《科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

《科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)-知道電流的熱效應(yīng)，能舉例說(shuō)明哪些電器是利用電流熱效應(yīng)工作的。-理解焦耳定律的內(nèi)容、公式，能運(yùn)用焦耳定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。-了解電熱的利用和防止。2.能力目標(biāo)-通過(guò)探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、分析歸納能力和邏輯思維能力。-通過(guò)對(duì)焦耳定律公式的推導(dǎo)和應(yīng)用，提高學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)-激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的科學(xué)精神。-讓學(xué)生體會(huì)物理知識(shí)與生活的緊密聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)際的意識(shí)。二、學(xué)情分析1.已有知識(shí)基礎(chǔ)-學(xué)生在之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了電流、電壓、電阻等電學(xué)基本概念，以及歐姆定律等相關(guān)知識(shí)，這為學(xué)習(xí)電流的熱效應(yīng)和焦耳定律奠定了基礎(chǔ)。2.學(xué)習(xí)能力-九年級(jí)的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的實(shí)驗(yàn)探究能力和邏輯思維能力，但在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、控制變量以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深入分析等方面還需要進(jìn)一步的引導(dǎo)和鍛煉。3.興趣愛(ài)好-這個(gè)年齡段的學(xué)生對(duì)生活中的電器設(shè)備比較感興趣，如電暖器、電爐等，利用他們對(duì)這些電器的好奇心，可以更好地引導(dǎo)他們學(xué)習(xí)電流的熱效應(yīng)。4.學(xué)習(xí)風(fēng)格-大部分學(xué)生比較喜歡直觀、形象的教學(xué)方式，通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示和生活實(shí)例能更好地幫助他們理解抽象的物理概念。三、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)-焦耳定律的內(nèi)容、公式及其應(yīng)用。-探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。2.教學(xué)難點(diǎn)-理解焦耳定律公式中各物理量之間的關(guān)系，并能正確運(yùn)用公式進(jìn)行計(jì)算。-在探究實(shí)驗(yàn)中，如何控制變量并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和歸納。四、教學(xué)方法講授法、實(shí)驗(yàn)探究法、討論法、演示法五、教學(xué)過(guò)程（一）導(dǎo)入新課同學(xué)們，我給你們講個(gè)我自己的事兒啊。有一次冬天，我在家特別冷，就把電暖器打開(kāi)了。過(guò)了一會(huì)兒，我發(fā)現(xiàn)電暖器周?chē)貏e暖和，我就好奇啊，這電暖器怎么就把周?chē)眠@么暖和呢？而且我還發(fā)現(xiàn)，這電暖器用的時(shí)間長(zhǎng)了，它自己也會(huì)變得特別燙。這時(shí)候我就想啊，這里面肯定有什么物理知識(shí)。其實(shí)啊，這就是電流的熱效應(yīng)在作怪。那今天呢，咱們就一起來(lái)探究探究電流的熱效應(yīng)到底是怎么回事兒。（二）講授新課1.電流的熱效應(yīng)概念-首先呢，我給大家舉幾個(gè)例子。像咱們家里的電熱水器、電烙鐵還有電爐，這些電器在工作的時(shí)候都會(huì)發(fā)熱。這種電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象就叫做電流的熱效應(yīng)。-我再問(wèn)大家一個(gè)問(wèn)題，你們還能想到生活中哪些電器是利用電流熱效應(yīng)工作的呢？（讓學(xué)生思考并回答，可能會(huì)提到電燈泡等）對(duì)，電燈泡也是，電流通過(guò)燈絲的時(shí)候，燈絲發(fā)熱發(fā)光，這也是電流的熱效應(yīng)。2.探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)-實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備-我給大家展示一下今天咱們做實(shí)驗(yàn)要用的器材，有電源、導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、不同阻值的電阻絲（如5Ω、10Ω）、兩個(gè)相同的燒瓶（里面裝滿(mǎn)煤油，瓶塞上插著溫度計(jì)）等。-提出問(wèn)題-那同學(xué)們想一想，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量可能和哪些因素有關(guān)呢？