《焦耳定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、焦耳定律教學(xué)設(shè)計(jì) 高垚駿（安徽省宣州區(qū)新田中心初中）一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1能通過(guò)實(shí)例，認(rèn)識(shí)電流的熱效應(yīng)。2能在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出電熱的大小與電流、電阻和通電時(shí)間有關(guān)，知道焦耳定律。 3會(huì)用焦耳定律進(jìn)行計(jì)算，會(huì)利用焦耳定律解釋生活中電熱利用與防治。 （二）過(guò)程與方法 體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，了解控制變量的物理方法，提高實(shí)驗(yàn)探究能力和思維能力。（三）情感態(tài)度和價(jià)值觀 會(huì)解釋生活中一些電熱現(xiàn)象，通過(guò)學(xué)習(xí)電熱的利用與防止，學(xué)會(huì)辯證地看待問(wèn)題。二、教學(xué)重難點(diǎn)電熱是指電流做功把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電熱的大小與哪些因素這個(gè)實(shí)驗(yàn)從提出問(wèn)題、猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)

2、、得出結(jié)論幾個(gè)方進(jìn)行研究。重點(diǎn)是研究電熱與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中要采用控制變量的方法。研究電熱與電阻關(guān)系時(shí)要控制電流和通電時(shí)間相同，設(shè)計(jì)出的電路要使用兩個(gè)不同的電阻串聯(lián)。研究電熱與電流的關(guān)系的設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)，電阻相同改變電流，可以利用并聯(lián)分電流的思想，也可以兩個(gè)電路來(lái)完成。焦耳定律研究的是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的多少，它與電功有聯(lián)系也有區(qū)別。電功是指電流做功，可以把電能轉(zhuǎn)化為各種形式能，而電熱只是電功的一部分。只有在純電阻電路中，這兩個(gè)量才相等。重點(diǎn)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究電熱與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系，并確定研究方法及實(shí)驗(yàn)操作中各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)注意的問(wèn)題。難點(diǎn)：對(duì)焦耳定律的理解及焦耳定律在實(shí)際生活中

3、的應(yīng)用。三、教學(xué)策略電流做功的過(guò)程就是把電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的過(guò)程，不同的用電器轉(zhuǎn)化成不同形式的能量。本節(jié)研究的是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能多少，生活中的用電器工作時(shí)都伴有熱的現(xiàn)象，用此引入電流的熱效應(yīng)，從電爐絲與連接的導(dǎo)線入手，提出問(wèn)題，學(xué)生也比較容易猜到電阻是影響電熱的因素之一。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究電熱與電流、電阻和通電時(shí)間關(guān)系時(shí)，要利用到控制變量的方法。研究電熱與電阻的關(guān)系要比研究電熱與電流關(guān)系思維難度上略低一些，體現(xiàn)了從簡(jiǎn)入難的層次性。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)結(jié)合了電路的特點(diǎn)，利用串聯(lián)電路使兩電阻的電流相等，利用分電壓的方法使兩電阻的電流不相等。電熱與電功的聯(lián)系與區(qū)別，可以通過(guò)公式推導(dǎo)的方法得出在純電阻電路中Q=W

4、，在非純電阻電路中，電熱只是電功的一部分。也可以從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)比較電熱與電功，電熱是指把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而電功是把電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，電熱只是電功的一部分。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備校園局域網(wǎng)、多媒體課件整合網(wǎng)絡(luò)、家庭電路演示板（含電能表）、功率不同的用電器（如熱得快和白熾燈）、電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、規(guī)格已知的小燈泡、滑動(dòng)變阻器等。五、教學(xué)過(guò)程 教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖復(fù)習(xí)提問(wèn)（2分鐘）1電功的大小與哪些因素有關(guān)？如何計(jì)算？ 2能說(shuō)出一些用電器工作時(shí)能量的轉(zhuǎn)化情況？ 學(xué)生按要求回憶，回答。為本節(jié)課作知識(shí)上的鋪墊。創(chuàng)設(shè)情景引入新課（3分鐘）電流在電路中做功，可以將

5、電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，如電動(dòng)機(jī)、電燈發(fā)光、電視機(jī)工作。 當(dāng)這些用電器工作一段時(shí)間后，我們觸摸它們的有關(guān)部位，會(huì)有什么感覺(jué)？這是什么原因？學(xué)生說(shuō)出常見(jiàn)用電器工作過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化。  電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。創(chuàng)造課堂情景，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。 聯(lián)系實(shí)際，引入新課。新課教學(xué)（28分鐘）電流的熱效應(yīng) 投影：電飯鍋、取暖器、油燈、電爐絲、電鉻鐵 這些用電器工作時(shí)有什么共同特點(diǎn)？ 導(dǎo)線和電爐絲串聯(lián)，為什么電爐絲熱得發(fā)紅而導(dǎo)線并不很熱？說(shuō)明什么？ 一、提出問(wèn)題 電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)？&

