2023學年度 焦耳定律教學設計

逸夫中學電子備課本年級九年級學科物理姓名郭榮2022-2022學年第一學期

九

年級

物理

科教學設計課題焦耳定律課時1課時主備教師郭榮研討時間執(zhí)行教師郭榮上課時間教學目標知識與技能：1．能通過實例，認識電流的熱效應。

2．能在實驗的基礎上得出電熱的大小與電流、電阻和通電時間有關，知道焦耳定律。

3．會用焦耳定律進行計算，會利用焦耳定律解釋生活中電熱利用與防治。過程與方法：體驗科學探究過程，了解控制變量的物理方法，提高實驗探究能力和思維能力。情感態(tài)度價值觀：會解釋生活中一些電熱現(xiàn)象，通過學習電熱的利用與防止，學會辯證地看待問題。教學重點通過實驗研究電熱與電流、電阻和通電時間的關系，并確定研究方法及實驗操作中各個環(huán)節(jié)應注意的問題。教學難點對焦耳定律的理解及焦耳定律在實際生活中的應用。教具使用多媒體教法選擇多媒體教學法講授法教學過程教師活動學生活動個性思考創(chuàng)設情景

引入新課

（3分鐘）

電流在電路中做功，可以將電能轉化為其它形式的能，如電動機、電燈發(fā)光、電視機工作……。

當這些用電器工作一段時間后，我們觸摸它們的有關部位，會有什么感覺？這是什么原因？

聯(lián)系實際，引入新課。

新課教學（28分鐘）

電流的熱效應

投影：電飯鍋、取暖器、油燈、電爐絲、電鉻鐵……

這些用電器工作時有什么共同特點？

導線和電爐絲串聯(lián)，為什么電爐絲熱得發(fā)紅而導線并不很熱？說明什么？一，提出問題

電流通過導體時產生熱量的多少跟什么因素有關？

二、猜想與假設

提示：電熱是電流通過電阻時產生的熱量，電路中有電壓不一定有電流，所以電壓對電流通過電阻產生熱量的多少沒有影響。（排除電壓這個物理量）

電流通過導體產生熱量的多少與________________有關。

你能結合實例說出這三個因素對電熱的影響嗎？

三、設計實驗

要研究電流通過電阻產生熱量與電阻的關系，如何設計實驗？如何比較產生熱量的多少？

四、進行實驗

展示實驗裝置1

觀察本實驗裝置，思考：

1．本裝置可以用于研究電熱與哪個因素的關系？

2．兩電阻為什么要串聯(lián)？

3．如何比較電流通過電阻放出熱量？

4．設計實驗數(shù)據(jù)記錄表格

電路接通，進行實驗，觀察U形管中液柱的上升情況，把實驗結果填入表格中。

分析實驗數(shù)據(jù)，可以得到什么結論？

展示裝置2

1．本裝置可以用于研究電熱與哪個因素的關系？

2．右邊電阻絲上為什么要再并聯(lián)一根電阻絲？

3．如何比較電流通過電阻放出熱量？

4．設計實驗數(shù)據(jù)記錄表格

電路接通，進行實驗，觀察U形管中液柱的上升情況，把實驗結果填入表格中。

分析實驗數(shù)據(jù)，可以得到什么結論？

對于某一個電阻，在電流一定時，通電時間越長，電流通過電阻產生熱量越多。這個結論可以通過剛才的實驗中看出來，某一根電阻絲通電時間越長，液柱上升越高，說明放出熱量越多。

五、分析論證，得出結論

對以上兩個實驗進行總結，電流通過電阻產生熱量多少與電流、電阻和通電時間。

焦耳定律

介紹科學家焦耳。

英國科學家做了大量實驗于1840年最先精確地確定了電流產生的熱量跟電流、電阻和通電時間的關系，即焦耳定律。

電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟電阻成正比，跟通電時間成正比。

如果熱量用Q表示，電流用I表示，電阻用R表示，時間用t表示，則焦耳定律為Q=I2Rt。

例題：一電熱水器電阻絲的阻值為48．4Ω，正常工作時的電流為4．55A，工作10min放出的熱量為多少J？

練習：一取暖器接在家庭電路中，正常工作時的電流為6．8A，工作10min放出的熱量是多少？

了解焦耳在電熱上的成就電功與電熱

上題中已知電壓、電流和通電時間，可以計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系呢？

通過計算我們發(fā)現(xiàn)電流做功與產生的電熱是相等，那么用電器在工作時，電功與電熱間有什么關系呢？

當電流做的功全部轉化為內能時：

由于W=UIt，U=IR

Q=W=I2Rt

電吹風工作時，消耗了1000J的電能，電流在電阻線上產生熱量等于1000J嗎？

電功與電熱的聯(lián)系與區(qū)別

1．純電阻電路中W=Q

2．非純電阻電路中W>Q

電熱Q=I2Rt

其它形式的能W?Q

利用焦耳定律解釋現(xiàn)象

討論：電爐通過導線接到電路中，導線和電爐絲串聯(lián)，為什么電爐絲熱得發(fā)紅而導線并不很熱？

想想議議：額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內產生的熱量越多?？墒前凑战苟?，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事？。利用控制變量的方法來分析問題。通過辨析加強對焦耳定律的理解。

