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17.3探究電流的熱效應(yīng)跟電阻的關(guān)系1、教學(xué)目標(biāo):知識(shí)與技能1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,知道在電流一定時(shí),導(dǎo)體消耗的電功率與導(dǎo)體的電阻成正比。2.知道什么是電流的熱效應(yīng)及其電熱現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)。了解焦耳定律。知道電熱現(xiàn)象的應(yīng)用和控制。過(guò)程與方法3.經(jīng)歷分析論證電熱現(xiàn)象跟電阻之間關(guān)系的過(guò)程,體驗(yàn)科學(xué)思維方法,包括數(shù)學(xué)分析的方法的意義。4.經(jīng)歷電熱現(xiàn)象跟電阻之間關(guān)系的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程,領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)原理、控制變量方法、實(shí)驗(yàn)器材的選擇,實(shí)驗(yàn)證據(jù)的收集、步驟的安排等因素在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的作用。情感、態(tài)度與價(jià)值觀5.繼續(xù)培養(yǎng)學(xué)生分析論證和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的興趣。能從利弊兩個(gè)方面認(rèn)識(shí)電熱現(xiàn)象,體驗(yàn)辯證的思想觀點(diǎn)分析問(wèn)題。2、教材說(shuō)明教材開(kāi)門(mén)見(jiàn)山給出電熱效應(yīng)概念,并提出電熱跟哪些因素有關(guān)的問(wèn)題。接著利用圖示方法展現(xiàn)兩個(gè)電熱效果跟電阻完全相反關(guān)系的事例,將問(wèn)題具體到跟電阻是正比,還是反比的關(guān)系上來(lái)。然后引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷分析論證和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證兩個(gè)活動(dòng)過(guò)程,進(jìn)而認(rèn)識(shí)電熱跟電阻成正比和成反比的條件。最后介紹焦耳定律和電熱效應(yīng)的應(yīng)用與控制。3、教學(xué)建議:本節(jié)首先列出兩個(gè)值得注意的現(xiàn)象作為引言,接著安排了兩個(gè)段標(biāo),即“正比還是反比”和“電流熱效應(yīng)的應(yīng)用與控制”。建議本節(jié)課用“引出電熱效應(yīng)概念”、“視圖提出問(wèn)題”、“分析論證”、“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證”、“介紹焦耳定律,說(shuō)明電熱的應(yīng)用與控制”五個(gè)方面來(lái)完成。重點(diǎn)在分析論證和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證三個(gè)活動(dòng)過(guò)程的組織與安排上。在本節(jié)引言中,教師首先要列舉事例說(shuō)明電熱是通電導(dǎo)體的普遍現(xiàn)象,即通電的導(dǎo)體總是會(huì)發(fā)熱的,因此物理學(xué)中將這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。接著引導(dǎo)學(xué)生看圖17-8并閱讀圖下的文字,說(shuō)明要解釋這兩個(gè)值得注意的現(xiàn)象,就必須要探究電流的熱效跟導(dǎo)體的電阻到底有怎樣的關(guān)系。正比還是反比這一段標(biāo)源于引言中兩個(gè)有趣的現(xiàn)象,因此,教材在這一段標(biāo)下安排了實(shí)驗(yàn)探究和分析論證兩個(gè)活動(dòng)。第一個(gè)活動(dòng)是實(shí)驗(yàn)探究,教材采用圖文結(jié)合的方式介紹某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn),讓大家來(lái)討論這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理。由于這個(gè)原理比較復(fù)雜,因此教師在教學(xué)中要讓學(xué)生弄清這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路,當(dāng)同學(xué)們明白了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路,自然會(huì)說(shuō)出這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理。為了讓學(xué)生弄清實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路,建議教師應(yīng)作如下點(diǎn)撥:1.讓同學(xué)們看圖17-9(a),指出該同學(xué)用兩個(gè)阻值不同的電阻串聯(lián),以達(dá)到控制通過(guò)兩只電阻的電流相等,進(jìn)而比較它們的發(fā)熱現(xiàn)象。2.接著再讓學(xué)生看圖17-9(b),說(shuō)明該同學(xué)為了使兩只電阻的發(fā)熱現(xiàn)象能觀察到,利用熱傳遞知識(shí)將兩只阻值不同的電阻絲沒(méi)入等質(zhì)量的煤油中,電阻絲通電發(fā)熱,便將熱量傳遞給煤油,煤油的溫度就會(huì)上升,于是通過(guò)溫度計(jì)的讀數(shù)就能進(jìn)行比較了,由于兩只容器中煤油質(zhì)量相等,比熱容相同,溫度高的自然是吸收的熱量多。通過(guò)上述點(diǎn)撥,再讓學(xué)生概括這個(gè)實(shí)驗(yàn)用到了哪些物理知識(shí),當(dāng)同學(xué)們說(shuō)出了“利用串聯(lián)電路的電流相等,采用通電的電阻絲與煤油之間的熱傳遞,通過(guò)比熱容相同,質(zhì)量相等的煤油吸熱升溫來(lái)比較在電流相同的條件下,電阻跟電熱效應(yīng)的關(guān)系”之后,再告訴學(xué)生這些知識(shí)就是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理。