第4節(jié)焦耳定律教案附導(dǎo)學(xué)案

第十八章電功率

第4節(jié)焦耳定律

第1課時(shí)焦耳定律【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)要點(diǎn)課標(biāo)要求1.電流的熱效應(yīng)通過生活實(shí)例，認(rèn)識(shí)電流的熱效應(yīng)2.焦耳定律能在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上引出焦耳定律，會(huì)用焦耳定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算【教學(xué)過程】新課引入老師給學(xué)生展示：給白熾燈和電風(fēng)扇通電相同的時(shí)間，讓學(xué)生分別觸摸白熾燈和電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)部分，體驗(yàn)一下有什么感覺？為什么通電相同的時(shí)間，發(fā)熱程度不同？能否解釋這一現(xiàn)象？從學(xué)生的質(zhì)疑中導(dǎo)入新課。合作探究探究點(diǎn)一電流的熱效應(yīng)活動(dòng)1：課件展示，讓學(xué)生分析這些用電器在工作的過程中的共同特點(diǎn)是什么？電烤箱 電爐子電熨斗 電飯鍋活動(dòng)2：小組之間交流、討論這些用電器工作時(shí)能量的轉(zhuǎn)化情況。歸納總結(jié)：（1）總結(jié)：電流通過這些用電器后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。(2)電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)?；顒?dòng)3：讓學(xué)生走進(jìn)生活，列舉出生活中你見到的用電器有哪些？它們之間的能量轉(zhuǎn)化是怎樣的？哪些是利用了電流的熱效應(yīng)？哪些是防止電流的熱效應(yīng)？總結(jié)：電熱既有有利的一面也有不利的一面，電熱器是利用電流的熱效應(yīng)；但在很多情況下我們并不希望用電器溫度過高，因?yàn)闇囟冗^高會(huì)影響用電器的使用壽命，會(huì)使絕緣皮老化，甚至引起火災(zāi)，電視機(jī)的后蓋有許多小孔，就是為了通風(fēng)散熱；電動(dòng)機(jī)的外殼有許多散熱片，也是為了降溫。探究點(diǎn)二焦耳定律.實(shí)驗(yàn)探究電影響電流產(chǎn)生熱量的因素提出問題：根據(jù)導(dǎo)課時(shí)的問題，請(qǐng)同學(xué)們猜想一下，電流通過不同的導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量為什么不同？電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)？小組之間交流、討論，闡明自己的觀點(diǎn)。猜想：可能與電流、電阻和通電時(shí)間有關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)猜想，小組之間設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，交流討論出探究的方法、實(shí)驗(yàn)中電流產(chǎn)生的熱量如何表現(xiàn)出來？探究分為幾步完成？根據(jù)每個(gè)小組的發(fā)言和交流，師進(jìn)行補(bǔ)充和總結(jié)，出示課件，展示內(nèi)容：探究方法：控制變量法研究問題的方法：轉(zhuǎn)換法。即實(shí)驗(yàn)中通過U形管兩邊的液面的高度的變化轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生熱量的多少。探究步驟：(1)取兩個(gè)阻值不同的電阻串聯(lián)起來，通電相同的時(shí)間，觀察U形管兩邊的液面的高度的變化；(2)取兩個(gè)阻值相同的電阻，讓其通過的電流不同，加熱相同的時(shí)間，觀察U形管兩邊的液面的高度的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生上講臺(tái)，將實(shí)驗(yàn)報(bào)告投影出來，并重點(diǎn)就結(jié)論、電路圖、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想進(jìn)行交流，生生、師生互問、互辯。歸納總結(jié)：(1)在電流和通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。(2)在通電時(shí)間一定、電阻相同的情況下，通過電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。.焦耳定律活動(dòng)1：從剛才的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)我們知道了電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟導(dǎo)體的電阻、電流和通電時(shí)間都有關(guān)系。