江苏南京二十九中教育集团致远中学九年级物理全册 第十八章 电功率《第4节 焦耳定律》教案 （新版）新人教版.doc

第4节 焦耳定律课标要求从“课程内容”的要求看，本专题涉及如下条目： 通过实验，探究并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。 例2  电流通过电炉丝，电流做了功，将电能转化成了内能。课标解读江苏南京29中致远校区殷发金本条目涉及课程标准中一级主题“能量”中“电磁能”的内容。“能量”是课程标准中科学内容的三大主题之一。本条目课程内容涉及认知性目标和体验性目标两个维度。具体说明如下： “通过实验，探究并了解焦耳定律”包含了体验性目标和认知性目标两个目标维度。从行为动词层次水平看，“探究”属于体验性目标中的“经历”层次水平，“了解”属于认知性目标中的“了解”层次水平，课程标准要求在探究实验的基础上对焦耳定律进行了解。学生经历了实验的过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探究真理的科学态度。焦耳定律的研究是从电流热效应开始的，结合实例可以发现，导体电阻的大小对电热有影响，从而提出“影响电热大小的因素有哪些”的问题。在研究电流、电阻和通电时间对电热大小影响时，要利用控制变量的物理方法，在研究电热与电阻关系时，要控制电流和通电时间一定，可以设计成串联电路。在研究电热与电流关系时，要控制电阻和通电时间一定，电阻相同，要改变电流，可以改变电阻两端的电压。电热大小的比较是通过转换的物理方法，利用电热器加热物体，物体温度上升的越多，说明电热器产生的热量越多。通过实验能得出电热与电流、电阻和通电时间的定性的关系，知道电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流在电阻上放出的热量越多。焦耳定律是在大量的精确实验的基础总结出来的，它反映了电热与电流、电阻和通电时间的定量关系，写成公式的形式为Q=I2Rt。知道电功与电热间的联系与区别，电功是电流做功，把电能转化为其它形式的能，电热是指电流做功把电能转化为内能，电热是电功的一部分，当用电器把电能全部转化为内能时，电功就等于电热。 “用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象”包含了认知性目标这个维度。从行为动词层次水平看，“说明”属于认知性目标中的“了解”层次水平。设置本主题的目的是利用焦耳定律来解决实际问题，体现了“从物理走向生活”的课程理念。另一目的是发展学生勇于探究日常生活中的物理道理，有将科学技术应用与日常生活、社会实践的意识。如在生活中导线与用电器是串联在一起的，通过它们的电流是一样的，而用电器的电阻比导线的电阻大的多，根据在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比的道理，因而用电器耗的电比导线耗的电要多的多。生活中有的用电器是利用电热的，如电水壶、取暖器、电饭锅等；有的用电器工作时产生的电热是没有用的，甚至会对用电器造成损坏，要采取措施防止电热造成危害，如电视机、电脑等设备都有散热孔，通过分析培养我们要用辩证的态度看待事物。重难点突破 江苏南京29中致远校区殷发金一、教学内容分析 焦耳定律是初中物理学习的重要定律之一，它是对前面电功、电能理解的提升。本节通过实例认识电流的热效应，结合实例对电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关提出猜想，通过实验来验证自己的猜想，通过实验得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，得出它们的定性的关系，具体的定量关系就是焦耳定律。利用辩证的观点来认识电热在实际中的利用和防止。 本节教学重点是通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。难点是对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。 二、重难点突破 1通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系。实验操作中各个环节应注意的问题 突破建议： 通过图片、视频等展示生活中的电热器，知道它们的共同点都是把电能转化为内能的过程，就是电流的热效应。以生活中使用电炉时，电炉丝热的发红而导线却不怎么热的现象引入影响电热大小的因素，更贴近学生的实际，产生解决实际问题的冲动，从而提出问题，经历猜想、设计实验、进行实验和收集证据、得出结论等几个环节来得出电热与电流、电阻和通电时间的关系。 