（讓學(xué)生進(jìn)行小組討論，然后每個(gè)小組派代表發(fā)言）有的同學(xué)可能會(huì)說(shuō)和電流有關(guān)，因?yàn)槲覀儎偛耪f(shuō)的電暖器，電流越大好像就越熱；還有同學(xué)可能會(huì)說(shuō)和電阻有關(guān)，電阻大的導(dǎo)體可能發(fā)熱就多；也有同學(xué)會(huì)想到和時(shí)間有關(guān)，電器用的時(shí)間越長(zhǎng)，肯定產(chǎn)生的熱量就越多。大家的想法都很有道理啊。-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)-那咱們?cè)趺磥?lái)驗(yàn)證這些想法呢？咱們就得設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。比如說(shuō)，我們要探究電流產(chǎn)生的熱量和電流的關(guān)系，那我們就得控制其他因素不變，只改變電流。怎么改變電流呢？對(duì)了，可以通過(guò)滑動(dòng)變阻器來(lái)改變電路中的電流。那我們把兩個(gè)阻值相同的電阻絲分別放在兩個(gè)裝滿(mǎn)煤油的燒瓶里，連接好電路，然后觀察在不同電流下，溫度計(jì)示數(shù)的變化，就能知道電流產(chǎn)生的熱量和電流有沒(méi)有關(guān)系了。-同樣的道理，如果要探究熱量和電阻的關(guān)系，我們就要控制電流和時(shí)間不變，改變電阻。這時(shí)候我們可以用不同阻值的電阻絲來(lái)做實(shí)驗(yàn)。-如果探究熱量和時(shí)間的關(guān)系呢，就保持電流和電阻不變，觀察在不同時(shí)間內(nèi)溫度計(jì)示數(shù)的變化。-進(jìn)行實(shí)驗(yàn)-現(xiàn)在呢，咱們就按照設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)。首先探究電流和熱量的關(guān)系。我把電路連接好，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讓電流表的示數(shù)為I1，然后觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化，過(guò)一段時(shí)間記錄下溫度計(jì)的示數(shù)T1。然后我再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讓電流表的示數(shù)變?yōu)镮2（I2>I1），再觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化，過(guò)同樣的時(shí)間記錄下溫度計(jì)的示數(shù)T2。同學(xué)們看，當(dāng)電流增大的時(shí)候，溫度計(jì)的示數(shù)是不是上升得更快了？這說(shuō)明什么呢？（讓學(xué)生回答，引導(dǎo)學(xué)生得出電流越大，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多）-接下來(lái)探究電阻和熱量的關(guān)系。我把電路中的電阻絲換成不同阻值的，保持電流和時(shí)間不變，觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化。同學(xué)們看，電阻大的那個(gè)燒瓶里，溫度計(jì)示數(shù)上升得是不是更明顯呢？這又說(shuō)明了什么呢？（讓學(xué)生回答，得出電阻越大，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多）-最后探究時(shí)間和熱量的關(guān)系。在保持電流和電阻不變的情況下，我們分別在不同的時(shí)間點(diǎn)觀察溫度計(jì)的示數(shù)。比如5分鐘的時(shí)候記錄一次，10分鐘的時(shí)候再記錄一次。大家看，隨著時(shí)間的增加，溫度計(jì)的示數(shù)是不是一直在上升呢？這就表明時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。-分析與歸納-好啦，咱們的實(shí)驗(yàn)做完了?，F(xiàn)在大家一起回顧一下實(shí)驗(yàn)結(jié)果。我們發(fā)現(xiàn)電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電流、電阻、時(shí)間都有關(guān)系。電流越大，產(chǎn)生的熱量越多；電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多；時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量越多。3.焦耳定律-科學(xué)家焦耳經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)出了一個(gè)規(guī)律，就是焦耳定律。焦耳定律的內(nèi)容是：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。-那這個(gè)規(guī)律用公式怎么表示呢？Q=I2Rt（其中Q表示熱量，單位是焦耳（J）；I表示電流，單位是安培（A）；R表示電阻，單位是歐姆（Ω）；t表示時(shí)間，單位是秒（s））。-我給大家舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)公式怎么用。比如說(shuō)，有一個(gè)電阻為10Ω的導(dǎo)體，通過(guò)它的電流是2A，通電時(shí)間是30s，那根據(jù)焦耳定律，這個(gè)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量是多少呢？我們就把數(shù)值代入公式，Q=I2Rt=（2A）2×10Ω×30s=1200J。大家看，是不是很簡(jiǎn)單呢？但是在計(jì)算的時(shí)候一定要注意單位要統(tǒng)一哦。4.