2020人教版九年級(jí)全一冊(cè)同步備課：18.4焦耳定律教案

1、九年級(jí)全一冊(cè)同步備課：18.4焦耳定律教案+同步練習(xí)18.4焦耳定律教案教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能 1.知道電流的熱效應(yīng)。 2.知道焦耳定律。3.知道利用和防止電熱的場合和方法。 過程和方法 通過實(shí)驗(yàn)探究電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)。 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1.通過電熱的利用和防止知識(shí)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)科學(xué)是有用的。 2.通過討論和交流培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)的態(tài)度和意識(shí)。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)通過實(shí)驗(yàn)探究電流熱效應(yīng)跟哪些因素有關(guān)。難點(diǎn)組織指導(dǎo)學(xué)生在探究過程中認(rèn)真觀察、分析，并得出正確結(jié)論.教材分析“電與熱”是電能和電功率之后的一個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容，在本章教材的編寫順序（電能電功率測量小燈泡的功率電與熱電功率和安全用電）中起著承上啟下的作

2、用。電和熱是學(xué)生生活中熟悉的用電器入手，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電和熱的關(guān)系， 通過實(shí)驗(yàn)說明電熱與電阻、電流、通電時(shí)間都有關(guān)系（實(shí)驗(yàn)中很好地運(yùn)用了控制變量和轉(zhuǎn)換的研究方法），指出焦耳經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)才于1840年得到精確的結(jié)果焦耳定律，同時(shí)為了使學(xué)生加深對(duì)焦耳定律的認(rèn)識(shí)，又從電能轉(zhuǎn)化和歐姆定律推出了公式Q=I2Rt，這時(shí)啟發(fā)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)和理論兩方面來學(xué)習(xí)、研究物理問題也有一定的作用。為了使學(xué)生對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)中的“在電流一定時(shí)，導(dǎo)體消耗的電功率與導(dǎo)體的電阻成正比”有更深的理解，教材在50頁設(shè)計(jì)了“想想議議”問題。對(duì)于電熱的利用和危害的防止，教材也是從生活實(shí)際出發(fā)，通過生活中兩方面的事例加以說明。教學(xué)過程一、創(chuàng)設(shè)情

3、景，導(dǎo)入新課老師給學(xué)生展示：給白熾燈和電風(fēng)扇通電相同的時(shí)間，讓學(xué)生分別觸摸白熾燈和電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)部分，體驗(yàn)一下有什么感覺？為什么通電相同的時(shí)間，發(fā)熱程度不同？能否解釋這一現(xiàn)象？從學(xué)生的質(zhì)疑中導(dǎo)入新課。二、講授新課知識(shí)點(diǎn)一：電流的熱效應(yīng)活動(dòng)1：課件展示，讓學(xué)生分析這些用電器在工作的過程中的共同特點(diǎn)是什么？活動(dòng)2：小組之間交流、討論這些用電器工作時(shí)能量的轉(zhuǎn)化情況。歸納總結(jié)：（1）總結(jié)：電流通過這些用電器后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。（2）電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)?；顒?dòng)3：讓學(xué)生走進(jìn)生活，列舉出生活中你見到的用電器有哪些？它們之間的能量轉(zhuǎn)化是怎樣的？哪些是利用了電流的熱效應(yīng)？哪

4、些是防止電流的熱效應(yīng)？總結(jié)：電熱既有有利的一面也有不利的一面，電熱器是利用電流的熱效應(yīng)；但在很多情況下我們并不希望用電器溫度過高，因?yàn)闇囟冗^高會(huì)影響用電器的使用壽命，會(huì)使絕緣皮老化，甚至引起火災(zāi)，電視機(jī)的后蓋有許多小孔，就是為了通風(fēng)散熱；電動(dòng)機(jī)的外殼有許多散熱片，也是為了降溫。知識(shí)點(diǎn)二：焦耳定律1實(shí)驗(yàn)探究電影響電流產(chǎn)生熱量的因素提出問題：根據(jù)導(dǎo)課時(shí)的問題，請(qǐng)同學(xué)們猜想一下，電流通過不同的導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量為什么不同？電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)？小組之間交流、討論，闡明自己的觀點(diǎn)。猜想：可能與電流、電阻和通電時(shí)間有關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)猜想，小組之間設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，交流討論出探究的方法、實(shí)驗(yàn)中電流產(chǎn)生的熱量

