焦耳定律教案.pdf

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1、焦耳定律教案焦耳定律教案焦耳定律教案焦耳定律教案 1 1教学目标教学目标知识目标知识目标1、知道电流的热效应、2、理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用、能力目标能力目标知道科学研究方法常用的方法等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用方法、情感目标情感目标通过对焦耳生平的介绍培养学生热爱科学，勇于克服困难的信念、教学建议教学建议教材分析教材分析教材从实验出发定性研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难、在实验基础上再去推导学生更信服、同时

2、启发学生从实验和理论两方面学习物理知识、做好实验是本节课的关键、教法建议本节课题主题突出，就是研究电热问题、可以从电流通过导体产生热量入手，可以举例也可以让学生通过实验亲身体验、然后进入定性实验、对焦耳定律内容的讲解应注意学生对电流平方成正比不易理解，可以通过一些简单的数据帮助他们理解、推导中应注意条件的交代、定律内容清楚后，反过来解决课本中在课前的问题、教学设计方案提问：（1）灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？（2）电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？学生回答：发烫、是电流的热效应、引入新课（1）演示实验：1、介绍如图 97 的实验装置，在两个相同

3、的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里会上升，电流产生的热量越多，煤油上升得越高、观察煤油在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量、2、三种情况：第一次实验：两个电阻串联它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中的电阻较大，甲瓶中的煤油上升得高、表明：电阻越大，电流产生的热量越多、第二次实验：在两玻璃管中的液柱降回来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度，第二交煤油上升的高，表明：电流越大，电流产生的热

4、量越多、第三次实验：如果加长通电的时间，瓶中煤油上升越高，表明：通电时间越长，电流产生的热量越多、（2）焦耳定律英国物理学家焦耳做了大量的实验于 1840 年最先精确地确定电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比、跟通电时间成正比，这个规律叫做焦耳定律、焦耳定律可以用下面的公式表示：Q=I2Rt公式中的电流 I 的单位要用安培（A），电阻 R 的单位要用欧姆（），通过的时间 t 的单位要用秒（s）这样，热量 Q 的单位就是焦耳（J）、例题一根 60的电阻丝接在 36V 的电流上，在5min 内共产生多少热量、解：I=U/R=36V/60=0、6AQI2Rt（0、6A）26

5、0300s6480J在一定的条件下，根据电功公式和欧姆定律公式推导出焦耳定律公式如果电流通过导体时，其电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，也就是电流所作的功全部用来产生热量、那么，电流产生的热量 Q 就等于电流做的功 W，即 Q=W、W=UIt，根据欧姆定律 U=IR 推导出焦耳定律 Q=I2Rt，（3）总结在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多、在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多，进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比、在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多、探究活动【课题】“焦耳定律”的演示【组织

6、形式】学生分组或教师演示【活动方式】1、提出问题2、实验观察3、讨论分析【实验方案示例】1、实验器材：干电池四节，玻璃棒，若干电阻丝，蜡烛，火柴棒、2、制作方法把同一根电阻丝分别绕在玻璃棒的两端，绕线匝数比例为18，两线圈相距 5左右，然后在这两个线圈上滴上同样多的蜡，使线圈被蜡均匀地包住、点着火柴立即吹灭，靠其余热将两根火柴杆粘在两个线圈上，如图 1 所示、图 13、实验步骤（1）用两节干电池给玻璃棒上的电阻丝通电，可看到匝数多的线圈（电阻大）上的火柴杆比匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆先掉、这就表明：在电流强度和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量就越多、（2）经过较长时间后，匝

7、数少的线圈（电阻小）上的火柴杆也会掉下来、这就说明：通电时间越长，电流产生的热量越多、（3）用四节电池（增大电源电压）重做上述实验，可看到两根火柴杆都先后很快掉下来、在线圈的温度不太高时，可认为总电阻不变，电压增大时，通过它们的电流增大、这就表明：电流越大，电流产生的热量越多、焦耳定律教案焦耳定律教案 2 21.1.教学目标教学目标1.知道电流的热效应。2.知道焦耳定律。3.知道利用和防止电热的场合和方法。2.2.教学重点教学重点/难点难点通过实验探究电流热效应跟哪些因素有关。3.3.教学用具教学用具4.4.标签标签教学过程教学过程一、引入新课播放视频：电炉烧水电热取暖器电熨斗师这些用电器工作

