時(shí) 焦耳定律導(dǎo)學(xué)案

1、第4節(jié) 焦耳定律第1課時(shí) 焦耳定律課題焦耳定律課型新授課教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1.知道電流的熱效應(yīng).2.理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其運(yùn)用.過程與方法知道等效替代法和控制變量法在本節(jié)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用.情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過對(duì)焦耳生平的介紹，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)，勇于克服困難的決心和信心.教學(xué)重點(diǎn)電流的熱效應(yīng)跟電阻、電流和時(shí)間的關(guān)系的探究.教具準(zhǔn)備學(xué)生電源、導(dǎo)線、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電阻絲、燒瓶、溫度計(jì)、水、多媒體課件等.教學(xué)難點(diǎn)組織指導(dǎo)學(xué)生在探究過程中認(rèn)真觀察、分析，并得出正確的結(jié)論.教學(xué)課時(shí)1課時(shí)課前預(yù)習(xí)1.電流的熱效應(yīng)（1）電流通過導(dǎo)體時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為 熱能 ，這個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng).只要有電流通過

2、導(dǎo)體，而且導(dǎo)體有一定的電阻，就會(huì)發(fā)生電流的熱效應(yīng).（2）電熱與電阻的關(guān)系：在 電流 相同的條件下，電能轉(zhuǎn)化成熱能時(shí)的電功率跟導(dǎo)體的電阻成 正 比.2.焦耳定律（1）焦耳定律的內(nèi)容：電流通過導(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.（2）用公式表示Q= I2Rt .鞏固復(fù)習(xí)教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一課時(shí)內(nèi)容，并講解布置的作業(yè)（教師可針對(duì)性地挑選部分難題講解），加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的鞏固.備課筆記新課導(dǎo)入教師出示一些用電器的圖片，讓學(xué)生觀察，并提出問題：（1）比較它們有何不同？（2）燈泡發(fā)光一段時(shí)間后，用手觸摸燈泡，有什么感覺？為什么？（3）電風(fēng)扇使用一段時(shí)間后，用

3、手觸摸電動(dòng)機(jī)部分有什么感覺？為什么？學(xué)生討論、回答：燈泡發(fā)熱，電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)發(fā)熱.師 這節(jié)課我們就來研究一下電與熱的有關(guān)問題.進(jìn)行新課 電電流的熱效應(yīng)請(qǐng)大家觀察教材P99圖18.4-1，圖中四個(gè)用電器通電時(shí)都會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？說明電流在工作過程中消耗的電能轉(zhuǎn)化成什么能了？生：會(huì)產(chǎn)生熱現(xiàn)象，說明電能轉(zhuǎn)化成熱能了.板書：電流通過導(dǎo)體時(shí)，電能要轉(zhuǎn)化成熱能，我們把這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng).教師總結(jié)：電熱的實(shí)質(zhì)是電能的轉(zhuǎn)化.電熱既是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，同時(shí)也是電流做功的過程.但是對(duì)不同的用電器來說，在消耗相同的電能的情況下，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的多少是不同的.比如電爐子、電飯鍋、電烙鐵等用電器的主要作用就是把

4、電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而供人們利用，此時(shí)在不考慮能量損耗的情況下可以近似認(rèn)為電能全部轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能；但是對(duì)于像電風(fēng)扇、電冰箱、電視機(jī)、洗衣機(jī)等用電器，它們的主要目的不是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而是轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，所以此時(shí)消耗的電能中，只有很少一部分電能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，這時(shí)的熱效應(yīng)體現(xiàn)得不明顯.電流的熱效應(yīng)是一種普遍現(xiàn)象；電流還有另外兩種效應(yīng)化學(xué)效應(yīng)和磁效應(yīng).電流的三種效應(yīng) 焦耳定律QI2Rt1.探究電流產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)（1）猜想：（教師引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)言）生1：可能與電壓有關(guān)，因?yàn)殡妷涸酱?，電爐中產(chǎn)生的熱越多；生2：可能與電阻有關(guān)，因?yàn)殡姞t絲發(fā)熱，而跟電爐絲相連的銅導(dǎo)線卻不太熱；生3：可能跟電流