電熱的利用和防止-電熱的利用-在生活中，我們有很多地方是利用電熱的。就像我們前面提到的電暖器、電熱水器、電烙鐵等。電暖器就是利用電流的熱效應(yīng)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，讓我們?cè)诙炷芨惺艿綔嘏?；電熱水器能把水加熱，方便我們使用熱水；電烙鐵在焊接電路的時(shí)候，利用發(fā)熱來(lái)熔化焊錫，把電子元件連接在一起。-電熱的防止-但是電熱也有不好的地方，有時(shí)候我們得防止它。比如說(shuō)，我們家里的電視機(jī)、電腦等電器，它們?cè)诠ぷ鞯臅r(shí)候也會(huì)產(chǎn)生熱量。如果這些熱量不能及時(shí)散發(fā)出去，就會(huì)影響電器的使用壽命，甚至?xí)p壞電器。所以電視機(jī)、電腦等電器都有散熱孔，就是為了讓熱量散發(fā)出去。還有電動(dòng)機(jī)，在工作的時(shí)候也會(huì)發(fā)熱，如果過(guò)熱的話就會(huì)燒壞，所以要給電動(dòng)機(jī)安裝散熱裝置。（三）課堂小結(jié)1.讓學(xué)生回顧電流的熱效應(yīng)概念，就是電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象。2.再讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)焦耳定律的內(nèi)容，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比，公式是Q=I2Rt。3.最后回顧一下電熱的利用和防止，哪些電器是利用電熱的，哪些電器需要防止電熱產(chǎn)生的危害。（四）課堂練習(xí)1.有一個(gè)電阻為5Ω的導(dǎo)體，通過(guò)它的電流是3A，通電時(shí)間是20s，求這個(gè)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量。（讓學(xué)生在課堂上計(jì)算，然后請(qǐng)一位同學(xué)到黑板上寫(xiě)計(jì)算過(guò)程，其他同學(xué)進(jìn)行檢查）2.選擇題：下列電器中，主要是利用電流熱效應(yīng)工作的是（）A.電動(dòng)機(jī)B.電鈴C.電暖器D.電視機(jī)（讓學(xué)生思考并回答，然后解釋每個(gè)選項(xiàng)）3.簡(jiǎn)答題：請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明電視機(jī)是如何防止電熱危害的。（讓學(xué)生思考并回答，鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力）（五）作業(yè)布置1.課本上的課后練習(xí)題，讓學(xué)生認(rèn)真完成，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)。2.讓學(xué)生回家觀察家里的電器，找出一個(gè)利用電熱的電器和一個(gè)防止電熱危害的電器，然后寫(xiě)一篇小短文，描述它們是如何利用或者防止電熱的，字?jǐn)?shù)不少于300字。3.思考如果焦耳定律中的某個(gè)因素突然變?yōu)榱悖ū热珉娮铻榱悖?，?huì)對(duì)我們的生活產(chǎn)生哪些影響？下節(jié)課進(jìn)行分享。六、教學(xué)資源1.實(shí)驗(yàn)器材：電源、導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、不同阻值的電阻絲、裝滿(mǎn)煤油的燒瓶、溫度計(jì)等。2.生活實(shí)例：電暖器、電熱水器、電烙鐵、電視機(jī)、電腦、電動(dòng)機(jī)等電器。七、教學(xué)評(píng)價(jià)1.形成性評(píng)價(jià)-在課堂提問(wèn)環(huán)節(jié)，觀察學(xué)生的回答情況，了解學(xué)生對(duì)電流的熱效應(yīng)概念、焦耳定律等知識(shí)的掌握程度。-在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、小組合作能力以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析歸納能力。例如，看學(xué)生是否能夠正確使用實(shí)驗(yàn)器材，是否能夠按照要求控制變量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，是否能夠準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出正確的結(jié)論。-根據(jù)課堂練習(xí)的完成情況，判斷學(xué)生對(duì)焦耳定律公式的運(yùn)用能力以及對(duì)電熱利用和防止知識(shí)的理解程度。2.終結(jié)性評(píng)價(jià)-通過(guò)課后作業(yè)和考試成績(jī)來(lái)綜合評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)這部分知識(shí)的掌握情況?？磳W(xué)生是否能夠熟練運(yùn)用焦耳定律進(jìn)行計(jì)算，是否能夠準(zhǔn)確分析生活中的電熱現(xiàn)象并提出合理的利用和防止措施。八、教學(xué)反思在這堂課的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)真實(shí)的生活經(jīng)歷導(dǎo)入新課，成功地引起了學(xué)生的興趣。在實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)，學(xué)生們的積極性很高，大部分學(xué)生能夠積極參與到小組討論和實(shí)驗(yàn)操作中。但是也存在一些問(wèn)題，比如在探究實(shí)驗(yàn)中，有部分學(xué)生在