8、时有一个什么共同特点？生都要消耗电能。生都会产生热。师同学们根据自己的生活经验，一定能举出许多电流通过导体时，导体会发热的例子这种现象这叫电流的热效应.板书：电流的热效应师在前面课程小灯泡的发光实验中，同学们曾有意地去触摸过小灯泡，感觉小灯泡（同学们一起说）热.有没有同学触摸过导线，如小灯泡连接的导线热不热.生我摸过，没感觉到热.生我也在家里摸过做饭的电饭锅，饭都熟了，导线也没感觉到热.师同学们有没有考虑过这样的问题：导线和用电器中流过的电流相同吗？生相同.师导线和用电器中流过了相同的电流，用电器发热而导线却几乎不发热，这是为什么？今天同学们就来一起探讨电流经过用电器时产生的热量与什么有关.二

9、、进行新课电流的热效应想想做做方法一：师 刚才我们已经知道了，电流的热效应与电阻的关系了，那跟电流有什么关系呢？同学们能否设计出实验来验证呢？生讨论后得到实验方案强调控制变量的重要。演示P49 演示实验师这个实验又说明了什么问题呢？生 在通电时间一定、电阻相同的情况下，通过电流越大，导体产生的热量越多。师 同学们再来思考一下，电流的热效应还跟什么因素有关？生时间，比如电视机通电越久，机身就越热。师刚才我们从第一个实验也可以看到，铜丝或镍铬合金通电时间越久，煤油的温度升高得越多，说明产生的热量也越多。焦耳定律师从刚才的几个实验我们知道了电流通过导体时产生热的多少跟导体的电阻、电流和通电时间都有关

10、系。其实早在 1840年英国物理学家焦耳就精确地确定了它们的关系，得到了焦耳定律。（学生阅读焦耳定律的内容）板书：Q=I2RtQ热量焦耳（J）.I电流安培（A）R电阻欧姆()t时间秒(s)引导学生利用电功率的表达式 P=IU 和欧姆定律推导出焦耳定律。强调在说到两个物理量“成正比”“成反比”的时候，一定要注意条件：关系式中其他物理量的大小不变.投影例题：某导体的电阻是 2，通过 2 A 的电流时，在 1min内产生多少热量？（教师引导学生分析、演算、要求一名学生板演）解：由题知：R=2 I=2 At=1min=60sQ=I2Rt=（2 A）22 60s=480J（同学们在演算过程中，教师要提醒

11、大家注意：代入计算的时候，要将电流的单位“A”一起平方，同时要注意单位的统一。）师我们通过实验、观察、利用公式推导得出了电流热效应跟什么因素有滚.同学们现在能不能回答本节开始时的问题？生导线和用电器（电炉或电饭锅或电灯）中通过的电流相同，但是导线的电阻较小，而那些电器的电阻较大，所以，那些电器发热，而导线几乎感觉不到热.师生活中有些电热我们要利用，有些电热我们是要防止的.三电热的利用和防止师关于电热的利用，同学们已经了解了许多，比如生电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉、电炉师同学们举出的都是利用电来加热的设备，都是常见的电热器.出示电炉（可用投影仪投影放大）师电热器的主要部分是发热体.同学们观察电

12、炉由什么组成？生主要是炉丝即电阻丝.生还必须有炉盘，电炉盘是绝缘材料做成的.师从实际考虑，电炉丝应该有什么要求？生电炉就是要靠电炉丝发热的，所以炉丝的电阻应该很大.生炉丝还应有较高的熔点，这样它在发热时才不容易烧断.师同学们以电炉为例说明发热体是什么做的？生发热体是由电阻（率）大，熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的.（播放视频：电熨斗开壳看电热体或出示“热得快”、电饭锅等电热器，并能将电饭锅、电熨斗的发热板取出让学生观察，向学生说明，其他的电热器也都需要用电阻大、熔点高的金属导体作为发热体）师我们了解了电热器，大家能不能说说使用电热有什么好处？生电热清洁卫生，没有环境污染.生热效率高，使用方便