5、有關(guān)，因?yàn)槌Ｂ犝f，電流大容易引發(fā)火災(zāi).教師總結(jié)：電流、電壓和電阻三個(gè)量之間是有聯(lián)系的，明確了兩個(gè)量就可以再確定另外一個(gè)量，故我們研究電流、電阻與導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的關(guān)系就可以了.（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：(采用控制變量的方法)師 請(qǐng)同學(xué)們觀察通電的電爐和相連的導(dǎo)線.備課筆記課外拓展：任何用電器，只要有電阻存在，電流通過時(shí)都會(huì)有熱效應(yīng)產(chǎn)生；如果電阻為零(如超導(dǎo)體)，則沒有電流的熱效應(yīng)產(chǎn)生；如果電阻很小，發(fā)熱就不明顯.進(jìn)行新課生：電阻絲很快地發(fā)紅，與之相連的導(dǎo)線卻不太熱.師 電阻絲與導(dǎo)線是怎樣連接的？請(qǐng)就此提出一個(gè)值得探究的課題在電流相同時(shí)，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻有什么關(guān)系？演示實(shí)驗(yàn)1：把兩個(gè)電阻不同的金屬

6、絲串聯(lián)起來，放入裝有相同質(zhì)量煤油的兩個(gè)燒瓶中，通電，觀察燒瓶中的溫度計(jì)的示數(shù).說說哪個(gè)燒瓶中產(chǎn)生的熱量多？可得出產(chǎn)生熱量的多少與什么因素有關(guān)？分析結(jié)論：在電流、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多.演示實(shí)驗(yàn)2：用一個(gè)電阻來做，通過滑動(dòng)變阻器改變通過電阻的電流，觀察燒瓶中的溫度計(jì)的示數(shù).得出什么結(jié)論？分析結(jié)論：在電阻、通電時(shí)間相同的情況下，通過的電流越大，產(chǎn)生的熱量越多.演示實(shí)驗(yàn)3：用一個(gè)電阻來做，通過相同的電流，改變通電的時(shí)間，觀察燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù).得出什么結(jié)論？分析結(jié)論：在電阻、通過的電流相同的情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量越多.說明：探究電熱因素的方案較多，學(xué)生提到的，都可盡

7、量鼓勵(lì)學(xué)生大膽地去探究.（3）怎樣理解實(shí)驗(yàn)所選器材的目的：實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用的燒瓶要完全相同，里面所盛的煤油質(zhì)量也要相同，以使兩瓶中的煤油吸收不同的熱量時(shí)，升高不同的溫度.瓶中阻值不同的電阻絲也可分別用鎳鉻合金絲和銅絲.燒瓶中，為什么要裝煤油？答：因?yàn)槊河偷谋葻崛菪?，吸收相同的熱量，溫度變化明顯，從而使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，另外煤油不導(dǎo)電，還能防止漏電.在實(shí)驗(yàn)中，為什么要將兩電阻絲串聯(lián)？答：由于影響電熱大小的因素有多個(gè)，所以必須采用控制變量法，才能探究某一因素對(duì)電熱的具體影響.例如，探究電阻大小對(duì)電熱的影響時(shí)，必須控制電流和通電時(shí)間相同，當(dāng)兩電阻絲串聯(lián)時(shí)，可以絕對(duì)保證電流大小和通電時(shí)間相同.由于實(shí)驗(yàn)中電流在

8、導(dǎo)體上產(chǎn)生的熱量無法直接觀察，故采用轉(zhuǎn)化法，把放出熱量的多少轉(zhuǎn)化為能直接觀察的溫度變化的多少.通電后電流在電阻絲上產(chǎn)生的熱量越多，煤油上升的溫度越高，觀測(cè)溫度的變化情況，就可以定性比較電流產(chǎn)生熱量的多少了.（說明：當(dāng)然本實(shí)驗(yàn)還有很多轉(zhuǎn)化方案.例如，轉(zhuǎn)化為燒瓶中煤油受熱使煤油柱升高的高度；或轉(zhuǎn)化為密閉空氣受熱膨脹使U形管中紅色液柱出現(xiàn)高度差；或轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體上用蠟均勻黏住的火柴棒掉下的數(shù)目等.注意用心體會(huì)吧?。﹤湔n筆記小組問題探討：1.如何控制電流一定時(shí)電阻的變化？2.如何控制電阻一定時(shí)電流的變化？3.如何比較電流產(chǎn)生熱量的多少？進(jìn)行新課2.焦耳定律師 英國物理學(xué)家焦耳通過大量的實(shí)驗(yàn)于1840年最先