其實(shí)早在1840年英國(guó)物理學(xué)家焦耳就精確地確定了它們的關(guān)系，得到了焦耳定律，讓學(xué)生自學(xué)P100的內(nèi)容，完成下列問題：（1）焦耳定律的內(nèi)容？（2）焦耳定律的表達(dá)式？各個(gè)物理量的單位？活動(dòng)2：學(xué)生結(jié)合自己的認(rèn)識(shí)，完成課件展示的內(nèi)容，并歸納總結(jié)。歸納總結(jié)：（1）內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。（2）公式：q=i條t公式中的電流I的單位要用安培（A），電阻R的單位要用歐姆（Q），通電時(shí)間t的單位要用秒（s）。這樣熱量的單位就是焦耳（J）?；顒?dòng)3：針對(duì)焦耳定律，老師進(jìn)一步的延伸拓寬。出示課件展示。延伸拓寬：電流通過導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為熱，而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，那么電流產(chǎn)生的熱量Q等于消耗的電能，即Q=W=UIt。此時(shí)結(jié)合歐姆定律還可推導(dǎo)出另一個(gè)公式Q=U2t。故此時(shí)W和Q的關(guān)系為：QRW=Q=l2Rt=U2t=Pt=UIt。R【板書設(shè)計(jì)】第1課時(shí)焦耳定律電熱器有瞳轉(zhuǎn)化..電漪熱效應(yīng)［定義 \電熱的危害和1評(píng)1I隹月定律■ 實(shí)險(xiǎn)探究電流產(chǎn)生上年 熱量的影響因素,焦耳定律...焦耳定律的內(nèi)容表達(dá)式：Q=F2【教學(xué)反思】焦耳定律是電功率知識(shí)的一個(gè)升華，對(duì)電學(xué)內(nèi)容起著承上啟下的作用。授課過程中我從學(xué)生生活中熟悉的用電器入手，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電和熱的關(guān)系，自然的導(dǎo)出電流的熱效應(yīng)，然后通過通電相同時(shí)間，白熾燈和電風(fēng)扇的發(fā)熱程度不同，讓學(xué)生猜想電流產(chǎn)生熱量的影響因素，進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)說明電熱與電阻、電流、通電時(shí)間都有關(guān)系（實(shí)驗(yàn)中很好地運(yùn)用了控制變量和轉(zhuǎn)換的研究方法），最后指出焦耳經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)才于1840年得到精確的結(jié)果一一焦耳定律，同時(shí)為了使學(xué)生加深對(duì)焦耳定律的認(rèn)識(shí)，又從電能轉(zhuǎn)化和歐姆定律推出了公式Q=I2Rt，這時(shí)啟發(fā)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)和理論兩方面來學(xué)習(xí)、研究物理問題也有一定的作用。第2課時(shí)焦耳定律的綜合應(yīng)用【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)要點(diǎn)課標(biāo)要求1.焦耳定律的綜合計(jì)算能夠利用電能、電功率、焦耳定律的表達(dá)式進(jìn)行綜合計(jì)算，明確每一個(gè)公式的使用條件2.焦耳定律在生活中的應(yīng)用能用焦耳定律的知識(shí)來解釋生活中的現(xiàn)象，分析相關(guān)的問題【教學(xué)過程】新課引入出示課件，展示問題：過春節(jié)的時(shí)候，爸爸送給小涵一個(gè)如圖所示的電動(dòng)玩具汽車，一段時(shí)間后，小涵在玩耍時(shí)不小心將玩具車的電動(dòng)機(jī)卡住無法轉(zhuǎn)動(dòng)了，且很快就聞到了焦糊味道，你能夠解釋這種現(xiàn)象嗎？這節(jié)課我們就為大家來解決這個(gè)問題。

合作探究探究點(diǎn)一焦耳定律的綜合計(jì)算活動(dòng)1:出示課件，展示問題：首先讓學(xué)生討論、分析出思路，然后再交流，得出答案。典例1某校師生自制一臺(tái)電烘箱而設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化電路圖及技術(shù)參數(shù)如下，R1和R2均為電熱絲且電阻值恒定.額定電壓220V正常工作電流高溫檔5A低溫檔2A根據(jù)師生們的設(shè)計(jì)，求：(1)電烘箱在高溫檔正常工作時(shí)每分鐘可產(chǎn)生的熱量.(2)電熱絲相的阻值.(3)電烘箱在低溫檔時(shí)正常工作時(shí)，R2的功率.思路導(dǎo)引：(1)利用公式P=U是否可以分析電路圖中低溫檔和高溫檔的電路圖。R(2)能否正確的選擇出公式進(jìn)行計(jì)算。