資源簡介

課題：18.4 焦耳定律
教學設計與反思
教學目標
一、知識與技能
1.知道生活中的電流熱效應。
2.探究電流、電阻對發(fā)熱的影響及焦耳定律的內容。
3. 知道在電流相同的條件下，電能轉化為電熱時的功率跟導體的電阻成正比。
二、過程與方法
1.通過實驗探究電流的熱效應跟電阻大小的關系，培養(yǎng)學生的觀察、分析能力和概括能力。
2.通過電熱的利用和防止知識的學習，培養(yǎng)學生應用物理知識解決簡單問題的能力。通過實驗觀察，知道短路的危害。
三、情感態(tài)度與價值觀
1.通過電熱的利用和防止知識的學習，使學生認識到科學是有用的，激發(fā)學生學習物理和熱愛科學的興趣。
2.通過電熱的利用和防止知識的學習，滲透辯證的唯物主義思想。
3.通過家庭電路事故的了解，使學生具有安全用電的意識和社會責任感。能自覺的進行和宣傳安全用電。
教學重點
電流產(chǎn)生的熱量跟電阻、電流、通電時間的關系。
教學難點
理解焦耳定律
教具選擇
學生電源、導線、開關、電阻絲、燒杯、溫度計、水、焦耳定律演示器、焦耳定律演示課件。
教學過程
一、創(chuàng)設問題情境,引入新課
引入1
播放關于電能應用的錄像：
介紹生活中的電熱器，如電飯鍋、電熱毯、電水壺、電吹風等等。
【師】這些用電器產(chǎn)生的熱量是從哪里來的？
學生分析，這是由電能轉化來的。
【師】電爐絲通過導線連入電路里，電爐絲熱得發(fā)紅而導線卻幾乎不發(fā)熱，這是為什么？
提起學生思考，并提出今天的研究問題：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關？
引入2(演示實驗)　
1.燈泡發(fā)光一段時間后，用手觸摸燈泡，有什么感覺？為什么？
2.電風扇使用一段時間后，用手觸摸電動機部分有什么感覺？為什么？
學生回答：發(fā)燙。說明電流通過用電器時，會使用電器發(fā)熱。
二、師生共同活動,進行新課
1.電流的熱效應
【師】電在我們的生活中應用非常廣泛，任何用電器在工作時都會發(fā)熱，我們把這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應。在我們生活中使用的用電器中，哪些需要電流的熱效應，哪些又不需要電流的熱效應呢？
學生舉手回答。電飯鍋、電熱毯、電熱滅蚊器、電炒鍋、電水壺都需要電流的熱效應，電視機、電風扇就不需要。
【師】同學們說的很對，任何事物都有它的兩面性，電熱也是一樣，我們要學會如何利用他的好，避免它的害。所謂知己知彼，百戰(zhàn)百勝，我們要想利用好電熱，就先要知道電流發(fā)熱與那些因素有關。
2.探究電阻對發(fā)熱的影響及探究電流對發(fā)熱的影響
教師提出問題，同學們認為電流發(fā)熱與哪些因素有關呢？
學生合理猜想：可能與電流、電壓、電阻、通電時間等因素有關。教師與學生討論，篩出一些無關的因素。
【師】同學們考慮的不錯，電流發(fā)熱確實與電流、電阻和通電時間有關，那么我們該如何設計實驗，來驗證我們的猜想呢？
學生利用控制變量法，提出方案。教師和同學一起討論完善。
教師演示實驗，利用焦耳定律演示器(把兩個電阻不同的金屬絲串聯(lián)起來，放入裝有相同量同種液體的兩個燒瓶中，通電，觀察燒瓶中的溫度計的示數(shù))。告訴學生演示實驗器材的原理是什么？以及觀察什么？
【師】當電流通過電阻絲時，電流產(chǎn)生的熱量就使瓶中的煤油溫度升高、體積膨脹，瓶塞上面原來一樣高的液柱就會逐漸上升。電流產(chǎn)生的熱量越多，液面就會上升得越高。我們可以通過管中液面上升的高度比較電流產(chǎn)生的熱量。
教師演示，并請學生上臺觀察，得出現(xiàn)象。然后教師與學生分析現(xiàn)象，得出進一步的結論。
結論：
(1)在通電電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。
(2)在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。