13、.生能方便地调节，如控制温度，操作简单.生师同学们知道了利用电热的好处.但有些时候，有些地方的电热我们是不需要的，还要设法防止.有关的内容，大家了解的有哪些呢？生电机使用过程中会发热，如果连续使用时间过长，还会烧坏电机.生有些导体上的绝缘材料会因温度过高，使绝缘材料迅速老化，甚至烧坏.生电视机开的时间长了会发热.电视机后盖上有许多孔，就是为了能通风散热.生电脑中还装有风扇，也是为了散热，减少电热的危害.生 老师用的投影仪上也装有小风扇，也是为了快点散热.生农村抽水、磨面用的电动机连续工作一段时间后要休息一会，等凉了再用，是为了防止电热可能造成的危害.播放视频：电动机散热窗或录音机散热窗，加深学

14、生印象。师同学们对电热的危害及防止了解的还真不少.老师这儿有一份电器的说明书，请大家仔细阅读，并分析说明其中的道理.投影教师引导学生着重注意以下内容：将电器置于通风良好处；勿使电器淋雨或受潮，长期不用的电器隔一段时间应该通电一次.生电器工作时，置于通风良好的地方，是为了能使电器更好地散热、防止电热产生的危害.生电器淋雨或潮湿会降低绝缘性能，使电路工作失常，影响用电器的使用.长期不用的电器隔一段时间要通电，是为了利用电热来驱潮，是电热的利用.师同学们分析得很好，大家一起来小结本节内容.焦耳定律教案焦耳定律教案 3 3一、教材分析一、教材分析焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转

15、换中的体现，本节在电学中是重要的概念之一。二、教学目标二、教学目标(一)知识与技能1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。3、知道电功率和热功率的区别和联系。(二)过程与方法通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。(三)情感、态度与价值观通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。三、教学重点难点三、教学重点难点【教学重点】电功、电功率的概念、公式;焦耳定律、电热功率的概念、公式。【教学难点】电功率和热功率的区别和联系。四、学情分析四、学情分析学生学好

16、这节知识是非常必要的，A.重点：理解电功和电功率和焦耳定律。B.难点：帮助学生认识电流做功和电流通过导体产生热量之间的区别和联系是本节的教学难点，防止学生乱套用公式。C.关键：本节的教学关键是做好通电导体放出的热量与哪些因素有关的实验。在得出了焦耳定律以后介绍焦耳定律公式及其在生活、生产上的应用五、教学方法五、教学方法等效法、类比法、比较法、实验法六、课前准备六、课前准备灯泡(36 V，18 W)、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影片、玩具小电机七、课时安排七、课时安排八、教学过程八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑(二)情景引入、展示目标教师：用电器通电后，可以将

17、电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。学生：(1)电灯把电能转化成内能和光能;(2)电炉把电能转化成内能;(3)电动机把电能转化成机械能;(4)电解槽把电能转化成化学能。教师：用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢?本节课我们学习关于电功和电功率的知识。(三)合作探究、精讲点播1、电功和电功率教师：请同学们思考下列问题(1)电场力的功的定义式是什么?(2)电流的定义式是什么?学生：(1)电场力的功的定义式 W=qU(2)电流的定义式 I=教师：投影教材图 2.5-1(如图所示)如图所示，

18、一段电路两端的电压为 U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流 I，在时间 t 内通过这段电路上任一横截面的电荷量 q 是多少?学生：在时间 t 内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。教师：这相当于在时间 t 内将这些电荷 q 由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功?学生：在这一过程中，电场力做的功 W=qU=IUt教师：在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称电功。电功：(1)定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功.(2)定义式：W=UIT教师：电功的定义式

19、用语言如何表述?学生：电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U，电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积。教师：请同学们说出电功的单位有哪些?学生：(1)在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是 J.(2)电功的常用单位有：千瓦时，俗称度，符号是 kWh.教师：1 kWh 的物理意义是什么?1 kWh 等于多少焦?学生：1 kWh 表示功率为 1 kW 的用电器正常工作 1 h 所消耗的电能。1 kWh=1000 W3600 s=3.6106 J说明：使用电功的定义式计算时，要注意电压 U 的单位用 V，电流 I 的单位用 A，通电时间 t 的单位用 s，求出的电功 W 的