实验中利用了转换法，把电流通过电阻产生的热量转换成气体的热胀冷缩的大小，要注意在实验前调整两管中液柱的高度相平。实验中也可以利用加热液体升高的温度来比较。 在实验中先从电热与电阻的关系入手，因为这个更接近生活实际，并且在设计实验时方法也比较简单，利用串联的方法就可以控制电流和通电时间相等。 在研究电热与电流的关系时，要控制电阻大小相等，改变电阻中的电流，在同一个电路中设计出来是一个难点。可以从前面的并联分电流的思路出发，给学生适当的提示。本实验利用两个电路学生可能更容易理解，利用两个相同的电阻丝，在不同的电路中，电流不相同。 通过实验研究只能得出电热与电流、电阻和通电时间的定性关系，无法得出定量关系，它是大量的准确实验的基础上得出来的。 2对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用 突破建议： 焦耳定律是建立在实验的基础上的，它是电热与电流、电阻和通电时间的定量关系。利用焦耳定律可以计算电流做功放出的热量。 电热与电功是两个不同的概念，电功是指电流做功，把电能转化为其它形式的能。电热是指电流做功，把电能转化为内能，电热只是电功的一部分。当用电器把电能全部转化为内能时，电热与电功是相等的，它们的计算方法也相同。但很多用电器并不是把电能仅转化为内能，还有其它形式的能，如电动机工作时除了转为内能，主要转化为机械能，其中电热的大小仍利用焦耳定律计算。 焦耳定律可以解释生活中的很多现象，如用电水壶烧水时，电热丝很烫，而连接的导线却不怎么热，这是因为它们串联，电流相等，导线的电阻比电热丝的电阻小的多，所以相同时间内放出热量也小的多。 对于电阻对电热的影响，根据Q=I2Rt和=得出的结论不同，前者电阻越大，电热越多；后者电阻越大，电热越少。这两种说法看似矛盾，实际并不矛盾，因为在分析电阻对电热影响时，要采用控制变量的方法，如前者前提是在电流相同和通电时间相同时，而后者要在电压和通电时间一定时，不能孤立的看待电阻一个量。 要利用辩证的思想来对待电热，生活中的电热器都是利用了电热，也有很多用电器要防止电热造成危害，不能简单说电热是有利还是有害的。焦耳定律教学设计江苏南京29中致远校区殷发金一、教学目标 （一）知识与技能 1能通过实例，认识电流的热效应。 2能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律。 3会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。 （二）过程与方法 体验科学探究过程，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力。 （三）情感态度和价值观 会解释生活中一些电热现象，通过学习电热的利用与防止，学会辩证地看待问题。 二、教学重难点 电热是指电流做功把电能转化为内能，电热的大小与哪些因素这个实验从提出问题、猜想、设计实验、进行实验与收集证据、得出结论几个方进行研究。重点是研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，实验中要采用控制变量的方法。研究电热与电阻关系时要控制电流和通电时间相同，设计出的电路要使用两个不同的电阻串联。研究电热与电流的关系的设计是一个难点，电阻相同改变电流，可以利用并联分电流的思想，也可以两个电路来完成。 焦耳定律研究的是把电能转化为内能的多少，它与电功有联系也有区别。电功是指电流做功，可以把电能转化为各种形式能，而电热只是电功的一部分。只有在纯电阻电路中，这两个量才相等。 重点：通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。 难点：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。 三、教学策略 电流做功的过程就是把电能转化为其它形式能的过程，不同的用电器转化成不同形式的能量。本节研究的是把电能转化为内能多少，生活中的用电器工作时都伴有热的现象，用此引入电流的热效应，从电炉丝与连接的导线入手，提出问题，学生也比较容易猜到电阻是影响电热的因素之一。在设计实验研究电热与电流、电阻和通电时间关系时，要利用到控制变量的方法。研究电热与电阻的关系要比研究电热与电流关系思维难度上略低一些，体现了从简入难的层次性。设计实验时结合了电路的特点，利用串联电路使两电阻的电流相等，利用分电压的方法使两电阻的电流不相等。 电热与电功的联系与区别，可以通过公式推导的方法得出在纯电阻电路中Q=W，在非纯电阻电路中，电热只是电功的一部分。也可以从能量转化的角度来比较电热与电功，电热是指把电能转化为内能，而电功是把电能转化为其它形式的能，电热只是电功的一部分。 