5、如何表現(xiàn)出來？探究分為幾步完成？根據(jù)每個(gè)小組的發(fā)言和交流，師進(jìn)行補(bǔ)充和總結(jié)，出示課件，展示內(nèi)容：探究方法：控制變量法研究問題的方法：轉(zhuǎn)換法。即實(shí)驗(yàn)中通過U形管兩邊的液面的高度的變化轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生熱量的多少。探究步驟：（1）取兩個(gè)阻值不同的電阻串聯(lián)起來，通電相同的時(shí)間，觀察U形管兩邊的液面的高度的變化；（2）取兩個(gè)阻值相同的電阻，讓其通過的電流不同，加熱相同的時(shí)間，觀察U形管兩邊的液面的高度的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生上講臺(tái)，將實(shí)驗(yàn)報(bào)告投影出來，并重點(diǎn)就結(jié)論、電路圖、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想進(jìn)行交流，生生、師生互問、互辯。歸納總結(jié)：（1）在電流和通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。（2）在通電

6、時(shí)間一定、電阻相同的情況下，通過電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。2焦耳定律活動(dòng)1：從剛才的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)我們知道了電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟導(dǎo)體的電阻、電流和通電時(shí)間都有關(guān)系。其實(shí)早在1840年英國物理學(xué)家焦耳就精確地確定了它們的關(guān)系，得到了焦耳定律，讓學(xué)生自學(xué)P100的內(nèi)容，完成下列問題：（1）焦耳定律的內(nèi)容？（2）焦耳定律的表達(dá)式？各個(gè)物理量的單位？活動(dòng)2：學(xué)生結(jié)合自己的認(rèn)識(shí)，完成課件展示的內(nèi)容，并歸納總結(jié)。歸納總結(jié)：（1）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）公式：公式中的電流I的單位要用安培（A），電阻R的單位要用歐姆（），通電時(shí)間t的

7、單位要用秒（s）。這樣熱量的單位就是焦耳（J）?；顒?dòng)3：針對(duì)焦耳定律，老師進(jìn)一步的延伸拓寬。出示課件展示。延伸拓寬：電流通過導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為熱，而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，那么電流產(chǎn)生的熱量Q等于消耗的電能，即Q=W=UIt。此時(shí)結(jié)合歐姆定律還可推導(dǎo)出另一個(gè)公式。故此時(shí)W和Q的關(guān)系為：。知識(shí)點(diǎn)三：焦耳定律的綜合計(jì)算活動(dòng)1：出示課件，展示問題：首先讓學(xué)生討論、分析出思路，然后再交流，得出答案。典例：某校師生自制一臺(tái)電烘箱而設(shè)計(jì)的簡化電路圖及技術(shù)參數(shù)如下，R1和R2均為電熱絲且電阻值恒定根據(jù)師生們的設(shè)計(jì)，求：（1）電烘箱在高溫檔正常工作時(shí)每分鐘可產(chǎn)生的熱量（2）電熱絲R1的阻值（3）

8、電烘箱在低溫檔時(shí)正常工作時(shí)，R2的功率思路導(dǎo)引：（1）利用公式P=是否可以分析電路圖中低溫檔和高溫檔的電路圖。（2）能否正確的選擇出公式進(jìn)行計(jì)算。格式：解：（1）高溫檔時(shí)，只R1接入電路，由機(jī)器銘牌可知，電流為5A，電壓為220V，則Q=W=UI高t=220V×5A×60s=66000J；（2）高溫檔時(shí)，由歐姆定律得：R1= =44；（3）低溫檔時(shí)，兩電阻為串聯(lián)，低溫檔總功率：P=UI低=220V×2A=440W，R1的功率P1=I低2R=（2A）2×44=176W；所以P2=P-P1=440W-176W=264W拓寬延伸：如圖是小林家里電熱水器的工作原

9、理圖，兩根加熱管電阻相同電熱水器功率有高、中、低三檔當(dāng)S1斷開，S2接b時(shí)，其功率為低檔，大小為1000W（1）請(qǐng)指出電熱水器的高、中檔功率分別是多少瓦（不必寫出推導(dǎo)過程）（2）小林選用某功率檔加熱水箱里的50L水，水溫升高40用了40min，求此過程電熱水器的效率。水的比熱容c=4.2×103J/（kg·） 【點(diǎn)撥】（1）當(dāng)S1斷開，S2接b時(shí)，兩加熱管電阻串聯(lián)；當(dāng)S1閉合，S2接a時(shí)，加熱管電阻并聯(lián)；當(dāng)S1閉合，S2接b時(shí)，電路為一根加熱管電阻的簡單電路；根據(jù)電阻的串并和P=求出電熱水器的高、中檔功率；（2）知道水的體積，根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量，根據(jù)Q吸=cmt求出水

