九年級(jí)物理全一冊(cè)教案-18.4焦耳定律2-人教版

《電流熱效應(yīng)與什么因素有關(guān)》實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一、使用教材人民教育出版社初中物理九年級(jí)第十八章第四節(jié)《焦耳定律》課程中電流的熱效應(yīng)與什么因素有關(guān)實(shí)驗(yàn)。二、實(shí)驗(yàn)器材學(xué)生電源、導(dǎo)線、開關(guān)、2000w的電爐絲、冰箱內(nèi)冷凝器上的銅管、撲克牌做的支架。三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)1.實(shí)驗(yàn)器材比較容易找到，容易保存，實(shí)驗(yàn)時(shí)可隨時(shí)拼裝,不怕實(shí)驗(yàn)器材老化，使用年限長；2.實(shí)驗(yàn)效果直觀，可以讓學(xué)生感受到電熱的產(chǎn)生；3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，學(xué)生易于觀察，也易于得出結(jié)論，可提高上課效率；4.實(shí)驗(yàn)器材便宜、易得，可大量組裝，讓學(xué)生做分組實(shí)驗(yàn)；5.方便與傳感器相連接，可通過數(shù)據(jù)分析，得出更精確的結(jié)論。6.該實(shí)驗(yàn)也可以說明，導(dǎo)線與電阻絲串聯(lián)，由于導(dǎo)線的電阻很小，所以在電流相同的情況下，導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量，也比較少。四、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)焦耳定律，使用創(chuàng)新后的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)一步探究：1.在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多；2.在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能知道電流的熱效應(yīng)與導(dǎo)體的電阻，通電導(dǎo)體的電流，通電時(shí)間的定性關(guān)系。（二）過程與方法通過實(shí)驗(yàn)探究電流的熱效應(yīng)與導(dǎo)體的電阻大小、通過導(dǎo)體的電流和通電時(shí)間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析現(xiàn)象得出結(jié)論等科學(xué)探究能力（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)采用全新的方法，利用兩個(gè)不同的電阻先串聯(lián)起來，來驗(yàn)證電熱的產(chǎn)生與哪些因素有關(guān)，目的是探究電熱與電阻的關(guān)系。然后把兩個(gè)相同的電阻并聯(lián)起來，再串聯(lián)另外一個(gè)相同的電阻，來探究當(dāng)電阻相同時(shí)，不同大小電流的，產(chǎn)生電熱與電流的關(guān)系。七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程（一）講述新舊教材中探究電流熱效應(yīng)與什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。圖1用電阻絲加熱煤油圖2用不同阻值的電阻絲加熱空氣設(shè)計(jì)思路：1.用電阻絲加熱煤油，觀察溫度計(jì)變化來觀察產(chǎn)生升熱量的多少；2.將電阻絲放入密閉的容器中，通電后電阻絲發(fā)熱使得空氣膨脹，壓力變大，推動(dòng)U型管內(nèi)液體上升，通過對(duì)左右兩管液面的高度差來比較，液柱上升的越高，放出熱量越多。3.采用的研究方法是：轉(zhuǎn)換法。（二）講述新舊教材中探究電流熱效應(yīng)與什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)的不足之處：1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變化不明顯，實(shí)驗(yàn)時(shí)間長；2.直觀性不強(qiáng)，很多實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果只能由教師灌輸給學(xué)生；3.對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性要求嚴(yán)格，實(shí)驗(yàn)器材中的橡膠管易老化；4.實(shí)驗(yàn)裝置組裝、調(diào)整和器材整理工作麻煩。（三）講述設(shè)計(jì)的新的實(shí)驗(yàn)。1.實(shí)驗(yàn)中主要應(yīng)用到的實(shí)驗(yàn)器材有：冰箱冷凝器上的銅管和2000w的電爐絲圖3實(shí)驗(yàn)器材2.實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)一：探究電流熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系將電爐絲分別裁出5cm和10cm長的兩節(jié)，與三節(jié)8cm的銅管串聯(lián)安裝。在兩節(jié)電爐絲上分別緊緊纏繞一圈相同寬度的信箋紙，將實(shí)驗(yàn)器材安放到撲克牌做的支架上，連接導(dǎo)線形成串聯(lián)電路。將學(xué)生電源調(diào)至電壓為12v后，閉合開關(guān)，觀察電阻絲上纏繞的信箋紙顏色變化情況；實(shí)驗(yàn)剛開始時(shí)，可以先用手指分別捏住電熱絲，銅管，感受電熱的產(chǎn)生（在本實(shí)驗(yàn)過程中，所使用的學(xué)生電源輸出電壓為12V，在安全范圍以內(nèi)，所以老師在做演示時(shí)用手觸摸了實(shí)驗(yàn)器材，也允許學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中用手觸摸實(shí)驗(yàn)器材。但在實(shí)際生活中，不知道通電物體所帶電壓、電流的大小或電壓、電流超出安全范圍時(shí)，絕對(duì)不能用手或身體的任意部位去觸碰帶電的元器件。）圖4實(shí)驗(yàn)器材圖5連接實(shí)驗(yàn)器材圖6用手指感受電爐絲和銅管的發(fā)熱情況圖7短電爐絲上信箋紙的顏色變化情況圖8長電爐絲上信箋紙的顏色變化情況實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：長電爐絲上信箋紙顏色比短電爐絲上的先發(fā)生變化，顏色由白變黃，最后變黑被點(diǎn)燃。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大產(chǎn)生的熱量越多。實(shí)驗(yàn)二：探究電流熱效應(yīng)與電流的關(guān)系將電爐絲裁成三節(jié)10cm長的電爐絲，將兩節(jié)電爐絲并聯(lián)后與第三節(jié)電爐絲串聯(lián)，將實(shí)驗(yàn)裝置組裝好后放到撲克牌做的支架上。如圖9所示在其中兩節(jié)電爐絲上分別纏繞一圈相同寬度的信箋紙，用導(dǎo)線連接實(shí)驗(yàn)裝置，如圖10所示組成并聯(lián)電路，將學(xué)生電源調(diào)至電壓為12v后，閉合開關(guān)，觀察兩節(jié)電爐絲上信箋紙顏色變化的情況。圖9在電爐絲上纏繞信箋紙圖10組成并聯(lián)電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：不在并聯(lián)電路中的單獨(dú)的電爐絲上白紙顏色先變黃，最后先被點(diǎn)燃。圖11并聯(lián)電路中電阻絲上信箋紙顏色變化情況實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，電流越大這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。如果需要進(jìn)一步精確研究焦耳定律Q=I2Rt具體數(shù)據(jù)分析，可采用傳感器進(jìn)行定量分析。圖12電子溫度傳感器圖13使用電子溫度傳感器測(cè)量并聯(lián)電路電阻絲的溫度圖14電子溫度傳感器測(cè)量出的電爐絲隨時(shí)間變化的溫度變化圖八、實(shí)驗(yàn)反思1、實(shí)驗(yàn)器材比較容易找到，容易保存，實(shí)驗(yàn)時(shí)可隨時(shí)拼裝,不怕實(shí)驗(yàn)器材老化，可以用很多年；2、實(shí)驗(yàn)效果直觀，可以讓學(xué)生感受到電熱的產(chǎn)生；3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，時(shí)間短，學(xué)生易于觀察，也易于得出結(jié)論，可提高