四、教学资源准备 校园局域网、多媒体课件整合网络、家庭电路演示板（含电能表）、功率不同的用电器（如热得快和白炽灯）、电源、开关、导线、规格已知的小灯泡、滑动变阻器等。 五、教学过程 教学环节教师活动学生活动设计意图复习提问（2分钟）1电功的大小与哪些因素有关？如何计算？ 2能说出一些用电器工作时能量的转化情况？ 学生按要求回忆，回答。为本节课作知识上的铺垫。创设情景引入新课（3分钟）电流在电路中做功，可以将电能转化为其它形式的能，如电动机、电灯发光、电视机工作。 当这些用电器工作一段时间后，我们触摸它们的有关部位，会有什么感觉？这是什么原因？学生说出常见用电器工作过程中能量的转化。  电流通过导体时电能转化成内能。创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。 联系实际，引入新课。新课教学（28分钟）电流的热效应 投影：电饭锅、取暖器、油灯、电炉丝、电铬铁 这些用电器工作时有什么共同特点？ 导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？说明什么？ 一、提出问题 电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？ 二、猜想与假设 提示：电热是电流通过电阻时产生的热量，电路中有电压不一定有电流，所以电压对电流通过电阻产生热量的多少没有影响。（排除电压这个物理量） 电流通过导体产生热量的多少与_有关。 你能结合实例说出这三个因素对电热的影响吗？ 三、设计实验 要研究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，如何设计实验？如何比较产生热量的多少？ 四、进行实验 展示实验装置1  观察本实验装置，思考： 1本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？ 2两电阻为什么要串联？ 3如何比较电流通过电阻放出热量？ 4设计实验数据记录表格 电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的上升情况，把实验结果填入表格中。 分析实验数据，可以得到什么结论？ 展示装置2  1本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？ 2右边电阻丝上为什么要再并联一根电阻丝？ 3如何比较电流通过电阻放出热量？ 4设计实验数据记录表格 电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的上升情况，把实验结果填入表格中。 分析实验数据，可以得到什么结论？ 对于某一个电阻，在电流一定时，通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。这个结论可以通过刚才的实验中看出来，某一根电阻丝通电时间越长，液柱上升越高，说明放出热量越多。 五、分析论证，得出结论 对以上两个实验进行总结，电流通过电阻产生热量多少与电流、电阻和通电时间。 学生总结： 这些用电器工作时都是把电能转化成内能。 （得出电流的热效应的概念）  电热的大小可能与导体的电阻有关。 学生结合生活实际进行猜想: 电流、电压、电阻、通电时间 学生举例证明猜想的合理性。  学生讨论： 实验时要控制电路中的电流相等，改变电阻，比较在相同时间内放出热量的多少。 可以通过加热相同物体，比较物体吸热升温的多少  学生观察实验装置讨论得出： 1本装置研究电热与电阻的关系。 2电阻串联，可以使流过两根电阻丝的电流和通电时间相同。 3通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。 电流I/A   R1 R2 电阻/510 产生热量（多/少）    4实验数据表格 学生根据实验数据，得出结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。  学生观察实验装置讨论得出： 1本装置研究电热与电流的关系。 2使右边容器中的电阻丝中的电流与左边容器中的电阻丝不等（左边电流大于右边电流）。 3通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。 4实验数据表格 电阻R/  R1R2电流I/A  产生热量（多/少）    学生根据实验数据，得出结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多。 学生总结以上两个实验： 电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关，电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。  