10、吸收的熱量，根據(jù)W=Q吸=Pt求出不計(jì)熱量損失時(shí)的加熱功率然后確定加熱檔位，再根據(jù)W=Pt求出消耗的電能，利用= ×100%求出過程電熱水器的效率?！咀灾鹘獯稹繗w納總結(jié)：在分析用電器的多檔位問題時(shí)，主要明確，高溫檔是功率最大，低溫檔時(shí)功率最小，但用電器無論是處于高溫檔還是低溫檔，用電器接入電路的電壓是一定的，故將分析檔位問題轉(zhuǎn)化為分析電阻問題再結(jié)合歐姆定律、電功率的有關(guān)計(jì)算公式展開分析，得出答案知識(shí)點(diǎn)四：利用焦耳定律解釋生活現(xiàn)象活動(dòng)1：出示課件，展示問題，讓學(xué)生交流、討論闡明每一個(gè)小組的解題思路。典例2：小明家搞裝修，為了美觀，想把所有電線都埋藏在墻壁里（俗稱走暗線）小明在查閱有關(guān)資

11、料時(shí)了解到：埋藏在墻壁里的電線，要整條鋪設(shè)，不能在墻壁里中途接駁請(qǐng)你運(yùn)用電學(xué)的相關(guān)知識(shí)解釋其道理（提示：導(dǎo)線接駁處的電阻增大）思路：由焦耳定律知道，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方、電阻大小和通電時(shí)間成正比導(dǎo)線接駁處與其他導(dǎo)線串聯(lián)在電路中，通電時(shí)間是相同的，而導(dǎo)線接駁處電阻比較大，由焦耳定律可知電阻大的產(chǎn)生的熱量越多，據(jù)此分析。解答：在家庭電路中，導(dǎo)線接駁處因接觸不良，該處的電阻較大，因?yàn)閷?dǎo)線接駁處與其他導(dǎo)線串聯(lián)在電路中，所以通過的電流相等、通電時(shí)間相等，由公式Q=I2Rt可知接駁處產(chǎn)生的熱量較多，往往比別處更容易發(fā)熱，甚至引起火災(zāi)。歸納總結(jié)：利用焦耳定律來解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象時(shí)，首先從題意

12、中獲取信息，找出題意中的變量和定量，結(jié)合公式Q=I2Rt展開分析。三、板書設(shè)計(jì)焦耳定律四、教學(xué)反思焦耳定律是電功率知識(shí)的一個(gè)升華，對(duì)電學(xué)內(nèi)容起著承上啟下的作用。授課過程中我從學(xué)生生活中熟悉的用電器入手，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電和熱的關(guān)系，自然的導(dǎo)出電流的熱效應(yīng)，然后通過通電相同時(shí)間，白熾燈和電風(fēng)扇的發(fā)熱程度不同，讓學(xué)生猜想電流產(chǎn)生熱量的影響因素，進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)說明電熱與電阻、電流、通電時(shí)間都有關(guān)系（實(shí)驗(yàn)中很好地運(yùn)用了控制變量和轉(zhuǎn)換的研究方法），最后指出焦耳經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)才于1840年得到精確的結(jié)果焦耳定律，同時(shí)為了使學(xué)生加深對(duì)焦耳定律的認(rèn)識(shí)，又從電能轉(zhuǎn)化和歐姆定律推出了公式Q=I2Rt，這時(shí)啟發(fā)學(xué)生從實(shí)

13、驗(yàn)和理論兩方面來學(xué)習(xí)、研究物理問題也有一定的作用。本節(jié)課是焦耳定律內(nèi)容的延伸，故在授課的過程中我采用利用焦耳定律來解決生活中的實(shí)際問題導(dǎo)入新課，讓學(xué)生領(lǐng)悟出生活中的物理知識(shí)。然后切入主題。從電路的多檔位問題應(yīng)用入手，在處理綜合計(jì)算問題時(shí)，我首先出示例題，讓學(xué)生在思維與思維的碰撞中得出解答問題的思路。總結(jié)出解答問題的方法技巧。為了使學(xué)生對(duì)知識(shí)應(yīng)用自如，我還設(shè)置了拓寬延伸的試題，讓學(xué)生在利用焦耳定律的同時(shí)，體會(huì)到生活中的物理。由于這節(jié)內(nèi)容的是一個(gè)難點(diǎn)，導(dǎo)致在處理例題的計(jì)算時(shí)，不能夠全面的照顧到每一位同學(xué)，使得有些同學(xué)還存在一知半解的狀況，希望在以后的教學(xué)中注意這一方面。同步練習(xí)：1.將規(guī)格都是“2

