設(shè)計(jì)：§5 焦耳定律 （一）研究電熱跟哪些因素有關(guān) 電流 I 1、電熱Q 電阻 R有關(guān) 通電時(shí)間 t 2、實(shí)驗(yàn)研究： 研究方法：控制變量法 研究電熱Q跟電阻R的關(guān)系。 條件：電流I、通電時(shí)間t相同。 結(jié)論：電阻R越大，電熱Q越多。 研究電熱Q跟電流I的關(guān)系。 條件：電阻R、通電時(shí)間t相同。 結(jié)論：電流越大，電熱越多。 研究電熱Q跟通電時(shí)間t的關(guān)系。 條件：電流I、電阻R相同。 結(jié)論：通電時(shí)間越長，電熱越多。 （二）焦耳定律 1、內(nèi)容：（略） 2、公式：Q=I2R.t 3、單位：I安，R歐，t秒，Q焦。 4、說明：焦耳定律是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來的規(guī)律，它適用于任何情況下的電熱的計(jì)算。 電功 當(dāng)滿足條件，電能