《焦耳定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載焦耳定律教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1. 能通過實(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）過程與方法體驗(yàn)科學(xué)探究過程，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，通過學(xué)習(xí)電熱的利用與防止，學(xué)會(huì)辯證地看待 問題。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 出問題、猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、得出結(jié)論幾個(gè)方進(jìn)行研究。重 點(diǎn)是研究電熱與電

2、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)注意的問題。難點(diǎn)：對焦耳定律的理解及焦耳定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用。三、教學(xué)策略電流做功的

3、過程就是把電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的過程，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 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，可以通過公式推導(dǎo)的方法得出在純電阻電路中 Q=W/在非純電阻電路中

4、，電熱只是電功的一部分。也可以從能量轉(zhuǎn)化的角度來 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（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，可以將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，如電 動(dòng)機(jī)、電

5、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？這是什么原因？學(xué)生說出常見用電器工作過程中能量的轉(zhuǎn)化。電流通過導(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？說明什么?一、提出問題電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)？二、猜想與假設(shè)提示：電熱是電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量，電路中有電壓不 一定有電流，所以電壓對電流通過電阻產(chǎn)生熱量的多少?zèng)]有影響。（排除電壓這個(gè)物理

6、量）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與有關(guān)你能結(jié)合實(shí)例說出這三個(gè)因素對電熱的影響嗎？三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要研究電流通過電阻產(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。第6頁分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到什么結(jié)論？展示裝置21. 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. 如何比較電流通過電阻放出熱量？4.

7、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)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到什么結(jié)論？對于某一個(gè)電阻，在電流一定時(shí)，通電時(shí)間越長，電流通過 這個(gè)結(jié)論可以通過剛才的實(shí)驗(yàn)中看出來， 某一根電阻絲通電驗(yàn)結(jié)果填入表格中。電阻產(chǎn)生熱量越多。時(shí)間越長，液柱上升越高，說明放出熱量越多。五、分析論證，得出結(jié)論 對以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，電流通過電阻產(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

8、路中的電流相等，改變電阻，比較在相同時(shí) 間內(nèi)放出熱量的多少?？梢酝ㄟ^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)，可以使流過兩根電阻絲的電流和通電時(shí)間相同。3. 通過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。電流I/AR1R2 電阻 /Ω510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：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

9、流）。3通過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。4. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格電阻 R/ΩR1R2 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)間越長，電流通過電阻產(chǎn)生熱量越多。培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)問題的能力。由生活現(xiàn)象培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并提出問題的能力。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設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。 通過分析實(shí)驗(yàn)裝置的合理性來培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。

10、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。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)間的關(guān)系，即焦耳定律。電流通過導(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 48. 4&0mega;正常工作

11、時(shí)的電流為4. 55A,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6.8A,工作lOmin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，記住公式。學(xué)生快速的計(jì)算本題中的電熱。Q=l2Rt=（ 4. 55A）2×48 . 4&0mega;×600s=6×105J學(xué)生結(jié)合歐姆定律進(jìn)行計(jì)算Q=I2Rt= （6. 8A）2×32 . 3Ω×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)行簡單計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生利用公式解決實(shí)際問

12、 題的能力，進(jìn)一步熟悉公式。培養(yǎng)學(xué)生利用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。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？那么用電通過計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)電流做功與產(chǎn)生的電熱是相等， 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=IRQ=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=Q2. 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=Ult=220V&tim

13、es;6. 8A×600s=9×105J 學(xué)生討論：在前面的計(jì)算過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。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。 可是按照焦耳定律，

14、電阻越大，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分析問題。 通過辨析加強(qiáng)對焦耳定律的理解。電熱的利用和防止展示常見一些用電器（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)度來對待電熱。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培養(yǎng)學(xué)生利用辯證的態(tài)度來看待問題