18.4《焦耳定律》教學(xué)設(shè)計-2024-2025學(xué)年人教版九年級物理下冊

第頁第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律【方式一】多媒體展示圖片：用電器.師：這些用電器通電后都有一個共同的現(xiàn)象，想一想是什么？生：發(fā)熱.師：對！這些熱量都是通過電能得來的，電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng).本節(jié)我們來學(xué)習(xí)有關(guān)電熱的知識.【方式二】師：我們家里都有電飯鍋、電熨斗，你們有沒有發(fā)現(xiàn)這樣一個問題，連接它們的電線與它們是串聯(lián)的，也就是說，通電時，通過導(dǎo)線和用電器的電流是相同的，那為什么當(dāng)電飯鍋、電熨斗發(fā)熱、發(fā)燙時，這些電線卻不怎么熱呢？學(xué)生產(chǎn)生疑問.師：通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，我們就可以解決這些問題了.詳見本節(jié)電子資源包3.教師準(zhǔn)備：有關(guān)生活和生產(chǎn)中電熱的視頻資料、實(shí)物投影儀、焦耳定律演示器、電暖爐等.4.學(xué)生準(zhǔn)備：教材、課堂用品.5.焦耳定律是初中物理學(xué)習(xí)的重要定律之一，是能量守恒定律在電能與內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化的具體體現(xiàn)，教材在電功、電功率之后安排焦耳定律，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.教學(xué)中，做好實(shí)驗及分析實(shí)驗現(xiàn)象是關(guān)鍵.課題第4節(jié)焦耳定律授課人教學(xué)目標(biāo)知識與技能1.能通過生活實(shí)例，認(rèn)識電流的熱效應(yīng).2.理解焦耳定律，并能利用焦耳定律進(jìn)行簡單的計算.3.知道利用和防止電熱的場合和方法.過程與方法通過觀察實(shí)驗、對比、探究等方法，知道電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān).情感、態(tài)度與價值觀1.通過學(xué)習(xí)電熱的利用和防止，學(xué)會辯證地看待問題.2.通過討論和交流培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)的態(tài)度和意識.教學(xué)重點(diǎn)電流產(chǎn)生的熱量跟電阻、電流、通電時間的關(guān)系.教學(xué)難點(diǎn)理解焦耳定律.教學(xué)步驟師生活動設(shè)計意圖新課導(dǎo)入多媒體展示圖片：電烤箱、電熨斗、電飯鍋等.師：這些用電器通電后都有一個共同的現(xiàn)象，想一想是什么？生：發(fā)熱.師：生活中，還有哪些用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生？舉例說明.創(chuàng)造課堂情景，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲新課教學(xué)教師板書課題并展示教學(xué)目標(biāo)一、電流的熱效應(yīng)【教師提問】電烤箱、電熨斗、電飯鍋等用電器通電后都會發(fā)熱，這些熱量從哪里來？【知識歸納】電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng).【教師板書】電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng).【設(shè)疑】電爐絲通過導(dǎo)線接到電路里，電爐絲和導(dǎo)線中通過的電流大小相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？【提出問題】電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量可能跟什么因素有關(guān)？【猜想與假設(shè)】可能與電流、電阻和通電時間有關(guān)【設(shè)計實(shí)驗】展示課本P99圖18.4-2實(shí)驗裝置并討論：1.當(dāng)大家猜想電熱與多個因素有關(guān)時，應(yīng)該用什么方法去研究？2.實(shí)驗時怎樣反映和比較電流產(chǎn)生的熱量的多少？（提示：左右兩透明密閉容器中裝有等質(zhì)量的空氣）【教師引導(dǎo)學(xué)生回答】1.控制變量法.2.