《科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)》教學(xué)設(shè)計

《科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)》教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)-知道電流的熱效應(yīng)，能舉例說明哪些電器是利用電流熱效應(yīng)工作的。-理解焦耳定律的內(nèi)容、公式，能運(yùn)用焦耳定律進(jìn)行簡單的計算。-了解電熱的利用和防止。2.能力目標(biāo)-通過探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)的實驗，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實驗操作能力、分析歸納能力和邏輯思維能力。-通過對焦耳定律公式的推導(dǎo)和應(yīng)用，提高學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。3.情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)-激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)科的興趣，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的科學(xué)精神。-讓學(xué)生體會物理知識與生活的緊密聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活實際的意識。二、學(xué)情分析1.已有知識基礎(chǔ)-學(xué)生在之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了電流、電壓、電阻等電學(xué)基本概念，以及歐姆定律等相關(guān)知識，這為學(xué)習(xí)電流的熱效應(yīng)和焦耳定律奠定了基礎(chǔ)。2.學(xué)習(xí)能力-九年級的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的實驗探究能力和邏輯思維能力，但在設(shè)計實驗方案、控制變量以及對實驗結(jié)果進(jìn)行深入分析等方面還需要進(jìn)一步的引導(dǎo)和鍛煉。3.興趣愛好-這個年齡段的學(xué)生對生活中的電器設(shè)備比較感興趣，如電暖器、電爐等，利用他們對這些電器的好奇心，可以更好地引導(dǎo)他們學(xué)習(xí)電流的熱效應(yīng)。4.學(xué)習(xí)風(fēng)格-大部分學(xué)生比較喜歡直觀、形象的教學(xué)方式，通過實驗演示和生活實例能更好地幫助他們理解抽象的物理概念。三、教學(xué)重難點1.教學(xué)重點-焦耳定律的內(nèi)容、公式及其應(yīng)用。-探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)的實驗。2.教學(xué)難點-理解焦耳定律公式中各物理量之間的關(guān)系，并能正確運(yùn)用公式進(jìn)行計算。-在探究實驗中，如何控制變量并對實驗結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和歸納。四、教學(xué)方法講授法、實驗探究法、討論法、演示法五、教學(xué)過程（一）導(dǎo)入新課同學(xué)們，我給你們講個我自己的事兒啊。有一次冬天，我在家特別冷，就把電暖器打開了。過了一會兒，我發(fā)現(xiàn)電暖器周圍特別暖和，我就好奇啊，這電暖器怎么就把周圍弄得這么暖和呢？而且我還發(fā)現(xiàn)，這電暖器用的時間長了，它自己也會變得特別燙。這時候我就想啊，這里面肯定有什么物理知識。其實啊，這就是電流的熱效應(yīng)在作怪。那今天呢，咱們就一起來探究探究電流的熱效應(yīng)到底是怎么回事兒。（二）講授新課1.電流的熱效應(yīng)概念-首先呢，我給大家舉幾個例子。像咱們家里的電熱水器、電烙鐵還有電爐，這些電器在工作的時候都會發(fā)熱。這種電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象就叫做電流的熱效應(yīng)。-我再問大家一個問題，你們還能想到生活中哪些電器是利用電流熱效應(yīng)工作的呢？（讓學(xué)生思考并回答，可能會提到電燈泡等）對，電燈泡也是，電流通過燈絲的時候，燈絲發(fā)熱發(fā)光，這也是電流的熱效應(yīng)。2.