《焦耳定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、?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)的根底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、猜測(cè)、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)是研究電熱與電流、電阻和通電

2、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(lái)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局部。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(duì)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)策略電流做功的過程就是

3、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)生也比擬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 ,表達(dá)了從簡(jiǎn)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

4、路中 ,電熱只是電功的一局部。也可以從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)比擬電熱與電功 ,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 ,電熱只是電功的一局部。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 ,答復(fù)。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)、電燈發(fā)光、電視

5、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、猜測(cè)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(duì)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)物理量電流通

6、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(duì)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)？如何比擬產(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如何比擬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。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如何比擬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 ,

7、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。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ,可以得到什么結(jié)論？對(duì)于某一個(gè)電阻 ,在電流一定時(shí) ,通電時(shí)間越長(zhǎng) ,電流通過電阻產(chǎn)生熱量越多。這個(gè)結(jié)論可以通過剛剛的實(shí)驗(yàn)中看出來(lái) ,某一根電阻絲通電時(shí)間越長(zhǎng) ,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(duì)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)行猜測(cè):電流、電壓、電阻、通電時(shí)間學(xué)生舉例證明猜測(cè)的合理性。學(xué)生討論：實(shí)驗(yàn)時(shí)要控制電路中的電流相等 ,改變電

8、阻 ,比擬在相同時(shí)間內(nèi)放出熱量的多少。可以通過加熱相同物體 ,比擬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(lái)比擬 ,液柱上升的越高 ,放出熱量越多。電流I/AR1 R2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流。3通過左右兩管液面的高度差

9、來(lái)比擬 ,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(zhǎng) ,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)生合理猜測(cè) ,并分析猜測(cè)的合理性。學(xué)會(huì)排除不合理猜測(cè)。培養(yǎng)學(xué)生利用控制變量的方法來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。通過分析實(shí)驗(yàn)裝置的合理性來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。培養(yǎng)學(xué)生利用轉(zhuǎn)換的方法把不

10、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(duì)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(guó)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 ,那么焦耳定律為Q=I2Rt。例題：一電熱水器電阻絲的阻值為484Ω ,正常工作時(shí)的電流

11、為455A ,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68A ,工作10min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)算此題中的電熱。Q=I2Rt=455A2×484Ω×600s=6×105J學(xué)生結(jié)合歐姆定律進(jìn)行計(jì)算Q=I2Rt=68A2×323Ω×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(jiǎn)單計(jì)算

12、,培養(yǎng)學(xué)生利用公式解決實(shí)際問題的能力 ,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？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 ,那么用電器在工作時(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

13、=UIt=220V×68A×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 ,還有一局部轉(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 ,

14、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 ,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(duì)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(lái)分析問題。通過辨析加強(qiáng)對(duì)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(lái)對(duì)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(lái)培養(yǎng)學(xué)生利用辯證的態(tài)度來(lái)看待問題總結(jié)5分鐘回憶本節(jié)課內(nèi)容1電流的熱