通過U形管兩側(cè)液面高度差反映產(chǎn)生熱量的多少（轉(zhuǎn)換法）【進(jìn)行實(shí)驗】（一）研究電熱與電阻大小的關(guān)系【演示實(shí)驗】為研究電熱與電阻的關(guān)系，需保證電流和通電時間相等，引導(dǎo)同學(xué)們設(shè)計出實(shí)驗電路，老師用焦耳定律演示器演示實(shí)驗，通過容器中空氣的熱膨脹（溫度變化）程度，觀察U形管中液面高度的變化.【教師引導(dǎo)學(xué)生思考】哪段液柱上升得快？在相等時間內(nèi)，哪根電阻絲消耗的電能多？哪根電阻絲產(chǎn)生的熱量多？在通電時間和電流都相同的情況下，電阻絲產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)？【分析論證】在電流和通電時間相同時，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多.（二）研究電熱與電流大小的關(guān)系【演示實(shí)驗】為研究電熱與電流的關(guān)系，需保證電阻和通電時間相等，引導(dǎo)同學(xué)們設(shè)計出實(shí)驗電路，老師用焦耳定律演示器演示實(shí)驗，通過容器中空氣的熱膨脹（溫度變化）程度，觀察U形管中液面高度的變化【分析論證】在電阻和通電時間相同時，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多.（三）研究電熱與通電時間的關(guān)系【演示實(shí)驗】為研究電熱與通電時間的關(guān)系，需保證電阻和電流相等，用焦耳定律演示器演示實(shí)驗，通過容器中空氣的熱膨脹（溫度變化）程度，觀察U形管中液面高度的變化【分析論證】在電阻和電流相同時，通電時間越長，產(chǎn)生的熱量越多.【得出結(jié)論】電流通過電阻產(chǎn)生熱量的多少與電流、電阻和通電時間都有關(guān)，電流越大、電阻越大、通電時間越長，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多.二、焦耳定律【教師提出要求】在實(shí)驗的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P100“焦耳定律”內(nèi)容.推導(dǎo)出焦耳定律的公式【教師PPT展示小結(jié)】【教師板書】eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(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：Q＝I2Rt))【釋疑】利用焦耳定律解釋：電爐絲通過導(dǎo)線接到電路中，導(dǎo)線和電爐絲串聯(lián)，電爐絲熱得發(fā)紅而導(dǎo)線并不很熱的原因.【教師PPT展示】純電阻電路和非純電阻電路中電能和電熱的關(guān)系.【例題】一根60Ω的電阻絲接在36V的電源兩端，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？解：先利用歐姆定律計算出通過電阻絲的電流：I＝eq\f(U,R)＝eq\f(36V,60Ω)＝0.6A再用焦耳定律公式計算電流產(chǎn)生的熱量：Q＝I2Rt＝（0.6A）2×60Ω×5×60s＝6480J三、電熱的利用和防止【教師提出要求】指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P101“電熱的利用和防止”內(nèi)容，討論：生活中，對我們有用的電熱有哪些？對我們有害的電熱有哪些？讓學(xué)生說說防止電熱危害的方法.【教師總結(jié)】1.電熱的利用（1）電熱器：把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置.（2）電熱器的原理：利用電流的熱效應(yīng).2.電熱的防止（1）電熱的危害：輕則用電器燒壞；重則引發(fā)火災(zāi).（2）防止措施：設(shè)法減少產(chǎn)生的熱量；設(shè)法散熱.【教師板書】eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(電熱的利用：電熱器（把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置，原理是電流的熱效應(yīng)）,防止電熱的危害))培養(yǎng)學(xué)生合理猜想的能力培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)驗、總結(jié)實(shí)驗、描述實(shí)驗結(jié)論的能力培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力課堂小結(jié)課堂檢測1、將規(guī)格都是“220V100W”的一臺電風(fēng)扇和一床電熱毯，接入家庭電路中，通電時間相同，下列說法正確的是（）A.電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量多B.電熱毯產(chǎn)生的熱量多C.二者產(chǎn)生的熱量一樣多

