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

第頁(yè)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(gè)共同的現(xiàn)象，想一想是什么？生：發(fā)熱.師：對(duì)！這些熱量都是通過(guò)電能得來(lái)的，電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)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(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)電熱的知識(shí).【方式二】師：我們家里都有電飯鍋、電熨斗，你們有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)問(wèn)題，連接它們的電線與它們是串聯(lián)的，也就是說(shuō)，通電時(shí)，通過(guò)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(shí)，這些電線卻不怎么熱呢？學(xué)生產(chǎn)生疑問(wèn).師：通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，我們就可以解決這些問(wèn)題了.詳見(jiàn)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(yàn)及分析實(shí)驗(yàn)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(shí)與技能1.能通過(guò)生活實(shí)例，認(rèn)識(shí)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(jiǎn)單的計(jì)算.3.知道利用和防止電熱的場(chǎng)合和方法.過(guò)程與方法通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)、對(duì)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(jià)值觀1.通過(guò)學(xué)習(xí)電熱的利用和防止，學(xué)會(huì)辯證地看待問(wèn)題.2.通過(guò)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)重點(diǎn)電流產(chǎn)生的熱量跟電阻、電流、通電時(shí)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(dòng)設(shè)計(jì)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(gè)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(shuō)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(shū)課題并展示教學(xué)目標(biāo)一、電流的熱效應(yīng)【教師提問(wèn)】電烤箱、電熨斗、電飯鍋等用電器通電后都會(huì)發(fā)熱，這些熱量從哪里來(lái)？【知識(shí)歸納】電流的熱效應(yīng)：電流通過(guò)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).【教師板書(shū)】電流的熱效應(yīng)：電流通過(guò)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).【設(shè)疑】電爐絲通過(guò)導(dǎo)線接到電路里，電爐絲和導(dǎo)線中通過(guò)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(wèn)題】電流通過(guò)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(shí)間有關(guān)【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】展示課本P99圖18.4-2實(shí)驗(yàn)裝置并討論：1.當(dāng)大家猜想電熱與多個(gè)因素有關(guān)時(shí)，應(yīng)該用什么方法去研究？2.實(shí)驗(yàn)時(shí)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(guò)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(yàn)】（一）研究電熱與電阻大小的關(guān)系【演示實(shí)驗(yàn)】為研究電熱與電阻的關(guān)系，需保證電流和通電時(shí)間相等，引導(dǎo)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路，老師用焦耳定律演示器演示實(shí)驗(yàn)，通過(guò)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(shí)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(shí)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(shí)間相同時(shí)，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(yàn)】為研究電熱與電流的關(guān)系，需保證電阻和通電時(shí)間相等，引導(dǎo)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路，老師用焦耳定律演示器演示實(shí)驗(yàn)，通過(guò)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(shí)間相同時(shí)，通過(guò)一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多.（三）研究電熱與通電時(shí)間的關(guān)系【演示實(shí)驗(yàn)】為研究電熱與通電時(shí)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(yàn)，通過(guò)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(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量越多.【得出結(jié)論】電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量的多少與電流、電阻和通電時(shí)間都有關(guān)，電流越大、電阻越大、通電時(shí)間越長(zhǎng)，這個(gè)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(yàn)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(shū)】eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(內(nèi)容：電流通過(guò)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.,公式：Q＝I2Rt))【釋疑】利用焦耳定律解釋?zhuān)弘姞t絲通過(guò)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(jì)算出通過(guò)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(jì)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(duì)我們有用的電熱有哪些？對(duì)我們有害的電熱有哪些？讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)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(shū)】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(yàn)、總結(jié)實(shí)驗(yàn)、描述實(shí)驗(yàn)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(cè)1、將規(guī)格都是“220V100W”的一臺(tái)電風(fēng)扇和一床電熱毯，接入家庭電路中，通電時(shí)間相同，下列說(shuō)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(wú)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(gè)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(shí)，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(shí)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(dòng)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(méi)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(gè)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．電熱會(huì)燒毀電器元件，引發(fā)火災(zāi)，有百害而無(wú)一利B．電流通過(guò)任何用電器都或多或少地會(huì)產(chǎn)生熱量C．因?yàn)殡娏鬟^(guò)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(lái)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(huì)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(chǎng)的電熱孵化器等都是利用電熱的，故選項(xiàng)A錯(cuò)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(guò)電阻時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生熱量，所以選項(xiàng)B的說(shuō)法是正確的；C.保險(xiǎn)絲是用電阻率大而熔點(diǎn)低的材料制成的，當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，它由于溫度升高而熔斷，切斷電路，起保護(hù)作用，所以選項(xiàng)C正確；D.為防止電熱帶來(lái)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(guò)高而損壞用電器，選項(xiàng)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(huì)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(huì)損耗______J的電能。由于輸電線有電阻，電流通過(guò)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(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，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(shuō)法正確的是（）A．該實(shí)驗(yàn)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(shí)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(yàn)裝置是利用U形管中液體的熱脹冷縮來(lái)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(guò)兩個(gè)電阻的電流不同，所以該實(shí)驗(yàn)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(cuò)誤；B．將左邊容器中的電阻絲換成10Ω的電阻絲后，則兩個(gè)容器中的電阻阻值不同，通過(guò)兩個(gè)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(cuò)誤；C．圖中容器中的電阻阻值相同，通過(guò)左邊容器中電阻的電流大于通過(guò)右邊容器中電阻的電流，由Q=I2Rt可知，通電一段時(shí)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(yàn)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(cuò)誤。故選C。課