《六、電流和熱效應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)(湖南省省級(jí)優(yōu)課)-物理教案

藍(lán)山縣物理教研活動(dòng)資料—教學(xué)設(shè)計(jì)（2018年5月）主持、制作、任教、交流：藍(lán)山二中蔣榮軍教學(xué)課題：第六節(jié)電流的熱效應(yīng)任課教師：蔣榮軍教材分析《電流的熱效應(yīng)》選自于高中物理人教版選修1-1第一章《電場電流》第6課《電流的熱效應(yīng)》。本課是為選修文科學(xué)生學(xué)習(xí)使用，內(nèi)容難度不大。本課從生活中電流通過用電器發(fā)熱入手，介紹電流的熱效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生猜測電熱的多少與哪些因素有關(guān)，從而迅速地切入正題用實(shí)驗(yàn)的方法研究電熱與電流、電阻和時(shí)間的關(guān)系。這樣體現(xiàn)了物理知識(shí)“從生活中來”的指導(dǎo)思想,也體現(xiàn)了運(yùn)用控制變量法物理研究問題的方法。之后引入焦耳定律，進(jìn)行第二部分教學(xué)，再講白熾燈也是電流熱效應(yīng)工作，最后歸于節(jié)約能源，進(jìn)行正確良好生活教育，讓知識(shí)服務(wù)于人民。在本課中巧妙地啟發(fā)學(xué)生的思維,精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)視頻，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶骄糠椒ǎ己玫姆治鲞^程都是閃光點(diǎn),是一節(jié)優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)探究課。二、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)知識(shí)與技能用實(shí)驗(yàn)探究電流通過導(dǎo)體時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能與哪些因素有關(guān)，重點(diǎn)通過實(shí)驗(yàn)研究導(dǎo)體通電時(shí)發(fā)熱與導(dǎo)體的電阻電流通電時(shí)間的關(guān)系。2、理解焦耳定律并能夠用焦耳定律解決一些實(shí)際問題。3、了解白熾燈的工作原理，了解節(jié)約電能的一些方法。過程與方法學(xué)會(huì)運(yùn)用控制變量法研究導(dǎo)體通電時(shí)發(fā)熱與導(dǎo)體的電阻、電流、通電時(shí)間的關(guān)系。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀通過對(duì)本節(jié)的學(xué)習(xí)，充分了解電流的熱效應(yīng)，體會(huì)電能的廣泛運(yùn)用，并養(yǎng)成良好的節(jié)能習(xí)慣。三、教學(xué)重點(diǎn)設(shè)焦耳定律的理解四、教學(xué)難點(diǎn)設(shè)計(jì)如何探究導(dǎo)體通電時(shí)發(fā)熱與導(dǎo)體的電阻、電流、通電時(shí)間的關(guān)系五、教學(xué)用具設(shè)計(jì)焦耳定律演示器，電流表，學(xué)生電源，導(dǎo)線，多媒體教室，教學(xué)課件。六、教學(xué)過程設(shè)計(jì)（一）導(dǎo)入新課觀看視頻：電阻絲通電后，一會(huì)兒就熱的燙手圖片展示，電腦中的散熱器。電腦用的久了會(huì)熱的燙手，需要散熱圖片展示，熱得快電熱器通電發(fā)熱一段時(shí)間能夠?qū)⑺疅_思考：我們生活中有很多這樣的實(shí)例，這是為什么呢？小結(jié)：電流通過導(dǎo)體時(shí)，能夠使導(dǎo)體的溫度升高，電能變成內(nèi)能，這就是電流的熱效應(yīng)。導(dǎo)體通電時(shí)發(fā)熱的多少和哪些因素有關(guān)？有什么關(guān)系呢？接下來就讓我們共同走入生活中的熱效應(yīng)，去探究它們的奇妙之處。（二）新課內(nèi)容之一：電流的熱效應(yīng)猜想：電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)？電阻R②電流I③通電時(shí)間t事實(shí)上，導(dǎo)體通電時(shí)發(fā)熱的多少與哪些因素有關(guān)呢？接下來我們通過一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)來探究這個(gè)問題演示1．實(shí)驗(yàn)器材：①阻值不同的電阻絲A、B②兩瓶密封質(zhì)量完全相等的空氣箱③兩支簡易溫度計(jì)④電源⑤導(dǎo)線

2．實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法2．實(shí)驗(yàn)過程：

（1）阻值不同的電阻絲A、B分別浸在質(zhì)量完全相等的空氣箱里，兩者串聯(lián)起來，通過變阻器和開關(guān)接到電源上。

（2）測量兩簡易溫度計(jì)的初始刻度并做記錄。

（3）閉合開關(guān)，過幾分鐘后再測空氣箱的溫度并做記錄，同時(shí)記下這次通電的時(shí)間，比較兩空氣箱內(nèi)的溫度。電流相同通電時(shí)間相同，電阻大的產(chǎn)生的熱量多，電阻小的產(chǎn)生的熱量小，金屬絲產(chǎn)生的熱量跟金屬絲的阻值成正比。電阻一定，通電時(shí)間一樣，電流越大產(chǎn)生熱量越多。（三）新課內(nèi)容之二：焦耳定律英國物理學(xué)家焦耳通過一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電流發(fā)熱具有下述規(guī)律：

1．定義：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方、導(dǎo)體的電阻、通電時(shí)間成正比。這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律