探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)-實驗準(zhǔn)備-我給大家展示一下今天咱們做實驗要用的器材，有電源、導(dǎo)線、滑動變阻器、電流表、電壓表、不同阻值的電阻絲（如5Ω、10Ω）、兩個相同的燒瓶（里面裝滿煤油，瓶塞上插著溫度計）等。-提出問題-那同學(xué)們想一想，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量可能和哪些因素有關(guān)呢？（讓學(xué)生進(jìn)行小組討論，然后每個小組派代表發(fā)言）有的同學(xué)可能會說和電流有關(guān)，因為我們剛才說的電暖器，電流越大好像就越熱；還有同學(xué)可能會說和電阻有關(guān)，電阻大的導(dǎo)體可能發(fā)熱就多；也有同學(xué)會想到和時間有關(guān)，電器用的時間越長，肯定產(chǎn)生的熱量就越多。大家的想法都很有道理啊。-設(shè)計實驗-那咱們怎么來驗證這些想法呢？咱們就得設(shè)計實驗。比如說，我們要探究電流產(chǎn)生的熱量和電流的關(guān)系，那我們就得控制其他因素不變，只改變電流。怎么改變電流呢？對了，可以通過滑動變阻器來改變電路中的電流。那我們把兩個阻值相同的電阻絲分別放在兩個裝滿煤油的燒瓶里，連接好電路，然后觀察在不同電流下，溫度計示數(shù)的變化，就能知道電流產(chǎn)生的熱量和電流有沒有關(guān)系了。-同樣的道理，如果要探究熱量和電阻的關(guān)系，我們就要控制電流和時間不變，改變電阻。這時候我們可以用不同阻值的電阻絲來做實驗。-如果探究熱量和時間的關(guān)系呢，就保持電流和電阻不變，觀察在不同時間內(nèi)溫度計示數(shù)的變化。-進(jìn)行實驗-現(xiàn)在呢，咱們就按照設(shè)計好的實驗方案開始做實驗。首先探究電流和熱量的關(guān)系。我把電路連接好，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讓電流表的示數(shù)為I1，然后觀察溫度計示數(shù)的變化，過一段時間記錄下溫度計的示數(shù)T1。然后我再調(diào)節(jié)滑動變阻器，讓電流表的示數(shù)變?yōu)镮2（I2>I1），再觀察溫度計示數(shù)的變化，過同樣的時間記錄下溫度計的示數(shù)T2。同學(xué)們看，當(dāng)電流增大的時候，溫度計的示數(shù)是不是上升得更快了？這說明什么呢？（讓學(xué)生回答，引導(dǎo)學(xué)生得出電流越大，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多）-接下來探究電阻和熱量的關(guān)系。我把電路中的電阻絲換成不同阻值的，保持電流和時間不變，觀察溫度計示數(shù)的變化。同學(xué)們看，電阻大的那個燒瓶里，溫度計示數(shù)上升得是不是更明顯呢？這又說明了什么呢？（讓學(xué)生回答，得出電阻越大，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多）-最后探究時間和熱量的關(guān)系。在保持電流和電阻不變的情況下，我們分別在不同的時間點觀察溫度計的示數(shù)。比如5分鐘的時候記錄一次，10分鐘的時候再記錄一次。大家看，隨著時間的增加，溫度計的示數(shù)是不是一直在上升呢？這就表明時間越長，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。-分析與歸納-好啦，咱們的實驗做完了?，F(xiàn)在大家一起回顧一下實驗結(jié)果。我們發(fā)現(xiàn)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和電流、電阻、時間都有關(guān)系。電流越大，產(chǎn)生的熱量越多；電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多；時間越長，產(chǎn)生的熱量越多。3.焦耳定律-科學(xué)家焦耳經(jīng)過大量的實驗研究，總結(jié)出了一個規(guī)律，就是焦耳定律。焦耳定律的內(nèi)容是：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，跟通電時間成正比。-那這個規(guī)律用公式怎么表示呢？Q=I2Rt（其中Q表示熱量，單位是焦耳（J）；I表示電流，單位是安培（A）；R表示電阻，單位是歐姆（Ω）；t表示時間，單位是秒（s））。-我給大家舉個例子來說明這個公式怎么用。