20、单位就是 J。教师：在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同。例如，在相同时间里，电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。电流做功不仅有多少，而且还有快慢，为了描述电流做功的快慢，引入电功率的概念。(1)定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用 P 表示电功率。(2)定义式：P=IU(3)单位：瓦(W)、千瓦(kW)说明电流做功的快慢与电流做功的多少不同。电流做功快，但做功不一定多;电流做功慢，但做功不一定少。教师：在力学中我们讲功率时有平均功率和瞬时功率之分，电功率有无平均功率和瞬时功率之分呢?学生分组讨论。师生共同总结：(1)利用 P=计算出的功率

21、是时间 t 内的平均功率。(2)利用 P=IU 计算时，若 U 是某一时刻的电压，I 是这一时刻的电流，则 P=IU 就是该时刻的瞬时功率。教师：为什么课本没提这一点呢?学生讨论，教师启发、引导：这一章我们研究的是恒定电流，用电器的构造一定，通过的电流为恒定电流，则用电器两端的电压必是定值，所以 U 和 I 的乘积 P 不随时间变化，也就是说瞬时功率与平均功率总是相等的，故没有必要分什么平均功率和瞬时功率了。说明利用电功率的公式 P=IU 计算时，电压U 的单位用 V，电流 I 的单位用 A，电功率 P 的单位就是 W。2、焦耳定律教师：电流做功，消耗的是电能。电能转化为什么形式的能与电路中的

22、电学元件有关。在纯电阻元件中电能完全转化成内能，于是导体发热。设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为 R，通过的电流为 I，试计算在时间 t 内电流通过此电阻产生的热量 Q。学生：求解产生的热量 Q。解：据欧姆定律加在电阻元件两端的电压 U=IR在时间 t 内电场力对电阻元件所做的功为 W=IUt=I2Rt由于电路中只有纯电阻元件，故电流所做的功 W 等于电热 Q。产生的热量为Q=I2Rt教师指出：这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的，叫焦耳定律，同学们在初中已经学过了。学生活动：总结热功率的定义、定义式及单位。热功率：(1)定义：单位时间内发热的功率叫做热功率。(2)定义式：P 热=I2R

23、(3)单位：瓦(W)演示实验研究电功率与热功率的区别和联系。(投影)实验电路图和实验内容：取一个玩具小电机，其内阻 R=1.0，把它接在如图所示的电路中。(1)先夹住电动机轴，闭合电键，电机不转。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为 0.50 V，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。(2)再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为 2.0 V(此电压为小电机的额定电压)，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。实验结果(1)电机不转时，U=0.50 V，I=0.50 A，P 电=UI=0.500.50 W=0.25 WP

24、热=I2R=0.5021.0 W=0.25 WP 电=P 热(2)电机转动时，U=2.0 V，I=0.40 A，P 电=UI=2.00.40 W=0.80 WP 热=I2R=0.4021.0 W=0.16 WP 电 P 热学生：分组讨论上述实验结果，总结电功率与热功率的区别和联系。师生共同活动：总结：(1)电功率与热功率的区别电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压 U 和通过的电流 I 的乘积。热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的电流的平方 I2 和电阻 R 的乘积。(2)电功率与热功率的联系若在电路中只有电阻元件时，电功

25、率与热功率数值相等。即P 热=P 电教师指出：上述实验中，电机不转时，小电机就相当于纯电阻。若电路中有电动机或电解槽时，电路消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能，只有一少部分转化为内能，这时电功率大于热功率，即 P 电 P 热。教师指出：上述实验中，电机转动时，电机消耗的电功率，其中有一部分转化为机械能，有一部分转化为内能，故 P 电 P 热。教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。(四)反思总结、当

26、堂检测(五)发导学案、布置作业课后作业：P57 问题与练习 2、3、4、5九、板书设计九、板书设计1、电功和电功率(1)定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功.(2)定义式：W=UIT2、焦耳定律(1)定义：单位时间内发热的功率叫做热功率。(2)定义式：P 热=I2R(3)单位：瓦(W)十、教学反思十、教学反思教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。(四)实例探究求两点间的电势差【例 1】不考虑温度对电阻的影响，对一个 220V，40W 的灯泡，下列说法正确的是A.接在 110 V 的电路上时的功率为 20 WB.接在 110