格式：解：(1)高溫檔時(shí)，只\接入電路，由機(jī)器銘牌可知，電流為5A,電壓為220V,則Q=W=UI,t=220VX5Ax60s=66000J；(2)高溫檔時(shí)，由歐姆定律得：R=工=22"=44。；1I高溫5A(2)低溫檔時(shí)，兩電阻為串聯(lián)，低溫檔總功率：P=UI低=220VX2A=440W,R1的功率P1=I低2R=(2A)2X44Q=176W；所以P=P-P=440W-176W=264W.2 1拓寬延伸：（2014?廈門）如圖是小林家里電熱水器的工作原理圖，兩根加熱管電阻相同.電熱水器功率有高、中、低三檔.當(dāng)S1斷開，s2接b時(shí)，其功率為低檔，大小為1000W.（1）請(qǐng)指出電熱水器的高、中檔功率分別是多少瓦.（不必寫出推導(dǎo)過程）（2）小林選用某功率檔加熱水箱里的50L水，水溫升高40℃用了40min,求此過程電熱水器的效率。［水的比熱容c=4.2X103j/（kg?℃）］【點(diǎn)撥】（1）當(dāng)s1斷開，S2接b時(shí)，兩加熱管電阻串聯(lián)；當(dāng)S1閉合，S2接a時(shí)，加熱管電阻并聯(lián)；當(dāng)S1閉合，S2接b時(shí)，電路為一根加熱管電阻的簡(jiǎn)單電路；根據(jù)電阻的串并和P=U2求出電熱水器的高、中檔功率；（2）知道水的體R積，根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量，根據(jù)Q吸=cm^t求出水吸收的熱量，根據(jù)W=Q=Pt求出不計(jì)熱量損失時(shí)的加熱功率然后確定加熱檔位，再根據(jù)W=Pt求出消耗吸的電能，利用n=4義100%求出過程電熱水器的效率。w【自主解答】歸納總結(jié)：在分析用電器的多檔位問題時(shí)，主要明確，高溫檔是功率最大，低溫檔時(shí)功率最小，但用電器無論是處于高溫檔還是低溫檔，用電器接入電路的電壓是一定的，故將分析檔位問題轉(zhuǎn)化為分析電阻問題.再結(jié)合歐姆定律、電功率的有關(guān)計(jì)算公式展開分析，得出答案.探究點(diǎn)二利用焦耳定律解釋生活現(xiàn)象活動(dòng)1：出示課件，展示問題，讓學(xué)生交流、討論闡明每一個(gè)小組的解題思路。典例2小明家搞裝修，為了美觀，想把所有電線都埋藏在墻壁里（俗稱走暗線）.小明在查閱有關(guān)資料時(shí)了解到：埋藏在墻壁里的電線，要整條鋪設(shè)，不能在墻壁里中途接駁.請(qǐng)你運(yùn)用電學(xué)的相關(guān)知識(shí)解釋其道理.（提示：導(dǎo)線接駁處的電阻增大）思路：由焦耳定律知道，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方、電阻大小和通電時(shí)間成正比.導(dǎo)線接駁處與其他導(dǎo)線串聯(lián)在電路中，通電時(shí)間是相同的，而導(dǎo)線接駁處電阻比較大，由焦耳定律可知電阻大的產(chǎn)生的熱量越多，據(jù)此分析。解答：在家庭電路中，導(dǎo)線接駁處因接觸不良，該處的電阻較大，因?yàn)閷?dǎo)線接駁處與其他導(dǎo)線串聯(lián)在電路中，所以通過的電流相等、通電時(shí)間相等，由公式Q=LRt可知接駁處產(chǎn)生的熱量較多，往往比別處更容易發(fā)熱，甚至引起火災(zāi)。歸納總結(jié)：利用焦耳定律來解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象時(shí)，首先從題意中獲取信息，找出題意中的變量和定量，結(jié)合公式Q=l2Rt展開分析。【板書設(shè)計(jì)】第2課時(shí)焦耳定律的綜合應(yīng)用C 電熱器辿率問題綜全應(yīng)露. 發(fā)恐問題解釋生活現(xiàn)象線路改造問題【教學(xué)反思】本節(jié)課是焦耳定律內(nèi)容的延伸，故在授課的過程中我采用利用焦耳定律來解決生活中的實(shí)際問題導(dǎo)入新課，讓學(xué)生領(lǐng)悟出生活中的物理知識(shí)。然后切入主題。從電路的多檔位問題應(yīng)用入手，在處理綜合計(jì)算問題時(shí)，我首先出示例題，讓學(xué)生在思維與思維的碰撞中得出解答問題的思路。總結(jié)出解答問題的方法技巧。為了使學(xué)生對(duì)知識(shí)應(yīng)用自如，我還設(shè)置了拓寬延伸的試題，讓學(xué)生在利用焦耳定律的同時(shí)，體會(huì)到生活中的物理。由于這節(jié)內(nèi)容的是一個(gè)難點(diǎn)，導(dǎo)致在處理例題的計(jì)算時(shí)，不能夠全面的照顧到每一位同學(xué)，使得有些同學(xué)還存在一知半解的狀況，希望在以后的教學(xué)中注意這一方面?！兜?節(jié)焦耳定律》導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】.通過看書和討論知道電流熱效應(yīng)并會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算；.