資源簡(jiǎn)介

教學(xué)設(shè)計(jì)
課程基本信息
學(xué)科 物理 年級(jí) 九年級(jí) 學(xué)期 春季
課題 電熱器 電流熱效應(yīng)
教學(xué)目標(biāo)
1.知道電熱器是主要利用電流熱效應(yīng)工作的裝置，知道電熱器一般都是由電阻組成的。 2.經(jīng)實(shí)驗(yàn)探究，知道電熱器產(chǎn)生的熱量與自身的電阻、通過(guò)它的電流以及通電時(shí)間有關(guān)。 3.知道焦耳定律的計(jì)算公式和使用范圍，會(huì)用焦耳定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。 4.知道電熱的利用和防止。
教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究電熱器產(chǎn)生的熱量與通過(guò)導(dǎo)體的電流、電阻、時(shí)間的關(guān)系；知道焦耳定律表達(dá)式并會(huì)運(yùn)用。
教學(xué)難點(diǎn)：猜想“電熱的影響因素”；在探究電流熱效應(yīng)影響的因素過(guò)程中，領(lǐng)會(huì)控制變量、轉(zhuǎn)換以及對(duì)比觀察等基本方法。
教學(xué)理念
《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在課程理念中明確提出：“面向全體學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)”，并進(jìn)一步定義核心素養(yǎng)的內(nèi)涵——核心素養(yǎng)是課程育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí)逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的正確的價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。 物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括：物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。該教學(xué)設(shè)計(jì)基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的視角，從“創(chuàng)設(shè)趣味活動(dòng)，構(gòu)建物理觀念；巧借對(duì)比實(shí)驗(yàn)，拓展思維深度；設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，引領(lǐng)科學(xué)探究；挖掘育人價(jià)值，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面展開(kāi)探討，旨在增進(jìn)學(xué)習(xí)主體對(duì)物理概念的完整認(rèn)知，提升其思維品質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)探究能力以及求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。 創(chuàng)設(shè)趣味活動(dòng)，構(gòu)建物理觀念：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)①——“電流的熱效應(yīng)”，以視覺(jué)沖擊激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生思考現(xiàn)象背后的原理，構(gòu)建物理概念；實(shí)驗(yàn)中緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器使得電流越來(lái)越大這一過(guò)程，也為下面學(xué)生猜想“電熱與哪些因素有關(guān)”做鋪墊。 巧借對(duì)比實(shí)驗(yàn)，拓展思維深度：在猜想“電流熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)”的環(huán)節(jié)中，學(xué)生猜不出電阻這一影響因素。教學(xué)中通過(guò)對(duì)比“鎳鉻合金絲”與“銅絲”切割相同泡沫的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生深度思維，引導(dǎo)學(xué)生合理猜想。 設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，引領(lǐng)科學(xué)探究：對(duì)教材中傳統(tǒng)的“焦耳定律”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新，以更具趣味性、直觀性、可探索性的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)給予學(xué)生充分實(shí)踐和探究，提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)探究能力。 回歸生產(chǎn)生活，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)播放新聞視頻或圖片了解電熱在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用以及危害，幫助學(xué)生樹(shù)立正確價(jià)值觀、培養(yǎng)學(xué)生安全意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感，促進(jìn)學(xué)科知識(shí)和核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。
教學(xué)思路