6、#160;二、猜想與假設(shè) 提示：電熱是電流通過(guò)電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量，電路中有電壓不一定有電流，所以電壓對(duì)電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量的多少?zèng)]有影響。（排除電壓這個(gè)物理量） 電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與_有關(guān)。 你能結(jié)合實(shí)例說(shuō)出這三個(gè)因素對(duì)電熱的影響嗎？ 三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 要研究電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？如何比較產(chǎn)生熱量的多少？ 四、進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 展示實(shí)驗(yàn)裝置1  觀察本實(shí)驗(yàn)裝置，思考： 1本裝置可以用于研究電熱與哪個(gè)因素的關(guān)系？ 2兩電阻為什么要串聯(lián)？ 3如何比較電流通過(guò)電

7、阻放出熱量？ 4設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格 電路接通，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察U形管中液柱的上升情況，把實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表格中。 分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到什么結(jié)論？ 展示裝置2  1本裝置可以用于研究電熱與哪個(gè)因素的關(guān)系？ 2右邊電阻絲上為什么要再并聯(lián)一根電阻絲？ 3如何比較電流通過(guò)電阻放出熱量？ 4設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格 電路接通，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察U形管中液柱的上升情況，把實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表格中。 分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到什么結(jié)論？ 對(duì)于某一個(gè)電阻，在電流一定時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量越多。這

8、個(gè)結(jié)論可以通過(guò)剛才的實(shí)驗(yàn)中看出來(lái)，某一根電阻絲通電時(shí)間越長(zhǎng)，液柱上升越高，說(shuō)明放出熱量越多。 五、分析論證，得出結(jié)論 對(duì)以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量多少與電流、電阻和通電時(shí)間。 學(xué)生總結(jié)： 這些用電器工作時(shí)都是把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。 （得出電流的熱效應(yīng)的概念）  電熱的大小可能與導(dǎo)體的電阻有關(guān)。 學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際進(jìn)行猜想: 電流、電壓、電阻、通電時(shí)間 學(xué)生舉例證明猜想的合理性。  學(xué)生討論： 實(shí)驗(yàn)時(shí)要控制電路中的電流相等，改變電阻，比較在相同時(shí)間內(nèi)放出熱量

9、的多少。 可以通過(guò)加熱相同物體，比較物體吸熱升溫的多少  學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)裝置討論得出： 1本裝置研究電熱與電阻的關(guān)系。 2電阻串聯(lián)，可以使流過(guò)兩根電阻絲的電流和通電時(shí)間相同。 3通過(guò)左右兩管液面的高度差來(lái)比較，液柱上升的越高，放出熱量越多。 電流I/A   R1 R2 電阻/510 產(chǎn)生熱量（多/少）    4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格 學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量越多。  學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)裝置討論得出：

10、60;1本裝置研究電熱與電流的關(guān)系。 2使右邊容器中的電阻絲中的電流與左邊容器中的電阻絲不等（左邊電流大于右邊電流）。 3通過(guò)左右兩管液面的高度差來(lái)比較，液柱上升的越高，放出熱量越多。 4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格 電阻R/  R1R2電流I/A  產(chǎn)生熱量（多/少）    學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：在電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，電流越大，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量越多。 學(xué)生總結(jié)以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)： 電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量的多少與電流、電阻和通電時(shí)間都有關(guān)，電流越大、電阻越大、通電時(shí)

11、間越長(zhǎng)，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量越多。  培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)問(wèn)題的能力。       由生活現(xiàn)象培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提出問(wèn)題的能力。  培養(yǎng)學(xué)生合理猜想，并分析猜想的合理性。學(xué)會(huì)排除不合理猜想。   培養(yǎng)學(xué)生利用控制變量的方法來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。     通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)裝置的合理性來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。 培養(yǎng)學(xué)生利用轉(zhuǎn)換的方法把不易觀察的量轉(zhuǎn)換為易觀察的現(xiàn)象。    

12、60;學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格       會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，利用控制變量的方法準(zhǔn)確的描述出結(jié)論。          培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表格、分析實(shí)驗(yàn)、總結(jié)實(shí)驗(yàn)、描述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力。      培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析能力。焦耳定律 介紹科學(xué)家焦耳。 英國(guó)科學(xué)家做了大量實(shí)驗(yàn)于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時(shí)間的