電熱的利用和防止

展示常見一些用電器（電熨斗、電視機散熱孔、取暖器、電飯鍋、電腦主板風扇、筆記本散熱孔、電動機外殼……），給這些用電器進行分類，哪些是利用電熱、哪些是防止電熱造成危害的。

電熱在實際中有利用也有防止的。我們要利用辯證的態(tài)度來對待電熱。

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：電視機散熱孔、電腦主板風扇、筆記本散熱孔、電動機外殼等總結（5分鐘）

回憶本節(jié)課內容

1．電流的熱效應與哪些因素有關？

2．焦耳定律

3．電功與電熱的關系

4．電熱的利用防止學生回答:感覺發(fā)熱。電流通過導體時會將電能轉化成內能。學生回答:這些用電器將電能全部轉化為內能。學生提出猜想:1電阻2電流3通電時間學生小組合作討論。學生討論：

實驗時要控制電路中的電流相等，改變電阻，比較在相同時間內放出熱量的多少。

可以通過加熱相同物體，比較物體吸熱升溫的多少

學生觀察實驗裝置討論得出：

1．本裝置研究電熱與電阻的關系。

2．電阻串聯(lián)，可以使流過兩根電阻絲的電流和通電時間相同。

3．通過左右兩管液面的高度差來比較，液柱上升的越高，放出熱量越多。學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，得出結論：在電阻和通電時間相同時，電流越大，電流通過電阻產生的熱量越多。

學生總結以上兩個實驗：

電流通過電阻產生熱量的多少與電流、電阻和通電時間都有關，電流越大、電阻越大、通電時間越長，電流通過電阻產生熱量越多。

學生了解焦耳定律的內容，記住公式。

學生快速的計算本題中的電熱。

Q=I2Rt=（4．55A）2×48．4Ω×600s=6×105J

學生結合歐姆定律進行計算

Q=I2Rt=（6．8A）2×32．3Ω×600s=9×105J

學生計算電流做的電功（電能）

W=UIt=220V×6．8A×600s=9×105J

學生討論：

在前面的計算過程中利用了歐姆定律，它只能用在純電阻電路中，用電器工作時把電能全部轉化為內能。

不是的，電吹風工作時把電能轉化為內能，還有一部分轉化為動能。它不是一個純電阻。電功大于電熱。學生討論：

電線與電爐絲串聯(lián)，電流相等，根據(jù)焦耳定律，導線的電阻比電爐絲小的多，相同時間內放出熱量也少。學生討論

這兩種情況下有不同的變量，前者是在電壓一定時，電阻越小，電流越大，電熱與電流是平方的關系，所以電流對電熱影響較大。后者的前提是在電流一定時，電阻越大，電熱越多

創(chuàng)造課堂情景，激發(fā)學生的興趣和求知欲。

培養(yǎng)學生總結問題的能力。

由生活現(xiàn)象培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題并提出問題的能力。

培養(yǎng)學生合理猜想，并分析猜想的合理性。學會排除不合理猜想。

培養(yǎng)學生利用控制變量的方法來設計實驗。

通過分析實驗裝置的合理性來培養(yǎng)學生的設計實驗的能力。

培養(yǎng)學生利用轉換的方法把不易觀察的量轉換為易觀察的現(xiàn)象。

學會設計實驗數(shù)據(jù)記錄表格

利用焦耳定律進行簡單計算，培養(yǎng)學生利用公式解決實際問題的能力，進一步熟悉公式。

培養(yǎng)學生利用物理知識解決實際問題的能力。

加強知識的聯(lián)系，培養(yǎng)學生系統(tǒng)學習的能力。

培養(yǎng)利用物理知識解決實際問題能力。

培養(yǎng)學生合作學習的能力、團隊精神和交往能力。

培養(yǎng)學生知識應用能力，合作學習的能力、團隊精神和交往能力。

利用分類的方法來培養(yǎng)學生利用辯證的態(tài)度來看待問題梳理本節(jié)課知識內容，學生根據(jù)問題逐個回憶本節(jié)課的內容，形成一個知識體系。板書設計焦耳定律1電流的熱效應。2探究影響電熱的因素。3焦耳定律。4電熱的利