資源簡(jiǎn)介

第四節(jié) 焦耳定律
【教學(xué)目標(biāo)】
知識(shí)與技能
1、知道電流熱效應(yīng)的現(xiàn)象及能量的轉(zhuǎn)化。
2、通過探究影響電流熱效應(yīng)的因素，理解焦耳定律的內(nèi)容，能夠利用焦耳定律公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。
3、會(huì)利用焦耳定律解釋一些生活中簡(jiǎn)單現(xiàn)象。
4、舉例說出生活中利用電熱的實(shí)例，了解電熱的危害和防止方法。
過程與方法
通過實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究的能力和理論分析的能力，體會(huì)運(yùn)用控制變量法和轉(zhuǎn)換法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過學(xué)習(xí)能夠把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中去，樹立學(xué)好科學(xué)文化知識(shí)為社會(huì)服務(wù)的觀念。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
重點(diǎn)： 焦耳定律、電流熱效應(yīng)的應(yīng)用、電熱的計(jì)算
難點(diǎn)：電熱大小的影響因素的猜想和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
【教學(xué)準(zhǔn)備】或【實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備】
多媒體課件、電阻絲（1個(gè)10歐、3個(gè)5歐的電阻絲）、密封容器（2個(gè)）、U形管（裝有顏色的液體）、橡膠管、燒瓶（1個(gè)）、煤油、溫度計(jì)（1個(gè)）、學(xué)生電源（12V）、開關(guān)、秒表、導(dǎo)線（若干）
【教學(xué)過程】
主 要 教 學(xué) 過 程
教學(xué)內(nèi)容 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng)
一、創(chuàng)設(shè)情景、導(dǎo)入新課 二、進(jìn)行新課 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 探究實(shí)驗(yàn) 1、探究產(chǎn)生熱量Q與電阻R的關(guān)系 2、探究產(chǎn)生熱量Q與電流I的關(guān)系 3、探究產(chǎn)生熱量Q與通電時(shí)間t的關(guān)系 焦耳定律 產(chǎn)生熱量Q與消耗電能W的關(guān)系 電熱的利用和防止 【情景創(chuàng)設(shè)】： 2008百年一遇的雪災(zāi)席卷整個(gè)南方，電線上結(jié)了厚厚的冰，竿倒線斷，給人們的生活帶來了很多不便，造成經(jīng)濟(jì)損失2000億。科技人員攻關(guān)研究出“直流融冰”新技術(shù)，對(duì)冰熔化，避免了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。你知道這種新技術(shù)的基本物理原理嗎？ （設(shè)計(jì)意圖：利用中國重大事件為背景，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣） 【板書課題】：我們今天就來學(xué)習(xí)第十八章第四節(jié)《焦耳定律》 【引入】：像電暖氣等生活中很多用電器，通電以后會(huì)產(chǎn)生熱量。你還知道哪些電加熱的設(shè)備嗎？ 【小結(jié)】：電流通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體要發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。 【質(zhì)疑】：“小太陽”電暖氣和電爐都是由電爐絲發(fā)熱，電爐絲A和導(dǎo)線B相連，通過它們的電流相同。為什么電爐絲熱的發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不熱呢？換句話說，電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟哪些因素有關(guān)？請(qǐng)同學(xué)們作出合理猜想。 （注：學(xué)生猜想因素有哪些，不一定能想到，老師適時(shí)給以提示。） 【實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)】： 電流產(chǎn)生熱量有多有少，你能從提供的器材中，比較出熱量的多少嗎？電阻絲、密封容器（帶有小孔）、U形管（裝有顏色的液體）、橡膠管、燒瓶、煤油、溫度計(jì) 【播放課件&點(diǎn)撥】：轉(zhuǎn)換法反映產(chǎn)生熱量的多少 方案一 方案二 （說明:若學(xué)生想不到，老師可展示課件。） 方案一：電阻絲加熱密封容器中的空氣， U形管中液面形成 ；液面差越大，產(chǎn)生的熱量越 。 方案二：燒瓶內(nèi)裝有煤油，電阻絲產(chǎn)生熱量會(huì)使溫度升高，用 測(cè)量溫度；溫度越高，產(chǎn)生熱量的越 。 【小結(jié)】：實(shí)驗(yàn)中，將不易觀察到的現(xiàn)象通過其它直觀形象顯示出來，我們稱之為轉(zhuǎn)換法。以上兩種方案中，加熱空氣快？還是加熱煤油速度快？ 【過渡】：所以我們就選用第一種方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。 （設(shè)計(jì)意圖：發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維） 實(shí)驗(yàn)一：探究產(chǎn)生熱量Q與電阻R的關(guān)系 【實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)】：1、通過我們的猜想電流產(chǎn)生的熱量可能與多個(gè)因素有關(guān)，應(yīng)該采用什么探究方法？ 