13、關(guān)系，即焦耳定律。 電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。 如果熱量用Q表示，電流用I表示，電阻用R表示，時(shí)間用t表示，則焦耳定律為Q=I2Rt。   例題：一電熱水器電阻絲的阻值為484，正常工作時(shí)的電流為455A，工作10min放出的熱量為多少J  ？   練習(xí)：一取暖器接在家庭電路中，正常工作時(shí)的電流為68A，工作10min放出的熱量是多少？  了解焦耳在電熱上的成就    學(xué)生了解焦耳定律的內(nèi)容，記住

14、公式。     學(xué)生快速的計(jì)算本題中的電熱。 Q=I2Rt=（455A）2×484×600s=6×105J   學(xué)生結(jié)合歐姆定律進(jìn)行計(jì)算  Q=I2Rt=（68A）2×323×600s=9×105J培養(yǎng)學(xué)生的人文精神、學(xué)習(xí)科學(xué)家的實(shí)事求是的精神。       利用焦耳定律進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生利用公式解決實(shí)際問(wèn)題的能力，進(jìn)一步熟悉公式。  

15、; 培養(yǎng)學(xué)生利用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。電功與電熱 上題中已知電壓、電流和通電時(shí)間，可以計(jì)算出取暖器消耗的電能，那么取暖器消耗的電能與電熱之間有什么關(guān)系呢？通過(guò)計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)電流做功與產(chǎn)生的電熱是相等，那么用電器在工作時(shí)，電功與電熱間有什么關(guān)系呢？ 當(dāng)電流做的功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)：  由于 W=UIt，U=IR      Q=W=I2Rt  電吹風(fēng)工作時(shí)，消耗了1000J的電能，電流在電阻線上產(chǎn)生熱量等于1000J嗎？ 電功與電熱的聯(lián)系與區(qū)別 1純電阻電路中W=Q 

16、2非純電阻電路中W>Q 電熱Q=I2Rt 其它形式的能W?Q  學(xué)生計(jì)算電流做的電功（電能） W=UIt=220V×68A×600s=9×105J     學(xué)生討論： 在前面的計(jì)算過(guò)程中利用了歐姆定律，它只能用在純電阻電路中，用電器工作時(shí)把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。   不是的，電吹風(fēng)工作時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，還有一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。它不是一個(gè)純電阻。電功大于電熱。     

17、60;     加強(qiáng)知識(shí)的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)的能力。    培養(yǎng)利用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力。   培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力、團(tuán)隊(duì)精神和交往能力。利用焦耳定律解釋現(xiàn)象 討論：電爐通過(guò)導(dǎo)線接到電路中，導(dǎo)線和電爐絲串聯(lián)，為什么電爐絲熱得發(fā)紅而導(dǎo)線并不很熱？ 想想議議：額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒前凑战苟桑娮柙酱?，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事？學(xué)生討論： 電線與電

18、爐絲串聯(lián)，電流相等，根據(jù)焦耳定律，導(dǎo)線的電阻比電爐絲小的多，相同時(shí)間內(nèi)放出熱量也少。 學(xué)生討論 這兩種情況下有不同的變量，前者是在電壓一定時(shí)，電阻越小，電流越大，電熱與電流是平方的關(guān)系，所以電流對(duì)電熱影響較大。后者的前提是在電流一定時(shí)，電阻越大，電熱越多。培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力，合作學(xué)習(xí)的能力、團(tuán)隊(duì)精神和交往能力。  利用控制變量的方法來(lái)分析問(wèn)題。通過(guò)辨析加強(qiáng)對(duì)焦耳定律的理解。 電熱的利用和防止 展示常見(jiàn)一些用電器（電熨斗、電視機(jī)散熱孔、取暖器、電飯鍋、電腦主板風(fēng)扇、筆記本散熱孔、電動(dòng)機(jī)外殼），給這些用電器進(jìn)行分類，哪些是利用電熱、哪些是防止電熱造成危害的。 電熱在實(shí)際中有利用也有防止的。我們要利用辯證的態(tài)度來(lái)對(duì)待電熱。  分成兩類 利用電熱的有：電熨斗、取暖器、電飯鍋等。 防止電熱的有：電視機(jī)散熱孔、電腦主板風(fēng)扇、筆記本散熱孔、電動(dòng)機(jī)外殼等    利用分類的方法來(lái)培養(yǎng)學(xué)生利用辯證的態(tài)度來(lái)看待問(wèn)題  總