D.無法比較二者產(chǎn)生的熱量【解析】①接在家庭電路中，電壓U=220V，二個用電器的實(shí)際功率：P實(shí)=P額=100W相同；②電風(fēng)扇工作時，主要把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生的熱量很??；電熱毯工作時電熱絲把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以產(chǎn)生熱量最多的是電熱毯。故選B。2、某電動機(jī)上標(biāo)有“220V2A”，它的線圈電阻為5?，當(dāng)它正常工作1min后，消耗的電能為多少？線圈中產(chǎn)生的熱量為多少？如沒有其他能量的損失，則得到多少的機(jī)械能？【解析】消耗的電能為:W總=UIt=220V×2A×60s=26400J線圈中產(chǎn)生的熱量為：Q=I2Rt=(2A)2×5?×60s=120J得到的機(jī)械能為：W機(jī)=W總－Q=26400J－120J=25200J3、電流具有熱效應(yīng)，學(xué)習(xí)了電流的熱效應(yīng)后，關(guān)于電熱的下列幾個說法錯誤的是（）A．電熱會燒毀電器元件，引發(fā)火災(zāi)，有百害而無一利B．電流通過任何用電器都或多或少地會產(chǎn)生熱量C．因為電流過大產(chǎn)生電熱而燒壞局部電路，可用于整體電路的保護(hù)D．為防止電熱帶來的危害，要盡量減少電熱的產(chǎn)生并考慮如何加快散熱【解析】A.電流的熱效應(yīng)有不利的因素，如電熱會燒毀電器元器件，引發(fā)火災(zāi)。但在我們生活中和許多產(chǎn)業(yè)中都要用到電熱．如家里的電飯鍋、電熨斗，養(yǎng)雞場的電熱孵化器等都是利用電熱的，故選項A錯誤；B.任何用電器中都有導(dǎo)線，導(dǎo)線都有電阻，當(dāng)電流經(jīng)過電阻時，就會產(chǎn)生熱量，所以選項B的說法是正確的；C.保險絲是用電阻率大而熔點(diǎn)低的材料制成的，當(dāng)電流過大時，它由于溫度升高而熔斷，切斷電路，起保護(hù)作用，所以選項C正確；D.為防止電熱帶來的危害，要盡量減少電熱的產(chǎn)生并考慮如何加快散熱，目的是為了防止由于溫度過高而損壞用電器，選項D正確．故選A.4、將電能輸送到幾百千米之外的用戶，在輸電線上會有能量的損耗，這主要是由于電流的______效應(yīng)引起的。某段輸電線路的總電阻為0.5Ω，輸送電流為100A，【解析】每輸電1min，這段線路便會損耗______J的電能。由于輸電線有電阻，電流通過導(dǎo)體一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，造成電能的損耗，這種現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)。根據(jù)焦耳定律可得，這段電路損耗的電能為Q=I2Rt=（100A）2×0.5?×1×60s=3×105J；5．如圖是探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面的高度的變化反應(yīng)密閉空氣溫度的變化，下列說法正確的是（）A．該實(shí)驗裝置是為了探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系B．將左邊容器中的電阻絲換成10Ω的電阻絲后，就可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系C．通電一段時間后，左側(cè)U形管中液面的高度差比右側(cè)的大D．該實(shí)驗裝置是利用U形管中液體的熱脹冷縮來反映電阻絲放出熱量的多少的【解析】A．圖中容器中的電阻阻值相同，通過兩個電阻的電流不同，所以該實(shí)驗裝置是為了探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，故A錯誤；B．將左邊容器中的電阻絲換成10Ω的電阻絲后，則兩個容器中的電阻阻值不同，通過兩個電阻的電流也不同，所以不能探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，故B錯誤；C．圖中容器中的電阻阻值相同，通過左邊容器中電阻的電流大于通過右邊容器中電阻的電流，由Q=I2Rt可知，通電一段時間后，左邊容器中電阻產(chǎn)生的熱量大于右邊容器中電阻產(chǎn)生的熱量，所以左側(cè)U形管中液面的高度差比右側(cè)的大，故C正確；D．該實(shí)驗裝置中U形管中液體的的高度差反映電阻絲放出熱量的多少的，故D錯誤。故選C。課