培养学生总结问题的能力。       由生活现象培养学生发现问题并提出问题的能力。  培养学生合理猜想，并分析猜想的合理性。学会排除不合理猜想。   培养学生利用控制变量的方法来设计实验。     通过分析实验装置的合理性来培养学生的设计实验的能力。 培养学生利用转换的方法把不易观察的量转换为易观察的现象。     学会设计实验数据记录表格       会根据实验数据得出结论，利用控制变量的方法准确的描述出结论。          培养学生设计数据记录表格、分析实验、总结实验、描述实验结论的能力。      培养学生对实验数据综合分析能力。焦耳定律 介绍科学家焦耳。 英国科学家做了大量实验于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。 如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律为Q=I2Rt。   例题：一电热水器电阻丝的阻值为484，正常工作时的电流为455A，工作10min放出的热量为多少J  ？   练习：一取暖器接在家庭电路中，正常工作时的电流为68A，工作10min放出的热量是多少？  了解焦耳在电热上的成就    学生了解焦耳定律的内容，记住公式。     学生快速的计算本题中的电热。 Q=I2Rt=（455A）2×484×600s=6×105J   学生结合欧姆定律进行计算  Q=I2Rt=（68A）2×323×600s=9×105J培养学生的人文精神、学习科学家的实事求是的精神。       利用焦耳定律进行简单计算，培养学生利用公式解决实际问题的能力，进一步熟悉公式。   培养学生利用物理知识解决实际问题的能力。电功与电热 上题中已知电压、电流和通电时间，可以计算出取暖器消耗的电能，那么取暖器消耗的电能与电热之间有什么关系呢？通过计算我们发现电流做功与产生的电热是相等，那么用电器在工作时，电功与电热间有什么关系呢？ 当电流做的功全部转化为内能时：  由于 W=UIt，U=IR      Q=W=I2Rt  电吹风工作时，消耗了1000J的电能，电流在电阻线上产生热量等于1000J吗？ 电功与电热的联系与区别 1纯电阻电路中W=Q 2非纯电阻电路中W>Q 电热Q=I2Rt 其它形式的能W?Q  学生计算电流做的电功（电能） W=UIt=220V×68A×600s=9×105J     学生讨论： 在前面的计算过程中利用了欧姆定律，它只能用在纯电阻电路中，用电器工作时把电能全部转化为内能。   不是的，电吹风工作时把电能转化为内能，还有一部分转化为动能。它不是一个纯电阻。电功大于电热。           加强知识的联系，培养学生系统学习的能力。    培养利用物理知识解决实际问题能力。   培养学生合作学习的能力、团队精神和交往能力。利用焦耳定律解释现象 讨论：电炉通过导线接到电路中，导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？ 想想议议：额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？学生讨论： 电线与电炉丝串联，电流相等，根据焦耳定律，导线的电阻比电炉丝小的多，相同时间内放出热量也少。 学生讨论 这两种情况下有不同的变量，前者是在电压一定时，电阻越小，电流越大，电热与电流是平方的关系，所以电流对电热影响较大。后者的前提是在电流一定时，电阻越大，电热越多。培养学生知识应用能力，合作学习的能力、团队精神和交往能力。  利用控制变量的方法来分析问题。通过辨析加强对焦耳定律的理解。 电热的利用和防止 展示常见一些用电器（电熨斗、电视机散热孔、取暖器、电饭锅、电脑主板风扇、笔记本散热孔、电动机外壳），给这些用电器进行分类，哪些是利用电热、哪些是防止电热造成危害的。 电热在实际中有利用也有防止的。我们要利用辩证的态度来对待电热。  分成两类 利用电热的有：电熨斗、取暖器、电饭锅等。 防止电热的有：电视机散热孔、电脑主板风扇、笔记本散热孔、电动机外壳等    利用分类的方法来培养学生利用辩证的态度来看待问题  总结（5分钟）回忆本节课内容 1电流的热效应与哪些因素有关？ 2焦耳定律 3电功与电热的关系 4电热的利用 防止  梳理本节课知识内容，学生根据问题逐个回忆本节课的内容，形成一个知识体系。    利用问题引领的方法培养学生总结归纳的能力布置作业1课后“动手动脑学物理”第1、2、3题 2调查生活中还有哪些是利用电热，哪些是防止电热的措施。 学生按要求完成作业，对生活实际开展力所能及的调查。巩固本课学习内容，同时增加课外调查的作业，使物理走向社会、走向生活。