2、當(dāng)探究產(chǎn)生熱量Q與電阻R的關(guān)系時(shí)，如何控制變量呢？一個(gè)10歐、兩個(gè)5歐的電阻絲，我們?cè)趺催x？ 3、如何才能更好地讓通過兩個(gè)電阻的電流、通電時(shí)間一樣？ 【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】： 【引導(dǎo)】：哪個(gè)電阻的液面差明顯？說明了哪個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量多？ 可以得到什么結(jié)論？ （設(shè)計(jì)意圖：通過一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生掌握其過程。） 實(shí)驗(yàn)二：探究產(chǎn)生熱量Q與電流I的關(guān)系 【實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)】：1、當(dāng)探究產(chǎn)生熱量Q與電流I的關(guān)系時(shí)，如何控制變量呢？ 2、一個(gè)10歐、兩個(gè)5歐的電阻絲，我們?cè)趺催x？ 3、兩個(gè)容器中密封同樣的電阻，在另一個(gè)容器的外部，將一個(gè)電阻和這個(gè)容器內(nèi)的電阻并聯(lián)，因此通過兩容器中的電阻的電流就不同。 【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】： （設(shè)計(jì)意圖：通過電路圖便于學(xué)生更好理解通過兩密封容器內(nèi)電阻絲的電流為何不等） 【引導(dǎo)】：哪邊液面差明顯？是電流大的還是電流小的產(chǎn)生的熱量多？可以得到什么結(jié)論？ 實(shí)驗(yàn)三：探究產(chǎn)生熱量Q與通電時(shí)間t的關(guān)系 【實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)】：當(dāng)探究產(chǎn)生熱量Q與通電時(shí)間t的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該怎么做呢？我們可以第一次通電5s，第二次通電10s. 【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】： 【引導(dǎo)】：哪次通電形成的液面差明顯？可見產(chǎn)生的熱量多少與通電時(shí)間有什么關(guān)系？ 【師生共同總結(jié)】：當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，電流越大、電阻越大、通電時(shí)間越長，產(chǎn)生的熱量越多。 【自學(xué)指導(dǎo)】：英國物理學(xué)家焦耳首先對(duì)此作出了卓越的探究，請(qǐng)大家閱讀課本100頁第二部分以及圖18.4-4《焦耳簡(jiǎn)介》，回答以下問題： 1、焦耳定律的內(nèi)容是什么？ 2、公式如何表示？ 3、每個(gè)物理量的單位分別是什么？ 【板書】 焦耳定律內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比，這個(gè)規(guī)律叫焦耳定律。 公式：Q = I R t 【例題】一根60Ω的電阻絲接在36V的電源上，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少J熱量？ 【學(xué)生示范】解：通過電阻絲的電流為： 電流產(chǎn)生的熱量為： Q= I Rt =(0.6A) ×60 ×5×60s =6480J 【指導(dǎo)】理清學(xué)生的解題思路，規(guī)范解題過程 【針對(duì)練習(xí)】某導(dǎo)體的阻值為4 Ω，通過0.5 A的電流時(shí)，則1 min產(chǎn)生多少熱量？ （設(shè)計(jì)意圖：通過例題讓學(xué)生養(yǎng)成規(guī)范解題過程和良好的書寫習(xí)慣。） 【學(xué)以致用】 1、我們學(xué)習(xí)了焦耳定律，你能回答當(dāng)電爐絲A和導(dǎo)線B通過的電流相同，為什么電爐絲熱的發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？ 2、你知道“直流融冰”新技術(shù)，即在輸電線路中輸入3000A左右的大電流，對(duì)冰熔化的物理原理嗎？ （設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生從生活中走進(jìn)物理，探索物理知識(shí)的奧秘，再從知識(shí)的殿堂中回歸生活。） 【設(shè)疑】電視機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電暖氣都標(biāo)有“220V，200W”，把它們并聯(lián)在220V的電壓下，則相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量Q最多是？為什么？ 【點(diǎn)撥】（1）電流通過導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為熱，而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式能量，那么，電流產(chǎn)生的熱量Q和消耗的電能W的關(guān)系是Q=W,這樣的電路稱為純電阻電路。例如電爐，電飯鍋，電熱水器，電烤箱，電熱水壺等用電器，計(jì)算熱量還可用Q= = = = 。 （2）像電動(dòng)機(jī)、電視機(jī)消耗的電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能還轉(zhuǎn)化為其它形式的能，這樣的電路稱為非純電阻電路，Q W。