資源簡介

3.焦耳定律
教材分析
一、課標分析
本節是物理教科版九年級上冊第六章第三節的內容,《義務教育物理課程標準(2022年版)》對本節課的要求是通過實驗,了解焦耳定律,用焦耳定律說明生產生活中的有關現象。
二、內容和地位分析
焦耳定律是初中物理學習的重要定律之一,是能量守恒定律在電能與內能之間轉化的具體體現,教材在電功、電功率之后安排焦耳定律,符合學生的認知規律。本節在本章中起著非常重要的作用,本節內容包括三個版塊:一是電流的熱效應與什么因素有關;二是焦耳定律;三是電流熱效應的利用與危害。研究電熱與電阻、電流、通電時間的定性關系,焦耳定律的理解及應用既是教學重點又是教學難點。教學中,做好實驗及分析實驗現象是關鍵。
學情分析
學生在前面已經學習的歐姆定律、電功、電功率為本節課知識提供了準備。但通過前面習題及限時練做題情況發現學生對于公式的選擇及解題方法的運用得過于復雜,本節課應強調電功和電熱公式的使用要求。
教學目標
1.知道電流熱效應的現象和焦耳定律的內容、公式、單位及其應用。
2.通過電流熱效應的影響因素的實驗設計,發展推理和論證思維。
3.在經歷探究電流熱效應的影響因素的過程中,學習如何用正確的方法發現物理規律。
核心素養
在實驗探究過程中逐漸養成尊重事實、務實求真的態度,通過對焦耳生平的介紹,培養學生熱愛科學、勇于克服困難的信念。
重點難點
重點:焦耳定律、電流熱效應的應用、電熱的計算。
難點:電熱大小的影響因素的猜想和實驗設計。
教學過程
教學環節 教學內容 學生活動 教學意圖
環節一:導入新課 　　1.提出問題:讓學生分析這些用電器在工作過程中的共同特點是什么 　　學生思考并回答:都要消耗電能;都會產生熱。 　　引出課題、激發學生的學習興趣。
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教學環節 教學內容 學生活動 教學意圖
環節一:導入新課 (1)總結:同學們根據自己的生活經驗,舉出許多電流通過導體時,導體會發熱的例子。 (2)電流通過導體時,導體要發熱,電能轉化成內能,這種現象叫做電流的熱效應。 2.導入新課:電流的熱效應。 學生回答:電熱水器、電熨斗、熱得快、電飯鍋等。 　　
環節二:電流的熱效應與什么因素有關 1.概念:電流通過導體時,電能轉化成內能,這種現象叫做電流的熱效應。 2.老師演示:電爐絲通電后發熱,呈紅赤狀態,那么與之相連的導線呢 摸摸看。 請大家在鎳鉻合金絲旁串聯一段銅絲連入電路,能否點燃火柴 用手摸一摸。 3.探究影響電流熱效應的因素。 【提出問題】“小太陽”電暖氣和電爐都是由電爐絲發熱的,電爐絲A和導線B相連,通過它們的電流相同。為什么電爐絲熱得發紅,而導線卻幾乎不熱呢 換句話說,電流通過導體時產生熱量的多少跟哪些因素有關 請同學們作出合理猜想。 (注:學生猜想因素有哪些,不一定能想到,老師適時給以提示) 【實驗設計】電流產生的熱量有多有少,你能從提供的器材中,比較出熱量的多少嗎 【實驗器材】電阻絲、密封容器(帶有小孔)、U形管(裝有帶色的液體)、橡膠管、燒瓶、煤油、溫度計。 點撥:轉換法反映產生熱量的多少。 　　 學生觀察、交流、回答。 學生思考、討論、猜想: (1)與電流的大小有關。 (2)與電阻的大小有關。 (3)與通電時間的長短有關。 　　 設置認知沖突,將課程引向重點。 設置情境,讓學生進入探究環境。
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教學環節 教學內容 學生活動 教學意圖
環節二:電流的熱效應與什么因素有關 方案一:電阻絲加熱密封容器中的空氣,U形管中液面形成液面差;液面差越大,產生的熱量越多。 方案二:燒瓶內裝有煤油,電阻絲產生熱量會使煤油的溫度升高,用溫度計測量溫度;溫度越高,產生的熱量越多。 【小結】實驗中,將不易觀察到的現象通過其他直觀形象顯示出來,我們稱之為轉換法。以上兩種方案中,加熱空氣快 還是加熱煤油快 【過渡】我們選用方案一進行實驗探究。 實驗一:探究產生的熱量Q與電阻R的關系。 【實驗指導】 (1)通過我們的猜想,電流產生的熱量可能與多個因素有關,應該采用什么探究方法 (2)當探究產生的熱量Q與電阻R的關系時,如何控制變量呢 有一個10 Ω、兩個5 Ω的電阻絲,我們怎么選 (3)如何才能更好地讓通過兩個電阻絲的電流、通電時間一樣 【進行實驗】 【引導】哪個電阻絲使U形管中的液面差明顯 哪個電阻絲產生的熱量多 可以得到什么結論 　　小組討論: (1)電阻絲加熱密封容器中的空氣,推動U形管中液體,形成液面差。 (2)電阻絲加熱煤油,用溫度計測量煤油的溫度。 學生回答:方案一加熱空氣快;煤油的比熱容比空氣的比熱容大,其他條件相同時,升高相同的溫度,煤油需要吸收更多的熱量,即煤油升溫慢。 小組討論: (1)控制變量法。 (2)應讓電流、通電時間一樣,改變電阻的大小;選一個 5 Ω和一個10 Ω的電阻絲。 (3)將兩個電阻絲串聯。 觀察實驗現象:10 Ω的電阻絲使U形管中的液面差大,產生的熱量多。 　　 發揮學生的主觀能動性,培養學生的創造思維。 通過一個完整的實驗探究,讓學生掌握其過程。