2．公式：Q=I2Rt

Q表示熱量，用I表示電流；

R表示導(dǎo)體的電阻，t表示通電的時(shí)間3．電流產(chǎn)生熱量的其他表達(dá)式:只適用于只有電阻的電路，(電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)的情況4．單位：I—安R—?dú)Wt—秒Q—焦根據(jù)焦耳定律知道，只要有電阻存在，電路中就會(huì)產(chǎn)生熱。

根據(jù)電流的熱效應(yīng)，人們制成各種電熱器，如電熱水器、電熨斗、電熱毯等。過去安裝在電路上的保險(xiǎn)絲，也是根據(jù)電流的熱效應(yīng)設(shè)計(jì)的，它在電流過大時(shí)會(huì)因發(fā)熱而熔斷，起到保護(hù)電路的作用。我們知道，電熱器使用的時(shí)間越長，產(chǎn)生的熱越多，消耗的電能也越多。

5．電熱定義：在物理學(xué)中，把電熱器在單位時(shí)間內(nèi)消耗的電能叫做熱功率。如果一個(gè)電暖器在時(shí)間ｔ內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Ｑ，那么它的熱功率為：公式：單位：瓦Ｗ與電功率區(qū)分：電功和電熱的關(guān)系（W和Q的關(guān)系）①在電熱器電路(只有電阻的電路)中：（電能幾乎全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）W=Q（W=ＵIt）=（Q=I2Rt）②在其他電路中：（如電流通過電動(dòng)機(jī)做功時(shí)，大部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）W>Q（W=ＵIt）>（Q=I2Rt）新課內(nèi)容之三：白熾燈利用電流的熱效應(yīng)，使通電的金屬絲溫度升高，達(dá)到白熱，從而發(fā)光。這就是白熾燈泡的發(fā)光原理。

為了避免高溫下金屬絲迅速氧化這段，燈泡要抽成真空或充入惰性氣體。白熾燈的發(fā)光效率比較低，浪費(fèi)能源，逐漸被各種考?xì)怏w通電發(fā)光的燈管所代替?，F(xiàn)在，我們的生活中有各種各樣的電燈。電燈的出現(xiàn)，改變了人類日出而作、日落而息的生活習(xí)慣。電燈不僅延長了人們的工作時(shí)間，而且使舞臺(tái)光輝奪目、城市夜景絢爛炫目。思考與討論：節(jié)約用電途徑閱讀以下文章。

新華網(wǎng)江蘇頻道南京1月13日電2004年，南京市缺電的狀況將有可能由去年的季節(jié)性缺電變?yōu)槿晷匀彪姟Ｆ渲邢募救齻€(gè)月份將是用電高峰。電力專家指出，普通市民也應(yīng)掌握科學(xué)的用電方式，緩解目前電力緊張的壓力。用電如此緊張，我們?cè)撛鯓庸?jié)約用電呢？家電不要待機(jī)

現(xiàn)在的家用電器大多有待機(jī)功能，每一臺(tái)電器設(shè)備在待機(jī)狀態(tài)下耗電3-10瓦不等。電視、音響、電腦以及其他多種家用電器，在電源開關(guān)未關(guān)閉的情況下，它們的紅外線接受電路、控制電路處于工作狀態(tài)，仍在耗電。因此，市民盡量不要使家電處于長時(shí)間待機(jī)狀態(tài)，家電不用時(shí)要徹底斷開電源。換用節(jié)能燈

現(xiàn)在的家庭都安裝了漂亮的吊燈，有的吊燈要十幾個(gè)白熾燈泡。如果把白熾燈改成怒色調(diào)的節(jié)能燈，在同樣的亮度下用電量可以減少很多。

······

查一查家中的各種電器，你發(fā)現(xiàn)家里的哪些方面存在浪費(fèi)電的現(xiàn)象？

你家有哪些可行的節(jié)約用電的途徑？（五）課堂小結(jié)1．與導(dǎo)體通電時(shí)發(fā)熱有關(guān)的因素

電阻、電流、通電時(shí)間

2．焦耳定律Ｑ=I2Rt

3．熱功率Ｐ＝Ｑ/t=I2R

4．熱功率與電功率的區(qū)別

W=Q（W=ＵIt）=（Q=I2Rt）

W>Q（W=ＵIt）>（Q=I2Rt）

5．電流熱效應(yīng)的應(yīng)用

白熾燈、電動(dòng)機(jī)、電熱水器、電飯鍋、電熨斗等等。（六）課堂練習(xí)練習(xí)1：（1．）電流I通過一端電阻為R的電路在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱Q=_________,這就是焦耳定律．

（2）．在物理學(xué)中,把_______在單位時(shí)間消耗的電能叫做熱功率．

（3）．如果一個(gè)電暖氣在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q,那么,它的熱功率P=______=_______．練習(xí)２：簡述白熾燈的發(fā)光原理。利用電流的熱效應(yīng)，使通電的金屬絲溫度升高，達(dá)到白熱，從而發(fā)光。這就是白熾燈泡的發(fā)光原理。

為了避免高溫下金屬絲迅速氧化這段，燈泡要抽成真空或充入惰性氣體。練習(xí)３：某電熱器電阻絲的電阻是2歐，當(dāng)1安的電流通過時(shí)，1分鐘產(chǎn)生的熱量是多少焦？【解析】由于Ｑ=I2Rt

則Ｑ=(1A)2×2Ω×60S

=120Ｊ答：1分鐘產(chǎn)生的熱量是120J。練習(xí)４：一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈兩端的電壓為380伏，線圈的電阻為2歐,線圈中的電流為10安,若這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作1秒鐘，求：（1）消耗的電能W

（2）產(chǎn)生的熱量Q。已知：電動(dòng)機(jī)U=380VI=10A