(3)在通電電流和電阻相同的條件下，通電時間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多。
【師】同學們現(xiàn)在能不能解釋，電爐絲熱得發(fā)紅而導線卻幾乎不發(fā)熱的原因了嗎？
【生】通過電爐絲和導線的電流是一樣的，但因為導線的電阻很小，所以產(chǎn)生的熱量也很小，所以發(fā)熱很少。
3.焦耳定律
【師】剛才我們探究的問題，是很久以前，英國物理學家焦耳通過大量的實驗，就研究、總結出來了。因此我們把這個規(guī)律叫做焦耳定律。也可以叫做電熱定律。
焦耳定律的內容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
計算公式：Q= I2Rt 單位：焦耳。
【師】這個公式和我們前面學的電功公式有關系嗎？
學生利用公式變形，會發(fā)現(xiàn)W=UIt= I2Rt= Q
【師】這個等式在任何用電器使用時都一定成立嗎？
學生分組討論，一個是消耗的電能的多少，一個是產(chǎn)生熱量的多少，如果用電器消耗的電能全部轉化成了熱量，那么W=Q。如果像電風扇、洗衣機這樣的用電器，只有部分電能轉化為了熱能，這個公式就不成立了。
【師】同學們分析的很好，所以在使用這個公式的時候，要注意他的使用條件，不能死記硬背，亂搬公式。
4.焦耳定律的公式應用
【師】學以致用，下面我們一起來利用焦耳定律做做訓練。
學生練習：展示下面的例題
例1：某導體的電阻是20歐。當有300毫安的電流通過時，2分鐘產(chǎn)生的熱量是多少焦？
例2：一只標有“220V 44W”的電烙鐵，在額定電壓下使用，每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少？你能用幾種方法解此題？
學生做完后，教師利用投影展示，并與學生一起討論計算過程，探討得失。
5.電熱的利用、危害與電熱的防止
學生分組閱讀、討論，電熱在那些時候是有用的，那些時候是有害的？
請小組代表上臺發(fā)言，其他同學補充。
完成課中的想想議議。學生充分討論，分析。得出在應用公式解釋判斷問題時，必須注意條件的注意事項。
三、課堂小結
通過本節(jié)課你獲得了哪些知識？
1.電流的熱效應。
2.焦耳定律。
3.電熱的利與弊。
四、選擇與填空
1.下列各裝置中，利用電流的熱效應工作的是( B )
A.電動機 B.電爐了 C.電磁鐵 D.發(fā)電機
2.小明仔細觀察家中的電視機、電風扇、白熾燈和節(jié)能燈四種電器，發(fā)現(xiàn)它們上面都標有“220V 40W”的字樣，若它們都在額定電壓下工作相同的時間，則產(chǎn)生的熱量最多的是 ( C )
A.電視機 B.電風扇 C.白熾燈 D.節(jié)能燈
3.一根阻值為100Ω的電阻絲通電100S，通過的電流是2A，則電流產(chǎn)生的熱量為 4×104 J。
4.在一些電器設備中，常采用銅而不是鋁作導線，是因為同等條件下，銅導線的電阻_較小(填“較大”或“較小”)，可以減小由于 發(fā)熱 造成的能量損失。
5.如圖所示，電源兩端的電壓為6V，且保持不變，已知R1＋R2＝12Ω，當開關S1閉合、S2斷開時，10s內電流通過R1產(chǎn)生的熱量是60J；當開關S1斷開、S2閉合時，電流表示數(shù)為0.6A，則電阻R3的阻值是 4 Ω。
五、布置作業(yè)
1.完成課后的《動手動腦學物理》1-6題。
2.計算：一個標有“220V，44W”的電風扇，他的電阻為2Ω，工作了10分鐘。求：
(1)電風扇消耗的電能。
(2)電風扇產(chǎn)生的熱量。
(3)電風扇的效率是多少。
六、板書設計
課題：18.4 焦耳定律
一、電流的熱效應：電流通過導體時電能轉化成熱能。
二、焦耳定律：
內容：電流流過導體時產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比 。
公式：Q=I2Rt
三、電熱的利用、危害和防止
七、教學反思
學生對純電阻電路理解不透，應該多加強主方面訓練和鞏固。

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