比如說，有一個電阻為10Ω的導(dǎo)體，通過它的電流是2A，通電時間是30s，那根據(jù)焦耳定律，這個導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量是多少呢？我們就把數(shù)值代入公式，Q=I2Rt=（2A）2×10Ω×30s=1200J。大家看，是不是很簡單呢？但是在計算的時候一定要注意單位要統(tǒng)一哦。4.電熱的利用和防止-電熱的利用-在生活中，我們有很多地方是利用電熱的。就像我們前面提到的電暖器、電熱水器、電烙鐵等。電暖器就是利用電流的熱效應(yīng)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，讓我們在冬天能感受到溫暖；電熱水器能把水加熱，方便我們使用熱水；電烙鐵在焊接電路的時候，利用發(fā)熱來熔化焊錫，把電子元件連接在一起。-電熱的防止-但是電熱也有不好的地方，有時候我們得防止它。比如說，我們家里的電視機(jī)、電腦等電器，它們在工作的時候也會產(chǎn)生熱量。如果這些熱量不能及時散發(fā)出去，就會影響電器的使用壽命，甚至?xí)p壞電器。所以電視機(jī)、電腦等電器都有散熱孔，就是為了讓熱量散發(fā)出去。還有電動機(jī)，在工作的時候也會發(fā)熱，如果過熱的話就會燒壞，所以要給電動機(jī)安裝散熱裝置。（三）課堂小結(jié)1.讓學(xué)生回顧電流的熱效應(yīng)概念，就是電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象。2.再讓學(xué)生說說焦耳定律的內(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，跟通電時間成正比，公式是Q=I2Rt。3.最后回顧一下電熱的利用和防止，哪些電器是利用電熱的，哪些電器需要防止電熱產(chǎn)生的危害。（四）課堂練習(xí)1.有一個電阻為5Ω的導(dǎo)體，通過它的電流是3A，通電時間是20s，求這個導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量。（讓學(xué)生在課堂上計算，然后請一位同學(xué)到黑板上寫計算過程，其他同學(xué)進(jìn)行檢查）2.選擇題：下列電器中，主要是利用電流熱效應(yīng)工作的是（）A.電動機(jī)B.電鈴C.電暖器D.電視機(jī)（讓學(xué)生思考并回答，然后解釋每個選項）3.簡答題：請簡要說明電視機(jī)是如何防止電熱危害的。（讓學(xué)生思考并回答，鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力）（五）作業(yè)布置1.課本上的課后練習(xí)題，讓學(xué)生認(rèn)真完成，鞏固課堂所學(xué)知識。2.讓學(xué)生回家觀察家里的電器，找出一個利用電熱的電器和一個防止電熱危害的電器，然后寫一篇小短文，描述它們是如何利用或者防止電熱的，字?jǐn)?shù)不少于300字。3.思考如果焦耳定律中的某個因素突然變?yōu)榱悖ū热珉娮铻榱悖?，會對我們的生活產(chǎn)生哪些影響？下節(jié)課進(jìn)行分享。六、教學(xué)資源1.實驗器材：電源、導(dǎo)線、滑動變阻器、電流表、電壓表、不同阻值的電阻絲、裝滿煤油的燒瓶、溫度計等。2.生活實例：電暖器、電熱水器、電烙鐵、電視機(jī)、電腦、電動機(jī)等電器。七、教學(xué)評價1.形成性評價-在課堂提問環(huán)節(jié)，觀察學(xué)生的回答情況，了解學(xué)生對電流的熱效應(yīng)概念、焦耳定律等知識的掌握程度。-在實驗探究過程中，評價學(xué)生的實驗操作能力、小組合作能力以及對實驗結(jié)果的分析歸納能力。例如，看學(xué)生是否能夠正確使用實驗器材，是否能夠按照要求控制變量進(jìn)行實驗，是否能夠準(zhǔn)確記錄實驗數(shù)據(jù)并得出正確的結(jié)論。-根據(jù)課堂練習(xí)的完成情況，判斷學(xué)生對焦耳定律公式的運(yùn)用能力以及對電熱利用和防止知識的理解程度。2.終結(jié)性評價-通過課后作業(yè)和考試成績來綜合評價學(xué)生對這部分知識的掌握情況。看學(xué)生是否能夠熟練運(yùn)用焦耳定律進(jìn)行計算，是否能夠準(zhǔn)確分析生活中的電熱現(xiàn)象并提出合理的利用和防止措施。八、教學(xué)反思在這堂課的教學(xué)過程中，通過真實的生活經(jīng)歷導(dǎo)入新課，成功地引起了學(xué)生的興趣。在實驗探究環(huán)節(jié)，學(xué)生們的積極性很高，大部分學(xué)生能夠積極參與到小組討論和實驗操作中。但是也存在一些問題，比如在探究實驗中，有部分學(xué)生在