會(huì)用控制變量法研究影響電熱的幾個(gè)因素；.通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)到電熱的應(yīng)用及其危害?！緦W(xué)習(xí)過程】一、新課引入：請(qǐng)大家快速獨(dú)立思考以下三個(gè)問題，用語(yǔ)言或圖形表述出。.日常生活你知道電流通過時(shí)導(dǎo)體會(huì)發(fā)熱，你能列舉幾個(gè)這樣的事例嗎？.很多電動(dòng)機(jī)都帶有電風(fēng)扇，電視機(jī)、電腦主機(jī)后面有很多孔，干什么用呢？.熱量的多少除了直接感知外，你還能想到別的判斷方法嗎？試試看先對(duì)子相互交流，再小組內(nèi)交流，若小組內(nèi)的意見不統(tǒng)一，請(qǐng)?zhí)岢鰜?。二、?dú)立自主學(xué)習(xí)：請(qǐng)快速閱讀課本P99---P100第二自然段的相關(guān)內(nèi)容，然后獨(dú)立完成以下學(xué)習(xí)任務(wù)。.生活中很多火災(zāi)都和用電有關(guān)，想要安全，你給的合理化建議是？.課本探究電熱時(shí)是如何顯現(xiàn)的？和你設(shè)計(jì)的一樣嗎？哪種方案更好？.探究電熱與電阻的關(guān)系時(shí)，要保持哪些量不變？怎樣做到的？實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：.探究電熱與電流的關(guān)系時(shí)，要保持哪些量不變？怎樣做到的？實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：請(qǐng)結(jié)對(duì)相互更正，然后在組內(nèi)展示質(zhì)疑，如果還有不清楚的地方，請(qǐng)其他小組來幫忙解決。

三、合作互助學(xué)習(xí)：請(qǐng)認(rèn)真閱讀教材P101仔細(xì)觀察課本P101例題，可以先討論做計(jì)算題的規(guī)范格式，再獨(dú)立完成下列問題，有疑問的可以請(qǐng)教自己的對(duì)子。.焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟成正比，跟成，跟 成。用公式表示為.在什么條件下電熱與電流所做的功相等？這個(gè)條件下求電熱還有哪些公式？你能嘗試著去推導(dǎo)一下嗎？.請(qǐng)認(rèn)真研讀課本上的例題，告訴同學(xué)們解答電熱問題時(shí)一定要注意的細(xì)節(jié)：.結(jié)合書本和生活實(shí)際，談?wù)勲姛岫加心男├煤臀：?。四、展示引?dǎo)學(xué)習(xí)：.請(qǐng)結(jié)對(duì)子展示以上幾個(gè)問題，然后小組長(zhǎng)要求組員在小組內(nèi)站起來討論交流。.小組長(zhǎng)派代表給大家展示，并說出做這些題應(yīng)該注意的事項(xiàng)。.其他小組對(duì)展示的解答直接進(jìn)行質(zhì)疑，并分享自己的見解。.老師對(duì)學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)或者對(duì)內(nèi)容做強(qiáng)調(diào)講解。五、評(píng)價(jià)提升學(xué)習(xí)（請(qǐng)快速獨(dú)立完成以下各題，然后更正打分）.如圖所示，下列電器中不是應(yīng)用電流熱效應(yīng)工作的是（ ）A.電風(fēng)扇B.電熨斗C.A.電風(fēng)扇B.電熨斗C.白熾燈D.電飯鍋.今有兩根電阻絲，將它們接在同一電源上，分別給同一杯水加熱，使水溫升高到相同的溫度，則( )A.將兩根電阻線串聯(lián)時(shí)，水溫升高得快B.將兩根電阻絲并聯(lián)時(shí)，水溫升高得快C.用串聯(lián)和并聯(lián)的方式，水溫升高得一樣快D.只用一根電阻絲時(shí)，水溫升高得快3.如圖13-19中甲所示是用來研究焦耳定律的實(shí)驗(yàn)裝置:圖甲圖甲圖13-19(1)實(shí)驗(yàn)采用的是研究方法，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理是根據(jù)電流的一效應(yīng)。(2)選用圖乙中第一組電阻來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，接通電路一段時(shí)間，比較兩瓶中的煤油上升得高。我們可以推測(cè)：在通電時(shí)間相同、通過電流相等的情況下越大放熱越多。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是控制、兩個(gè)物理量不變，來研究和兩個(gè)物理量的關(guān)系。4.有一種雙溫電爐，其電路如圖所示，由兩段阻B(3)選用圖乙中第二組電阻來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別在通電時(shí)間相同時(shí)，調(diào)解滑動(dòng)變阻器，加大電流，發(fā)現(xiàn)電流越大，電阻絲放熱越。4.有一種雙溫電爐，其電路