9、精確地確定了電流通過導(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)間成正比的結(jié)論，這與我們剛才得出的電熱與電流、電阻的關(guān)系是一致的，于是人們?yōu)榱擞涀∷?，把這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律.板書：公式：Q = I2Rt.單位：電流I安培（A），電阻R歐姆（），時(shí)間t秒（s），熱量Q焦耳（J）.教師總結(jié)：運(yùn)用焦耳定律計(jì)算電熱時(shí)應(yīng)注意：（1）焦耳定律公式Q = I2Rt，是由實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來，只要有電流通過導(dǎo)體，都可以用它來計(jì)算所產(chǎn)生的熱量.（2）公式中各物理量都是對(duì)同一段電路或同一導(dǎo)體而言的，也是對(duì)應(yīng)于同一狀態(tài)的. 純電阻電路中利用Q = 求電熱師 像剛才接電爐的電路中，電流工作時(shí)將電能全部轉(zhuǎn)化

10、為熱能，這樣的電路叫純電阻電路.初中我們所研究的電路，大部分是純電阻電路，如電燈、電阻的電路.而電風(fēng)扇所在的電路，電流工作時(shí)，消耗的電能只有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這樣的電路為非純電阻電路.消耗的電能W與產(chǎn)生的電熱Q之間的關(guān)系：（1）純電阻電路中，消耗的電能W等于產(chǎn)生的電熱Q；（2）非純電阻電路中，消耗的電能W大于產(chǎn)生的電熱Q.板書：在純電阻電路中，Q=W=Pt=師 請(qǐng)大家看教材P101想想議議，分析討論.學(xué)生討論后回答.教師總結(jié)：額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多.因?yàn)闊襞莸碾娐肥羌冸娮桦娐?，所以有Q=W=Pt=，當(dāng)電壓一定時(shí)，電阻越小，相同時(shí)

11、間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多.而用焦耳定律比較兩個(gè)電阻在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量的多少時(shí)，其前提條件是流過兩個(gè)電阻的電流相同.二者并不矛盾，是兩者的前提條件不同.對(duì)于焦耳定律的理解，教師應(yīng)注意強(qiáng)調(diào)公式適用的條件，而不能片面地利用數(shù)學(xué)知識(shí)去討論.對(duì)于焦耳定律可從兩點(diǎn)加深理解：在時(shí)間、電壓相同時(shí)，由Q=可知電阻越小，產(chǎn)生的熱量越多；在時(shí)間、電流相同時(shí)，由Q=可知，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多.備課筆記知識(shí)拓展：兩類用電器.(1)純電阻用電器：電流通過導(dǎo)體時(shí)將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能的用電器，如電飯煲、電爐等單純用來加熱的用電器.(2)非純電阻用電器：電流通過導(dǎo)體時(shí)只有部分電能轉(zhuǎn)化為熱能的用電器，如電風(fēng)扇、電視機(jī)等用電器在

12、工作時(shí)，除部分電能轉(zhuǎn)化為熱能外，大部分電能會(huì)轉(zhuǎn)化成其他形式的能.【例1】 冬天，王剛同學(xué)使用電熱毯時(shí)發(fā)現(xiàn)電熱毯有高溫?fù)鹾偷蜏負(fù)?，于是他設(shè)計(jì)了電熱毯的模擬電路圖甲和圖乙（電熱絲相當(dāng)于電熱毯內(nèi)部發(fā)熱電阻）.（1）圖甲中有定值電阻R1（置于電熱毯外部），電熱絲R2，請(qǐng)說明要使電熱毯處于低溫?fù)?，開關(guān)S1、S2應(yīng)處于什么狀態(tài)？并寫出低溫?fù)鯐r(shí)電熱毯發(fā)熱電功率的表達(dá)式.（2）圖乙中有兩根電熱絲R2、R3，請(qǐng)說明要使電熱毯處于高溫?fù)?，開關(guān)S1、S2應(yīng)處于什么狀態(tài)？并寫出高溫?fù)鯐r(shí)電熱毯發(fā)熱電功率的表達(dá)式.（3）請(qǐng)指出你認(rèn)為其中較好的電路，并說明理由.分析：所謂“擋位”問題，通常是在電壓不變的情況下，通過改變電路