首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示創(chuàng)設(shè)趣味情境，讓學(xué)生更加直觀、深刻地感受“電流熱效應(yīng)”現(xiàn)象，自主構(gòu)建電流熱效應(yīng)概念，同時(shí)也為后面猜想電熱與電流的關(guān)系做鋪墊，通過(guò)讓學(xué)生例舉身邊的電熱裝置，豐富學(xué)生對(duì)電熱器的認(rèn)識(shí)；其次通過(guò)學(xué)生活動(dòng)，討論猜想電流熱效應(yīng)影響因素，以自制“電熱鋸”對(duì)比實(shí)驗(yàn)拓寬學(xué)生思維，突破猜想難點(diǎn)；接著借助創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教具，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)和科學(xué)探究，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論；最后聯(lián)系生活運(yùn)用，讓學(xué)生在生產(chǎn)生活和實(shí)踐中體會(huì)電流熱效應(yīng)的應(yīng)用和危害，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)貫穿運(yùn)用觀察、比較、歸納、實(shí)驗(yàn)等基本科學(xué)方法，讓學(xué)生在科學(xué)體驗(yàn)的過(guò)程中學(xué)會(huì)問(wèn)題探究的理性思考，真正掌握知識(shí)并學(xué)會(huì)應(yīng)用。
教學(xué)亮點(diǎn)
1、創(chuàng)設(shè)趣味情境，突破“電流熱效應(yīng)”概念，為猜想電熱與“電流”的關(guān)系做鋪墊。 演示實(shí)驗(yàn)①中經(jīng)筆者反復(fù)嘗試，最終選用12V蓄電池，1.4mm鉛筆芯（上面粘有兩根火柴棒），以達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果最佳，給學(xué)生帶來(lái)視覺(jué)沖擊。“火柴棒”被點(diǎn)燃這一神奇、魔幻、精彩的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生思考其原理的好奇心，通過(guò)遞進(jìn)問(wèn)題鏈設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“電流熱效應(yīng)”概念。實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)讓學(xué)生觀察緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器這一過(guò)程，也是為后面猜想“電熱與電流的關(guān)系”做鋪墊。 2、自制“電熱鋸”，設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生猜想電熱與“電阻”的關(guān)系。 在猜想電流熱效應(yīng)的影響因素時(shí)，學(xué)生根據(jù)已有認(rèn)知很難猜想出電阻這一因素。為激發(fā)學(xué)生深度思維，教學(xué)中自制“電熱鋸”，將“鎳鉻合金絲”與“銅絲”串聯(lián)在電路中，并將兩塊相同泡沫板分別斜搭在兩根金屬絲上，閉合開(kāi)關(guān)后，觀察兩個(gè)泡沫板被切割情況，引導(dǎo)學(xué)生合理猜想。 3、改進(jìn)創(chuàng)新“焦耳定律”實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究。 教材提供的實(shí)驗(yàn)裝置，是利用電阻絲加熱煤油，通過(guò)觀察溫度計(jì)的變化量來(lái)判斷電熱產(chǎn)生的情況。但在實(shí)際課堂操作中，加熱煤油耗時(shí)長(zhǎng)影響課堂效率，并且溫度計(jì)讀數(shù)不夠直觀，還有如果發(fā)生器材打破現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致水銀泄露，存在安全隱患。 基于以上分析，筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，改進(jìn)處：將電熱絲渡上絕緣漆，防止發(fā)生短路現(xiàn)象；橡皮塞與導(dǎo)線處用膠水封實(shí)，防止漏氣。創(chuàng)新處：直接利用電阻絲加熱空氣，升溫現(xiàn)象更快更明顯；同時(shí)將溫度計(jì)換成溫度傳感器，其靈敏度高，可視性強(qiáng)，方便學(xué)生讀取示數(shù)。
教學(xué)資源
教師演示：鉛筆芯、火柴棒、若干導(dǎo)線、12V蓄電池、紙杯、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、架子、銅絲、鎳鉻合金絲、泡沫板、PPT課件等。 2.學(xué)生實(shí)驗(yàn)：自制焦耳定律探究?jī)x器（錐形瓶、溫度傳感器、電阻絲）、電源、電流表等。
教學(xué)過(guò)程
一、教學(xué)流程圖 二、教學(xué)過(guò)程 任務(wù)一：什么是“電熱器”？ 【演示實(shí)驗(yàn)①——“電流的熱效應(yīng)”】 如圖1所示，1.4mm的鉛筆芯（上面粘有火柴棒）被固定在一次性紙杯上，并接入電路。電路中還有開(kāi)關(guān)、12V蓄電池、滑動(dòng)變阻器（處于最大值）、若干導(dǎo)線（如圖1）。閉合開(kāi)關(guān)后，緩慢向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，移到最左端即阻值最小處，火柴棒突然被點(diǎn)燃（現(xiàn)象如圖2）。面對(duì)如此神奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)熱情瞬間被激發(fā)出來(lái)。 圖1圖3