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教學環節 教學內容 學生活動 教學意圖
環節二:電流的熱效應與什么因素有關 　　 實驗二:探究產生的熱量Q與電流I的關系。 【實驗指導】 (1)探究產生的熱量Q與電流I的關系時,如何控制變量呢 (2)有一個10 Ω、三個5 Ω的電阻絲,我們怎么選 (3)兩個容器中密封同樣的電阻絲,在另一個容器的外部,將一個電阻絲和這個容器內的電阻絲并聯,通過兩容器中的電阻絲的電流就不同。 【進行實驗】 【引導】哪邊液面差明顯 是電流大的還是電流小的產生的熱量多 可以得到什么結論 實驗三:探究產生的熱量Q與通電時間t的關系。 【實驗指導】當探究產生的熱量Q與通電時間t的關系時,應該怎么做呢 我們可以第一次通電5 s,第二次通電10 s。 【進行實驗】 【引導】哪次通電形成的液面差明顯 可見產生的熱量多少與通電時間有什么關系 【師生共同總結】當電流通過導體時,電流越大、電阻越大、通電時間越長,產生的熱量越多。 結論:當通過導體的電流和通電時間相同時,導體的電阻越大,電流產生的熱量越多。 小組討論: (1)讓電阻、通電時間一樣、改變通過電流的大小。 (2)選三個5 Ω的電阻絲。 觀察實驗現象:左邊液面差明顯;電流大的產生的熱量多。 結論:當導體的電阻和通電時間相同時,通過導體的電流越大,電流產生的熱量越多。 學生回答: 讓電阻、電流一樣、改變通電時間的長短。 觀察實驗現象:第二次通電形成的液面差大;通電時間越長,產生的熱量越多。 結論:當通過導體的電流和導體的電阻大小相同時,通電時間越長,電流產生的熱量越多。 　　 通過電路圖,學生更好理解通過兩密封容器內電阻絲的電流為何不等。 培養學生的實驗操作能力和分析問題的能力。
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環節三:焦耳定律 　　1.焦耳定律:電流通過導體產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。這個規律叫做焦耳定律。 2.公式:Q=I2Rt。 例1　一根60 Ω的電阻絲接在36 V的電源上,在5 min內共產生多少熱量 例2　某導體的阻值為4 Ω,通過0.5 A的電流時,1 min產生多少熱量 學生思考并解答。 通過例題讓學生養成規范解題過程和良好的書寫習慣。
環節四:電流熱效應的利用與危害 (1)電熱對我們是有利還是有害的 (2)生活中我們是如何利用電熱的 (3)有時電熱會給我們造成什么危害 我們又是如何防止的呢 電熱器的優點:清潔衛生,無污染,效率高,便于調節溫度。 電熱的危害:電熱過多,損壞物品。 防止措施:設法散熱。 例3　電流具有熱效應,學習了電流的熱效應后,下列關于電熱的幾個說法中錯誤的是(　　) A.電熱會燒毀電器元件,引發火災,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生熱量 C.因為電流過大產生電熱而燒壞局部電路,可用于整體電路的保護 D.為防止電熱帶來的危害,要盡量減少電熱的產生并考慮如何加快散熱 學生回答問題: (1)既有利又有害。 (2)電熨斗、電飯鍋、電熱水器等。 (3)危害:燒壞用電器;燙傷。 防止:電視機的后蓋有很多孔,就是為了通風散熱,使用時一定要把防塵布罩拿開;電腦里安裝了微型風扇,把熱吹走;不要長時間使用用電器。 學生思考并回答問題。 　　 從課堂走向生活,讓學生發現生活中電熱的利與弊,便于學生理解和應用——“生活是最深刻的實驗”,滲透安全用電教育。 通過例題增強學生的學習效果,及時鞏固知識。
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板書設計 3.焦耳定律 一、電流的熱效應 1.電流通過導體時電能轉化成內能,這種現象叫做電流的熱效應。 2.影響電流熱效應的因素:電流、電阻、通電時間。 二、焦耳定律 1.內容:電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比,跟電阻成正比,跟通電時間成正比。 2.公式:Q=I2Rt。 3.單位:I—安,R—歐,t—秒,Q—焦。 4.電熱與消耗電能的關系:Q=W(純電阻電路)。 三、電流熱效應的利用和防止 1.電熱器的優點:清潔衛生,效率高,方便調溫。 2.防止措施:設法散熱。
課堂練習 相關練習
課堂小結 本節課你學到了什么 有哪些收獲呢
作業布置 第六章第3節。
教學反思

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