13、電阻，從而改變用電器的電功率，所以常用公式P=來判定，R越大，P越小，是低擋位；R越小，P越大，是高擋位.解：（1）S1閉合，S2斷開；低溫?fù)鯐r(shí)電熱毯的發(fā)熱功率：.（2）S1、S2均閉合；高溫?fù)鯐r(shí)電熱毯的發(fā)熱電功率：.（3）較好的電路是乙，因?yàn)樵诩纂娐分校琑1置于電熱毯外部，低溫?fù)鯐r(shí)R1要發(fā)熱，浪費(fèi)電能.特別提醒：解答此類問題時(shí)要正確選用公式.在串聯(lián)電路中，電流相等，一般選用公式P=I2R；在并聯(lián)電路中，電壓相等，一般選用公式P=.教學(xué)板書課堂小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電熱產(chǎn)生的原因，影響電熱產(chǎn)生多少的因素，焦耳定律，以及純電阻電路中電熱的計(jì)算等知識(shí).實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)我們一定要有控制變量的思想，在說明一個(gè)

14、物理量與另一個(gè)物理量之間關(guān)系時(shí)，一定要強(qiáng)調(diào)其條件，是在什么量不變的情況下才有這樣的關(guān)系，使自己的敘述更加嚴(yán)密.備課筆記教材習(xí)題解答想想議議(P101)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，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？解：燈泡是純電阻，根據(jù)公式Q=，在電壓和通電時(shí)間相同的條件下，當(dāng)然是電阻越小，電熱越多；而焦耳定律Q=中，電阻越大，電熱越多的前提條件是電流和通電時(shí)間相同.兩者前提條件各不相同，結(jié)論自然不同，所以這兩者實(shí)際并不矛盾.動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理(P102)1.某導(dǎo)體的電阻是2，通過2A的電流時(shí)，1m

15、In產(chǎn)生多少焦耳的熱量？解：Q=（2A）2×2×60s=480J.2.一只額定功率是450W的電飯鍋，在額定電壓下使用，每分鐘產(chǎn)生多少熱量？解：Q=W=Pt=450W×1×60s=2.7×104J.3.一只電烙鐵的額定電壓是220V，在額定電壓下工作時(shí)的電阻是1210，它的額定功率有多大？在額定電壓下通電10mIn產(chǎn)生多少熱量？解：額定功率P=40W，產(chǎn)生的熱量Q=W=Pt=40W×10×60s=2.4×104J.難題解答【例2】 某電熱器有兩根電阻絲，只給一根通電，煮沸一壺水用的時(shí)間為t1；只給另一根通電，煮沸同

16、樣一壺水用的時(shí)間為t2.若兩根電阻絲并聯(lián)接到原來的電源上，煮沸同樣一壺水需用的時(shí)間為t，則（ ）A.t=t1+t2 B. C.t>t1 D.t>t2解析：若只有一根電阻絲工作，則其發(fā)熱功率為，燒開一壺水電阻絲產(chǎn)生的熱量為；若只有另一根電阻絲工作，則其發(fā)熱功率為，燒開一壺水電阻絲產(chǎn)生的熱量為；若它們并聯(lián)接到原來的電源上，則發(fā)熱功率為，燒開一壺水電阻絲產(chǎn)生的熱量為，化簡(jiǎn)得.故正確答案為B.答案：B備課筆記布置作業(yè)：教師引導(dǎo)學(xué)生課后完成本課時(shí)對(duì)應(yīng)練習(xí)，并預(yù)習(xí)下一課時(shí)內(nèi)容.教學(xué)反思1.本節(jié)課的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)從生活走向物理，從物理走向社會(huì)的基本理念，注重科學(xué)的探究，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的

17、思維習(xí)慣.2.根據(jù)學(xué)生實(shí)際和課程標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過學(xué)生的觀察和生活經(jīng)驗(yàn)，提出問題，進(jìn)行分析，共同歸納總結(jié).教學(xué)中應(yīng)該充分地相信學(xué)生，給學(xué)生活動(dòng)的空間，真正的讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，在實(shí)驗(yàn)的過程中學(xué)生也可能提出許多問題.教學(xué)中一定要發(fā)揮學(xué)生的主體作用，尤其是在大力提倡科學(xué)探究的今天.在教學(xué)過程中要讓學(xué)生參與討論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與思維分析能力，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，并將所學(xué)到的知識(shí)與實(shí)際相聯(lián)系，使學(xué)生達(dá)到學(xué)以致用.3.這是一節(jié)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用課，其中的理論需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出的理論又要在生活中加以印證，所以該課的內(nèi)容多，需要教師及時(shí)轉(zhuǎn)換的角色也多.（1）實(shí)驗(yàn)的猜想既要注意挖掘?qū)W生的不同觀點(diǎn)，又要注意將這些觀點(diǎn)引導(dǎo)到我們所要探究的因素上.（2）對(duì)實(shí)