師：火柴棒為什么會(huì)被點(diǎn)燃？ 生：因?yàn)殂U筆芯的溫度升高了。 師：鉛筆芯溫度為什么會(huì)升高？ 生：因?yàn)殡娏鲗?duì)鉛筆芯導(dǎo)體做功了，使得鉛筆芯導(dǎo)體溫度升高。 師：電流對(duì)導(dǎo)體做功，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)體發(fā)熱，像這樣的現(xiàn)象就稱之為“電流的熱效應(yīng)”。主要利用電流熱效應(yīng)工作的裝置就稱之為“電熱器”。 【學(xué)生活動(dòng)①——例舉“電熱器”】 師：生活中有哪些常見(jiàn)的電熱器呢？ 生：電水壺、電飯鍋、電爐、電暖器、電熱油汀、電熨斗......... 師：像這些主要利用電流熱效應(yīng)工作的裝置就稱之為“電熱器”。 （設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)創(chuàng)設(shè)趣味情景，將電流熱效應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)一步直觀化和生動(dòng)化，讓學(xué)生留下了深刻的印象；其次通過(guò)遞進(jìn)問(wèn)題鏈降低學(xué)生思維難度，引導(dǎo)學(xué)生深挖本質(zhì)，構(gòu)建出“電流熱效應(yīng)”的概念；最后讓學(xué)生聯(lián)系生活例舉身邊的電熱裝置，豐富學(xué)生對(duì)電熱器的認(rèn)識(shí)，達(dá)到學(xué)以致用的目的。） 任務(wù)二：猜想電流熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)？ 【學(xué)生活動(dòng)②——討論猜想】 師：電流熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)呢？請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和生活經(jīng)驗(yàn)說(shuō)出猜想理由。 生1：與電流大小有關(guān)，因?yàn)橛蓜偛诺囊雽?shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的過(guò)程中，電流越來(lái)越大，大到一定值時(shí)火柴棒被點(diǎn)燃，所以電流產(chǎn)生的熱量與電流大小有關(guān)。 生2：與通電時(shí)間有關(guān)，比如：電熱毯通電時(shí)間越長(zhǎng)溫度越高。 生3：........... 學(xué)生在經(jīng)過(guò)激烈的討論和交流后，都能猜到電熱與通電時(shí)間和電流大小有關(guān)，并能給出合理的猜想理由。但是對(duì)于電阻這一因素，學(xué)生始終沒(méi)有想到合理的解釋。因此教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)以下對(duì)比實(shí)驗(yàn)，拓寬學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步猜想。 【演示實(shí)驗(yàn)②——引導(dǎo)學(xué)生猜想電熱與“電阻”關(guān)系】 教師拿出自制的“電熱鋸”（如圖4），該電路主要由長(zhǎng)度相等、橫截面積相同的鎳鉻合金絲和銅絲串聯(lián)而成，然后將相同的泡沫板分別傾斜著搭在金屬絲上。閉合開(kāi)關(guān)，通電一段時(shí)間后，觀察兩個(gè)泡沫板的情況。發(fā)現(xiàn)搭在銅絲上的泡沫板幾乎沒(méi)有變化，而搭在鎳鉻合金上的泡沫板出現(xiàn)凹痕并很快被切斷掉落。 師：觀察兩塊泡沫板，一個(gè)被“鋸斷”，另一個(gè)幾乎沒(méi)有變化，說(shuō)明了什么？ 生：兩根金屬絲串聯(lián)電流相同，通電時(shí)間相同，所以電熱還可能與電阻大小有關(guān) 圖4
（設(shè)計(jì)意圖：基于直觀情境創(chuàng)設(shè)、生活經(jīng)驗(yàn)鋪墊而做出的合理猜想是科學(xué)探究中最具創(chuàng)造性的一環(huán)，對(duì)學(xué)生的發(fā)散性、創(chuàng)新性思維起到極大的促進(jìn)作用，巧設(shè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成積極思維、努力猜想的習(xí)慣，真正提高學(xué)生思維品質(zhì)。） 任務(wù)三：實(shí)驗(yàn)探究影響電流熱效應(yīng)的因素 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】 師：如何研究電流大小對(duì)電熱的影響，應(yīng)運(yùn)用什么方法？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)畫(huà)出電路圖。 生：控制變量法。選用同一電阻，在電路中串入滑動(dòng)變阻器，通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器改變電流大小或者通過(guò)改變電源，改變電流大小......... 或或生1電路圖生2電路圖
師：如何比較電阻絲的阻大小對(duì)產(chǎn)生電熱的影響？應(yīng)該運(yùn)用什么方法？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)畫(huà)出電路圖來(lái)。 生：控制電流大小相同，改變電阻。將兩個(gè)不同阻值電阻串聯(lián)..... 生3電路圖
師：如何比較導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少？什么思想？ 生：通過(guò)觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化情況來(lái)判斷，轉(zhuǎn)換法思想。 器材簡(jiǎn)介： 教材提供的實(shí)驗(yàn)裝置，是利用電阻絲加熱煤油，通過(guò)觀察溫度計(jì)的變化量來(lái)判斷電熱產(chǎn)生的情況。但在實(shí)際課堂操作中，加熱煤油耗時(shí)長(zhǎng)影響課堂效率，并且溫度計(jì)讀數(shù)不夠直觀，還有如果發(fā)生器材打破現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致水銀泄露，存在安全隱患。因此需要對(duì)該裝置進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。改進(jìn)處：將電熱絲渡上絕緣漆，防止發(fā)生短路現(xiàn)象；橡皮塞與導(dǎo)線處用膠水封實(shí)，防止漏氣。創(chuàng)新處：直接利用電阻絲加熱空氣，升溫現(xiàn)象更快更明顯；同時(shí)將溫度計(jì)換成溫度傳感器，其靈敏度高，可視性強(qiáng)，方便學(xué)生讀取示數(shù)。 圖5圖6