27、V 的电路上时的功率为 10 WC.接在 440 V 的电路上时的功率为 160WD.接在 220 V 的电路上时的功率为 40 W解析：正确选项为 BD。(法一)由 得灯泡的电阻=1210电压为 110V 时，W=10 W电压为 440V 时，超过灯炮的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P=0.(法二)由。可知 R 一定时，PU2，当 U=110V=，P=P 额/4=10 W说明：灯泡是我们常用的用电器，解题时一般不考虑温度对其电阻的影响。用电器的标称值，指其额定值，即用电器在正常工作时的电压、功率以及电流值，由 P 额=U 额 I 额可知，P、U、I 有同时达到、同时超过、同时不满足的特点。【例

28、2】一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为 0.3V，电流为 0.3A。松开转轴，在线圈两端加电压为 2 V 时，电流为 0.8 A，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多少?解析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为P 入=I1U1=0.82W=1.6 W电动机的机械功率P 机=P 入-I12r=1.6-0.821 W=0.96W说明：在非纯电阻电路里，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律。电热 Q=

29、I2Rt。电动机消耗的电能也就是电流的功 W=Iut。由能量守恒得 W=Q+E，E 为其他形式的能，这里是机械能;对电动机来说，输入的功率 P 入=IU;发热的功率 P 热=I2R;输出的功率，即机械功率 P 机=P 入-P 热=UI-I2R。【例 3】潮汐发电是利用涨落潮的水位差来工作的，潮差越大，海水流量越大，发电功率也越大。我国潮汐能的可供开发的总装机量为 3.6107 kW。1980 年 8 月，在浙江江厦建成第一座潮汐电站，装机量为 3103 kW，平均年发电量为 1.7107 kWh，其规模居世界第二位。(1)试根据上文中给出的数据，计算我国建造的江厦潮汐电站平均每天满负荷工作几小

30、时?(2)设江厦潮汐电站涨潮和落潮时的平均潮差为 6 m，计算每次涨潮时流量是多大?(设潮汐电站的总能量转换效率为 50%)解析：(1)江厦潮汐电站功率为 3103 kW，年发电量为 1.07107kWh，由公式 W=Pt 可算出每天满负荷工作的时间为s=9.8 h(2)由文中给出数据及每天涨、落潮的次数可知，平均每次的发电量为J因为所以每次涨潮的平均流量为m3/次说明：本题涉及到潮汐这种自然现象，涨潮和落潮时均有水流的机械能转化为电能。【例 4】如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6，R=10，U=160 V，电压表的读数为 110 V，求(1)通过电动机的电流是多少?(2)输

31、入到电动机的电功率是多少?(3)在电动机中发热的功率是多少?(4)电动机工作 1 h 所产生的热量是多少?解析：(1)设电动机两端的电压为 U1，电阻 R 两端的电压为 U2，则U1=110 V，U2=U-U1=(160-110)V=50 V通过电动机的电流为 I，则 I=A=5 A(2)输入到电功机的电功率 P 电，P 电=U1I=1105 W=550 W(3)在电动机中发热的功率 P 热，P 热=I2r=520.6 W=15 W(4)电动机工作 1 h 所产生的热量 Q，Q=I2rt=520.63600J=54000 J说明：电动机是非线性元件，欧姆定律对电动机不适用了，所以计算通过电动机

32、的电流时，不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻。通过计算发现，电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率。焦耳定律教案焦耳定律教案 4 4教学目标教学目标知识目标1、知道电流的热效应。2、理解的内容、公式、单位及其运用。能力目标知道科学研究方法常用的方法等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用方法。情感目标通过对焦耳生平的介绍培养学生热爱科学，勇于克服困难的信念。教材分析教材分析教材从实验出发定性研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难。在实

33、验基础上再去推导学生更信服。同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识。做好实验是本节课的关键。教法建议教法建议本节课题主题突出，就是研究电热问题。可以从电流通过导体产生热量入手，可以举例也可以让学生通过实验亲身体验。然后进入定性实验。对内容的讲解应注意学生对电流平方成正比不易理解，可以通过一些简单的数据帮助他们理解。推导中应注意条件的交代。定律内容清楚后，反过来解决课本中在课前的问题。教学设计方案教学设计方案提问：（1）灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？（2）电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？学生回答：发烫。是电流的热效应。引入新课引入新课（1）