14、20V100W”的一臺(tái)電風(fēng)扇、一臺(tái)電視機(jī)和一把電烙鐵分別接入家庭電路中，通電時(shí)間相同，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A.三個(gè)電器產(chǎn)生的熱量一樣多B.電流通過三個(gè)電器做功一樣多C.三個(gè)電器消耗的電能一樣多D.電烙鐵產(chǎn)生的熱量最多答案：A2.陳師傅在檢修一只1000W的電爐時(shí)，發(fā)現(xiàn)電爐絲斷了一小截，他用一段較細(xì)一些但由同種材料制成的電爐絲將殘缺部分補(bǔ)接至原長，這樣再接入原電路中時(shí)，其實(shí)際發(fā)熱功率將()A.小于1000WB.等于1000WC.大于1000W D.無法判斷答案：A3.當(dāng)溫度下降到很低時(shí)，部分導(dǎo)體電阻會(huì)突然消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象，假如白熾燈燈絲、電動(dòng)機(jī)內(nèi)線圈、電飯鍋的發(fā)熱板、電熨斗發(fā)熱電阻

15、都是用超導(dǎo)材料制作的，則通電后下列說法正確的是()A.燈仍發(fā)光B.電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)且效率比原來更高C.電飯鍋仍能煮飯D.電熨斗仍能熨衣服答案：B4.關(guān)于電熱和電熱器有以下幾種說法，正確的是()A.電熱只有積極作用而無消極作用B.電熱器的電阻越大，電流通過它時(shí)產(chǎn)生的熱量就越多C.電爐、電烤箱、電吹風(fēng)、電熨斗、電風(fēng)扇等都是電熱器D.500W的電熱器連續(xù)正常工作2h就消耗 1kW·h 的電能答案：D5.下圖是探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，通電一段時(shí)間后，右側(cè)U形管中液面高度差比左側(cè)的大。下列說法正確的是()A.左側(cè)容器中電阻絲的阻值比右

16、側(cè)容器中的大B.該裝置用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流大小的關(guān)系C.該裝置可以用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟電阻大小的關(guān)系D.U形管中液面高度發(fā)生變化是由U形管中液體的熱脹冷縮造成的答案：C6.小明家新買了一個(gè)規(guī)格為800W的電熱水壺，他經(jīng)過幾次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，晚飯后燒開一壺水總比早晨燒開一壺水所用的時(shí)間長，你認(rèn)為主要原因是()A.晚間大氣壓升高，水的沸點(diǎn)升高，需要的熱量比早晨多B.晚間電熱水壺兩端的電壓低于早晨電熱水壺兩端的電壓C.晚間水蒸發(fā)更快，帶走更多的熱量D.晚間環(huán)境溫度比早晨的溫度低答案：B7.電爐中的電阻絲通電一段時(shí)間后變得很燙，而連接的導(dǎo)線卻不怎么熱，主要原因是()A.通過導(dǎo)線的

17、電流小于通過電阻絲的電流B.導(dǎo)線的絕熱皮隔熱C.導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電阻絲的電阻D.導(dǎo)線散熱比電阻絲快答案：C8.甲、乙兩只電爐標(biāo)有“220V500W”和“220V1000W”字樣，把它們串聯(lián)在220V的電路中。在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量較多的是，將它們并聯(lián)在電路中，產(chǎn)生熱量較多的是(選填“甲”或“乙”)。串聯(lián)時(shí)甲電爐消耗的電功率與并聯(lián)時(shí)甲電爐消耗的電功率的比值為。 答案：甲乙0.449.某同學(xué)猜想電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間有關(guān)。為了探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流是否有關(guān)，所用的實(shí)驗(yàn)器材有:電壓為6V的電源、電流表、滑動(dòng)變阻器、停表、開關(guān)各一個(gè)，與U形管相連的塑料盒一個(gè)(盒

18、內(nèi)密封著空氣，盒內(nèi)電阻絲的阻值為10)，導(dǎo)線若干。(1)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的電路連接完整。(2)閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移到(選填“a”或“b”)端。 (3)該實(shí)驗(yàn)是通過來反映電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量多少的。 (4)該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將三次實(shí)驗(yàn)的通電時(shí)間均設(shè)定為15s，三次實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)的電流分別為I1、I2、I3，則該同學(xué)進(jìn)行第一次實(shí)驗(yàn)的操作是閉合開關(guān)，   。 答案：(1)如圖所示(2)a(3)U形管液面的高度差(4)調(diào)節(jié)滑片,使電流表的示數(shù)為I1,斷開開關(guān),冷卻適當(dāng)時(shí)間,然后通電15 s,觀察U形管的液面高度差,并記錄10.電吹風(fēng)是現(xiàn)