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】 學(xué)生實(shí)驗(yàn)①——“探究電流大小對(duì)產(chǎn)生電熱的影響”。將圖6裝置（同一電阻）分別接入電流大小不同的電路中（如圖7和8），閉合開(kāi)關(guān)，保持通電相同時(shí)間，觀察溫度的變化情況，并將數(shù)據(jù)記錄在下表中（如表一）。 圖7圖8
表（一） 電阻R/Ω初溫T0/℃末溫T1/℃溫度變化量 T/℃結(jié)論I1=0.4A5Ω23.2℃25℃1.8℃Q1_＜_Q2I2=0.54A5Ω23.2℃25.9℃2.7℃
學(xué)生實(shí)驗(yàn)②——“探究電阻大小對(duì)產(chǎn)生電熱的影響”。 將兩段電阻不等的電阻絲R1和R2 分別安裝在相同的裝置中，然后將他們串聯(lián)接入電路（如圖9）。通電一段時(shí)間，觀測(cè)兩個(gè)裝置中溫度的變化情況并將數(shù)據(jù)記錄在下表中（如表二）。 圖9
表（二） ②電流I/A初溫T0/℃末溫T1/℃溫度變化量 T/℃結(jié)論R1=5Ω0.5A23.2℃25℃1.8℃Q2_>_Q1R2=10Ω0.5A23.2℃26℃2.8℃
學(xué)生實(shí)驗(yàn)③——“探究通電時(shí)間對(duì)產(chǎn)生電熱的影響”。保持通過(guò)電阻的電流大小不變，改變通電時(shí)間，觀察溫度的變化情況（如圖10）并將數(shù)據(jù)記錄在下表中（如表三）。 圖10
表（三） ③電阻R/Ω初溫T0/℃末溫T1/℃溫度變化量 T/℃結(jié)論T1=30s5Ω23.2℃25℃1.8℃Q2_>_Q1T2=60s5Ω23.2℃31℃7.8℃
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】 由探究實(shí)驗(yàn)歸納可得：通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻、通過(guò)導(dǎo)體的電流以及通電時(shí)間有關(guān)；其中電阻越大、電流越大、通電時(shí)間越長(zhǎng)，則導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。 師：英國(guó)科學(xué)家焦耳通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究，得出了著名的焦耳定律，其表達(dá)式為：Q=I2Rt，單位：I—安 R—?dú)W t—秒 Q—焦。（此處對(duì)焦耳的生平偉跡向?qū)W生作一個(gè)簡(jiǎn)介，增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)家的了解和敬佩。） （設(shè)計(jì)意圖：此教學(xué)環(huán)節(jié)通過(guò)改進(jìn)和創(chuàng)新傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生的思維不再拘泥于教材，能夠自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和探究，主動(dòng)總結(jié)物理規(guī)律，理解焦耳定律。其次通過(guò)介紹焦耳生平史，讓學(xué)生了解科學(xué)家在追逐真理道路上的堅(jiān)持不懈和實(shí)事求是，培養(yǎng)學(xué)生不畏艱難、勇于探索的勇氣。） 任務(wù)四：了解電熱的應(yīng)用及危害 視頻播放電熱在生活中的應(yīng)用以及在生活中的危害。比如冬天使用的取暖器、電熱毯等電熱器，正確的使用它們將為我們的日常生活帶來(lái)很多的便利；但是像老舊小區(qū)電路維修不及時(shí)，會(huì)因?yàn)榫€路老化造成短路，引起火災(zāi)（如圖11）；還有電視機(jī)、電腦、投影儀等電器他們的外殼都會(huì)安裝像小風(fēng)扇的散熱器（如圖12），目的就是將電器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量及時(shí)散發(fā)出去。 圖11圖12
通過(guò)觀看新聞視頻和圖片，讓學(xué)生了解電熱是一把“雙刃劍”，對(duì)電熱的應(yīng)用要心存敬畏之心，要是培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)。同時(shí)也是引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到生產(chǎn)生活中，利用科學(xué)的力量創(chuàng)新生產(chǎn)，規(guī)避隱患，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。 （設(shè)計(jì)意圖：物理教學(xué)不僅要教授學(xué)生科學(xué)知識(shí)，還要體現(xiàn)學(xué)科知識(shí)中的育人價(jià)值，通過(guò)視頻了解電熱的應(yīng)用以及危害，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)和社會(huì)責(zé)任，促進(jìn)學(xué)科知識(shí)和核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。） 1、課外作業(yè) 完成物理課時(shí)對(duì)應(yīng)內(nèi)容P20-21 三、板書(shū)設(shè)計(jì)

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