34、演示实验：1、介绍如图 97 的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里会上升，电流产生的热量越多，煤油上升得越高。观察煤油在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量。2、三种情况：第一次实验：两个电阻串联它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中的电阻较大，甲瓶中的煤油上升得高。表明：电阻越大，电流产生的热量越多。第二次实验：在两玻璃管中的液柱降回来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高

35、度，第二交煤油上升的高，表明：电流越大，电流产生的热量越多。第三次实验：如果加长通电的时间，瓶中煤油上升越高，表明：通电时间越长，电流产生的热量越多。（2）英国物理学家焦耳做了大量的实验于 1840 年最先精确地确定电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比。跟通电时间成正比，这个规律叫做。可以用下面的公式表示：Q=I2Rt公式中的电流 I 的单位要用安培（A），电阻 R 的单位要用欧姆（），通过的时间 t 的单位要用秒（s）这样，热量 Q 的单位就是焦耳（J）。例题 一根 60 的电阻丝接在 36V 的电流上，在 5min 内共产生多少热量。解：I=U/R=36V/60=

36、0。6AQ=I2Rt=（0。6A）260300s=6480J在一定的条件下，根据电功公式和欧姆定律公式推导出公式如果电流通过导体时，其电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，也就是电流所作的功全部用来产生热量。那么，电流产生的热量 Q 就等于电流做的功 W，即 Q=W。W=UIt，根据欧姆定律 U=IR 推导出 Q=I2Rt，（3）总结在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多，进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比。在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。探究活动探究活动

37、【课题】的演示【组织形式】学生分组或教师演示【活动方式】1、提出问题2、实验观察3、讨论分析【实验方案示例】【实验方案示例】1、实验器材：干电池四节，玻璃棒，若干电阻丝，蜡烛，火柴棒。2、制作方法把同一根电阻丝分别绕在玻璃棒的两端，绕线匝数比例为18，两线圈相距 5cm 左右，然后在这两个线圈上滴上同样多的蜡，使线圈被蜡均匀地包住。点着火柴立即吹灭，靠其余热将两根火柴杆粘在两个线圈上，如图 1 所示。3、实验步骤（1）用两节干电池给玻璃棒上的电阻丝通电，可看到匝数多的线圈（电阻大）上的火柴杆比匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆先掉。这就表明：在电流强度和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的

38、热量就越多。（2）经过较长时间后，匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆也会掉下来。这就说明：通电时间越长，电流产生的热量越多。（3）用四节电池（增大电源电压）重做上述实验，可看到两根火柴杆都先后很快掉下来。在线圈的温度不太高时，可认为总电阻不变，电压增大时，通过它们的电流增大。这就表明：电流越大，电流产生的热量越多。焦耳定律教案焦耳定律教案 5 5一、教学目标：一、教学目标：1、知识和技能目标：知道电流的热效应，理解焦耳定律的内容、公式及其运用，知道电热器的原理及构造。2、过程与方法目标：要求学生能从感知事物提出问题自己设计动手动脑探究科学规律中体会科学研究的方法，学会科学探究、知识迁移的方法，培

39、养学生的科学研究的能力。3、情感态度与价值观目标：激发和培养学生的科学探究与创新的思想和精神，培养学生的辩证唯物主义精神，渗透实事求是和科学献身教育，激励学生努力学习。二、教学重点与难点二、教学重点与难点如何引导学生进行科学探究；如何使学生在科学探究中掌握科学研究的方法，培养科学研究的能力。三、教法与学法三、教法与学法将学生分组，以小组为单位进行教师引导下的科学探究，加强组内同学间的合作、讨论和交流，加强师生间相互反馈，以问题和小组交流贯穿教学的始终，不断提出新问题，不断解决新问题。开学时就将学生4 人一组分组，分组时男女生分开后，自由组合，便于讨论与交流，随着学习的深入，可适当调整小组成员，