在這里建議教師還可以讓學(xué)生思考如果將兩只電阻并聯(lián),即在電壓相等的情況下能否將個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改裝,改裝后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果又是怎樣的呢?為了使串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果都能出來(lái),建議教師將全班同學(xué)分成兩個(gè)大組,因?yàn)樗闷鞑亩际窍嗤?,只不過(guò)電路的連接方式不同,讓全班同學(xué)做一種連接方式的實(shí)驗(yàn)和兩種連接方式的實(shí)驗(yàn)是一回事,不如做兩種連接方式的實(shí)驗(yàn),這樣可以一次性出來(lái)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,何樂(lè)而不為。相信,教材將來(lái)會(huì)作這樣的改動(dòng)。只要同學(xué)們真正弄懂這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理,安裝實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并不困難,學(xué)生參照教材要求收集數(shù)據(jù),通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出“在電流一定時(shí),導(dǎo)體的電阻越大,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量就越多,在電壓一定時(shí),導(dǎo)體的電阻越大,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量就越少”的結(jié)論也不會(huì)有困難。第二個(gè)活動(dòng)是分析論證,教材中已經(jīng)給出分析論證的路子,教師應(yīng)要求學(xué)生沿著這個(gè)路子進(jìn)行推導(dǎo)得出電功率的P=I2R和P=U2/R另外兩種表達(dá)式。并從推導(dǎo)中知道在通過(guò)導(dǎo)體電流相等的條件下,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻成正比,而在加在導(dǎo)體上的電壓相等的條件下,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻成反比。可見(jiàn),電熱效應(yīng)跟電阻之間的正、反比關(guān)系是有條件的,它們并不矛盾。電流熱效應(yīng)的應(yīng)用與控制在這一段標(biāo)下,教材用簡(jiǎn)短的文字結(jié)合圖示,一方面簡(jiǎn)單介紹焦耳定律,另一方面列舉大量例子說(shuō)明電熱效應(yīng)的應(yīng)用十分廣泛,同時(shí)又利用電視機(jī)、筆記本電腦和電冰箱的圖示,讓學(xué)生思考這些電器是怎樣散熱的,并交流討論自己所知道的電器散熱措施和散熱裝置。因此,教師要在簡(jiǎn)單介紹焦耳定律內(nèi)容之后,要組織學(xué)生交流討論電熱效應(yīng)的利和弊,以及怎樣趨利避害。建議教師在這里向?qū)W生滲透事物的兩面性辯證觀點(diǎn)是很有意義的,這也是課標(biāo)的要求??梢?jiàn),本節(jié)課的重點(diǎn)是電流熱效應(yīng)概念建立和通過(guò)“分析論證與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”兩條途徑認(rèn)識(shí)電流熱效應(yīng)跟電阻之間關(guān)系的條件,領(lǐng)悟分析論證與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的意義。同時(shí)能從認(rèn)識(shí)電熱現(xiàn)象的利弊中體驗(yàn)辯證思想觀點(diǎn)的應(yīng)用。4、教學(xué)評(píng)價(jià)課堂測(cè)評(píng)1.我們知道任何導(dǎo)體都有電阻,因此電流通過(guò)導(dǎo)體均會(huì)受到阻礙作用,那么,想一想,電流通過(guò)導(dǎo)體的發(fā)熱現(xiàn)象,其實(shí)質(zhì)是什么?2.在分析論證電熱效應(yīng)跟電阻關(guān)系中,你用到了哪些方法和知識(shí)?3.從電熱既有對(duì)人類(lèi)有利的一面,也有有害的一面中,你感悟到了什么?參考答案:1.通電導(dǎo)體發(fā)熱說(shuō)明電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此電熱現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是電力做功的結(jié)果。2.歐姆定律;電功率表達(dá)式;串聯(lián)電路中電流相等和并聯(lián)電路中電壓相等的規(guī)律性。3.初步認(rèn)識(shí)到自然界事物的兩面性,如電熱現(xiàn)象、摩擦現(xiàn)象、聲現(xiàn)象、光現(xiàn)象等,它們均具有兩面性,即對(duì)人類(lèi)既有有利的一面,也有不利的一面,因此人類(lèi)要學(xué)會(huì)趨利避害,遵循自然規(guī)律,合理利用自然規(guī)律,與自然和諧共存。本節(jié)“自我評(píng)價(jià)與作業(yè)”參考答案1.要說(shuō)出電熱器名稱(chēng),如電吹風(fēng)、電熱毯、電熨斗、電暖器、電烤箱等,農(nóng)村孩子家庭可能沒(méi)有那么多的電熱器,但可以讓他們到電器商店去調(diào)查。2.電熱可以幫助人類(lèi)取暖,冶煉金屬,進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)等,但有些電器因電熱更大也會(huì)損壞電器,如電腦、電視機(jī)等,因此需要散熱。3.由于導(dǎo)體的電阻跟長(zhǎng)度成正比,當(dāng)電阻絲剪去一半再接到220V的電路中

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