所以計(jì)算非純電阻電路產(chǎn)生的熱量只能用公式Q=I Rt。 （設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生進(jìn)一步理解電流產(chǎn)生的熱量Q的計(jì)算，認(rèn)識(shí)得到提升，能夠靈活運(yùn)用公式。） 【自學(xué)指導(dǎo)】：閱讀教材P101“電熱的利用和防止”討論回答下列問題： （1）、電熱對(duì)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(shí)電熱會(huì)給我們?cè)斐墒裁次：Γ课覀冇质侨绾畏乐沟哪兀?【展示課件】 電熱器的優(yōu)點(diǎn): 清潔衛(wèi)生，無污染，效率高，便于調(diào)節(jié)溫度。 電熱的危害：電熱過多，損壞物品 電熨斗忘記關(guān)電源 在高溫下，長時(shí)間使用電腦 防止措施：設(shè)法散熱 （1）加散熱窗 （2）加風(fēng)扇 （設(shè)計(jì)意圖：從課堂走向生活,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中電熱的利與弊,便于學(xué)生理解和應(yīng)用──“生活是最深刻的實(shí)驗(yàn)”，滲透安全用電教育，體現(xiàn)新課標(biāo)的“情感、態(tài)度、價(jià)值觀”。） 觀看并思考 電熱水器、電熨斗、熱得快、電飯鍋等等 猜想： 1、與電流的大小 2、與電阻的大小 3、與通電時(shí)間的長短 4、…… 小組討論 1、電阻絲加熱密封容器中的空氣，推動(dòng)U形管中液體，形成液面差 2、電阻絲加熱煤油，用溫度計(jì)測(cè)量煤油的溫度 液面差、多 溫度計(jì)、多 方案一快； 方案二煤油的比熱容比空氣的大，需要吸收更多的熱量才會(huì)升高，所以慢 小組討論 1、控制變量法 2、應(yīng)讓電流、通電時(shí)間一樣，改變電阻的大小；選一個(gè)5歐和一個(gè)10歐的 3、將兩個(gè)電阻串聯(lián) 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 1、10歐的液面差大 2、電阻大的產(chǎn)生熱量多 3、當(dāng)通過導(dǎo)體的電流和通電時(shí)間相同時(shí)，導(dǎo)體的電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 小組交流、討論 1、讓電阻、通電時(shí)間一樣、改變通過電流的大小 2、選兩個(gè)5歐的電阻絲 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 1、左邊液面差明顯 2、電流大的產(chǎn)生熱量多 3、當(dāng)導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，通過導(dǎo)體的電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 學(xué)生回答 讓電阻、電流一樣、改變通電時(shí)間的長短 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 1、第二次液面差大 2、通電時(shí)間越長，產(chǎn)生的熱量越多 3、當(dāng)通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體的電阻大小相同時(shí)，通電時(shí)間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多。 自主學(xué)習(xí)、回答問題 1、電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比，這個(gè)規(guī)律叫焦耳定律。 2、Q=I Rt 3、Q—焦耳（J） I—安培（A） R—?dú)W姆（ ） t—秒（s） 練習(xí) 產(chǎn)生60J的熱量 討論、交流 1、導(dǎo)線的電阻很小，而電爐絲的電阻很大，由焦耳定律Q=I Rt可知，在相同時(shí)間內(nèi)電流越大、熱量越多，因此電爐熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻不熱。 2、當(dāng)電阻、通電時(shí)間一定時(shí)，電流越大產(chǎn)生的熱量越多 討論、交流 由W=Pt可知，消耗的電能一樣多； 電視機(jī)：W=Q+光能 電動(dòng)機(jī)：W=Q+機(jī)械能 電暖氣：W=Q 所以，電暖氣產(chǎn)生的熱量多 ＜ 自主學(xué)習(xí) 回答問題 1、既有利又有害 2、電熨斗、電飯鍋、電熱水器等 3、燒壞用電器； 燙傷 4、（1）電視機(jī)的后蓋有很多孔，就是為了通風(fēng)散熱，使用時(shí)一定要把防塵布罩拿開。 （2）電腦里安裝了微型風(fēng)扇，把熱吹走 （3）不要長時(shí)間使用 觀看課件 增強(qiáng)安全意識(shí) 了解方法
課堂小結(jié) 回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容 見附件1 學(xué)生梳理知識(shí)
課堂檢測(cè) 師巡視、講評(píng) 見附件2 完成檢測(cè)題
布置作業(yè) 見附件3 課后完成
【板書設(shè)計(jì)】
第四節(jié) 焦耳定律
一、電流的熱效應(yīng)：
三、焦耳定律
1、內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比，這個(gè)規(guī)律叫焦耳定律。
2、公式：Q=I Rt
3、與消耗電能的關(guān)系： Q= W（純電阻電路）
四、電熱的利用和防止
電熱器的優(yōu)點(diǎn):
清潔衛(wèi)生，效率高，方便調(diào)溫。
防止措施：設(shè)法散熱
（1）加散熱窗 （2）加風(fēng)扇

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