40、每个组至少有一个好的同学能起到小老师的作用，带领小组同学开展自主式学习。四、教具与学具四、教具与学具学生用：铁架台、学生电源、大号试管和温度计各三支、导线若干、量筒、煤油、电阻丝（5、10、10 欧各一根，教师课前用电炉丝截取并焊好导线）。每小组一套。教师用：与学生的基本相同，温度计改用数字的，另加各种电热器（电炉、电饭锅、白炽灯、电风扇等）、多媒体课件及教学平台。五、探究实验：五、探究实验：研究通电导体产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。六、教学活动实录（部分）：（一）导入新课师：（教师出示电饭锅，白炽灯、电风扇）这几种电器各有什么功能？生：煮饭、照明、吹风。师：这些电器虽然功能不同，有没有

41、共同点？（学生小组讨论，请三位同学上来各拿一个电器，同时通电实验 1 分钟，并请他们触摸电器和电扇的电动机部分）（凡教师提出问题，教师留有一定的时间，让学生同桌或四人小组讨论）生：它们工作时都会发热。师：对！电流通过任何电器或导体，电器和导体都会发热，这种现象叫电流热效应。（教师板书：电流热效应）师：这种现象中能量是怎样转化的？生：电能转化为内能。（教师板书：电能转化为内能）师：它们产生的热量有什么不同？生：（学生讨论后）它们产生的热量有多有少。（在学生心里自然产生了“产生热量有多少？”这个问题。）【点评】根据学生的日常生活创设问题情景，提出问题，建立问题期待，能有效地激发学生学习的动机。（二

42、）科学探究焦耳定律：师：既然电流通过用电器产生的热量不同，同学们会想到什么问题？（学生议论纷纷，举手发言，教师引导）生：电流通过导体产生的热量与什么因素有关？（学生自己提出问题）师：你们觉得与什么因素有关？（引导学生去猜想）（学生议论纷纷，举手发言，教师引导）生：可能与电压、电流、电阻、时间或其它等等因素有关。（学生猜想）师：同学们讨论很热烈！猜想对不对呢？（引导学生进入实验研究）生：我们用实验来验证！（通过平时的教学，学生都明白：实践是检验真理的唯一标准，任何问题都要由实验事实来评判）【点评】各种研究问题和教学活动都是由学生自己提出来的，而不是教师强加的，充分体现学生的主体作用，学生充满兴趣

43、和动力去解决自己发现的问题。师：好！下面就请你们以小组为单位设计实验方案（学生设计实验）（学生小组讨论，讨论时间可以长一点）【点评】教师开始不要给任何提示，以免禁锢了学生的思维，让学生放开思维去思考，培养学生开放型思维能力。师：哪个小组汇报一下你们设计的实验方案？（学生七嘴八舌，但真能设计完整方案的不多，此时需要教师的引导）师：你们说说做这个实验首先要解决一些什么问题？（教师引导学生如何进行实验设计）生：热量的多少如何用实验展示出来？生：如何用实验来验证热量与电流、电阻、时间的关系。生：用什么样的电路去实验。生：师：大家想想在前面的学习中有没有可以体现热量多少的办法？生：（学生讨论并发言）有热

44、胀冷缩比较热量法，测温度比较热量法等等。师：请同学谈谈你们的方法。生：我们利用热胀冷缩的办法：找两个相同的烧瓶?师：很好！因为要进行比较，一定要条件相同，所以要用相同的烧瓶?其他小组还有什么方法？【点评】渗透科学的比较方法：条件相同。生：可以将上述烧瓶中的空气膨胀换成液体（水或煤油）师：也很好！测温度比较热量法呢？生：可以直接用温度计去测量升高的温度，质量相等的煤油温度升高越多，吸热越多?师：同学说得很好！只是上述前几种方法是定性讨论方法，只能说明多少关系，最后这种方法是从定量的角度去考虑的，我们今天就采用他说的这种实验方法，好吗？【点评】渗透教学民主的观念。师：现在再来看看如何用实验来验证热

45、量与电流、电阻、时间的关系。大家想想：在前面的学习中，经常学到某个物理量由几个物理量决定，当讨论它与其中一个量的关系时，要使另外的量相同或不变。这是什么方法？生：这是控制变量法。【点评】再次渗透科学的.比较方法和控制变量法：条件相同。师：因此我们可以将上述问题分解成三个问题来研究？分解成哪三个问题？生：热量与电流，热量与电阻，热量与时间三个关系问题。师：如何用实验研究热量与电阻的关系？生：将两个不同的电阻通以相同的电流（可以串联），比较两个电阻在相同的时间里产生的热量。师：如何用实验研究热量与电流的关系？生；将两个相同的电阻通以不同的电流（可以并联），比较两个电阻在相同的时间里产生的热量。师：

46、如何用实验研究热量与时间的关系？生：选择任意一个电阻，不断通电，观察温度是否随通电时间不断升高。师：综合大家的意见，我们要做三次实验，花的时间太长。为了节省实验时间，能否将上述三次实验合并为一次实验？看哪个小组最先设计好实验电路。（学生小组讨论，画出初步的实验电路图，不一定每个小组都对，教师用投影仪展示某组设计的实验电路图，并请该组代表讲述设计思路）生：（用多媒体教学平台展示探究过程中的问题流程图，如右图所示。教师结合该图，小结一下同学们设计实验的过程，并统一认识和完善实验电路）【点评】通过上述引导和展示图例，教会学生学会分解问题和合并问题，学会逐步解决问题的方法，提高解决问题的能力。另外也提

47、倡了开放性思维、多种解决方案。师：请同学们按照上述我们设计的实验方案开始实验。说明：学生以小组为单位进行实验操作并记录有关实验数据，教师随时指导实验。（进行实验）实验记录：煤油的初温：T0=_。煤油的末温：T1=_，T2=_，T3=_（三个末温应为同时的温度）。（教师巡视各个小组，有选择地将某个小组的实验数据用投影仪展示出来，并请该组同学将数据转换成下表内容）师：其它小组实验数据虽然与这不同，但都与这个数据差不多，可以看出其中的规律。哪个同学说一下，你从这数据中看出了什么？（数据分析，归纳总结）生：（学生可能说不准确，但大体的意思肯定能说得出来）。师：同学发现了一个规律，我们不妨把这个规律称为

48、定律。大家鼓掌祝贺他。其实这个定律早在很多年前，物理学家焦耳就是按照刚才大家的研究方法，实验研究了很多年才得出的，因此这个定律也叫焦耳定律。（教师用教学平台投影焦耳定律的内容、公式、单位等）说明：在现实中学实验条件下，该实验能够得出较准确的数量关系。【点评】开展成功与激励教育，另外强调了我们的研究方法与物理学家进行科学研究的方法一样，潜意识地使学生认同科学探究的方法。师：有的同学会问：我们一节课就能把这个规律研究出来，而焦耳要用好多年才能研究出来，是不是他有点问题？这里面有几个方面的问题：第一：那时的实验条件不够好；第二：缺少必要的指导老师，因为在他之前没有任何人研究和知道这个问题；第三：缺少

49、与其他科学家的合作与交流，基本上是一个人关门在家研究，要走很多弯路。而我们有老师指导和小组交流合作，集体的智慧是无穷的；第四：很重要的一点就是实验要精确，实验数据没有什么误差，误差大了就得重新做，不然就不叫规律了。焦耳就是在实验条件简陋的情况下，重复实验了几千次，直至实验很精确了才得出了焦耳定律。师：请问你们哪个小组的实验没有什么误差？生：有较大误差。【点评】通过对焦耳的故事介绍，对学生进行科学精神和实事求是精神的教育，并培养学生的科学献身精神，激励学生勤奋学习。同时也告诉了学生在科学研究中合作与交流的重要，还为下面的评估作了铺垫。师：能不能找一找误差的原因和改进的办法？（对实验探究的评估）生

50、：（学生讨论后发言）有热量的散失，试管外面包隔热材料。生：有可能这电阻丝的电阻不准确，可换用阻值准确的电阻丝。生：温度计读数不同时，尽量同时读数。生：三支试管中的煤油质量有误差，最好用天平准确测量。生：温度计本身不标准，应事先选择标准的三个温度计。生：师：同学们分析得很好！从这里也可以告诉我们以后进行科学实验研究时，不仅要做好误差分析，更应该在设计实验和实验操作中时刻考虑到怎样才能减小实验误差，这样才能更好地得出规律出来。【点评】评估过程也是对学生进行思维训练的过程，同时也使学生认识到评估的重要性。（三）自学训练学生自己阅读课本上的例题，借此训练学生的自学能力。【点评】该例题不难，课本上解题过