第四节科学探究：电流的热效应

第16章 第四节 电流的热效应说课稿一、教材分析本节课的主要内容是根据电流的热效应探究得出焦耳定律，用探究得出的结论解释生活中的自然现象。真正体现让学生从生活走向物理，从物理走向社会的课程理念，无论从课标要求还是学生的自身发展上看，本节课都处于一个比较重要的地位。二、教学目标（一）知识与技能1知道电流的热效应。2知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。3了解生产和生活中如何利用电流的热效应来为人类服务，了解电流热效应带来的危害及防止的措施。4理解焦耳定律的内容、公式、单位及其简单应用。（二）过程与方法1、通过探究“电流通过导体产生的热量跟那些因素有关”初步培养学生发现、研究、解决问题的能力。2、通过举例分析电流的热效应问题培养学生运用焦耳定律解决一些简单实际问题的能力。3、学生通过实验探究进行培养研究方法（控制变量法、转换法）。（三）情感态度价值观1、通过经历科学探究的过程，使学生认识实验对人们获取科学理论的重要价值；2、通过对所学知识的应用，体会物理知识来源于生活，服务于社会的理念。3、使学生通过对英国物理学家焦耳的了解，受到其刻苦钻研精神和严谨科学态度的感染和熏陶。（在探究实验的基础上引出焦耳定律，理解焦耳定律的内容、公式、单位及其应用。）三、学情分析学生在此之前已经学习过欧姆定律（电流的大小与电阻、电压的关系的实验探究）、电能和电功率（电流做功与那些因素有关的实验探究），已经具备了一定的知识基础，经过之前的物理学习，学生也有了一定的探究能力和探究意识，但实验设计能力和归纳总结能力还需要进一步提高。四、教学策略教学活动是教与学相互促进活动，为了调动学生学习的主动性，使学生在课堂教学过程中积极思考，发展思维，做到课堂教学面向全体学生，针对本课内容特点和教法。采用的学法如下：发现问题提出假设和猜想设计实验验证假设交流评价分析归纳练习应用。五、教具准备学生用：焦耳定律实验器、滑动变阻器、电流表、导线、开关、电源。演示用：电阻丝、火柴、220V100W的灯泡一个、课件、焦耳定律演示器六、教学重点及难点通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关，并运用焦耳定律解决简单问题。七、教学设计思路（一）本节课体现了新课标理念1、本节课从一个简单演示实验：观察电阻丝点燃火柴，并引导学生回忆生活中用电器的发热现象，让学生体会电流的热效应，体现了从生活走向物理，从物理走向社会的新课标理念。2、本节课设计成体现物理新课标理念的以学生为主体，经历科学探究的探究课，探究的课题是影响电流热效应的因素，其中特别注意引导学生通过实验事实，归纳、概括出影响电流热效应的因素，使学生得到创造、探索的训练。（二）本节课体现了高效型课堂教学理念优化的教学设计本节课重视问题情境的创设和思维动机的激发，通过引导学生主体积极参与教学，主动的探究和建构知识。传统的教学常把这节课上成实验验证焦耳定律的规律课，忽视了课题的方法教育功能（实验方法、控制变量法）和学生思维能力、探究能力的培养。因而我力图将本课题的教学转变成为师生共同参与的启发问题探究课，在实验中以实验为载体展开过程，以问题为线索将课堂教学组织起来，通过积极创设问题情境，力求使实验与思维有机结合，层层深入，步步勾引，使学生始终处于积极参与探究的状态之中，充分展现物理课教学的特点和魅力。（三）本节课培养了学生的创新意识和实践能力。随着探究问题的提出，让学生分别观察比较：1、电灯接入电路中时，灯丝和电线中流过相同的电流，为什么灯丝热得发红，电线的发热却觉察不出来。2、假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。并分析它们的电流、电压、电阻关系，作出合理的猜想：电流的热效应可能与电流的大小、电阻的大小及通电时间有关。接着让学生小组讨论设计实验、自主学习、相互合作交流，体会自然规律的探究历程。在教师的指导下，发现规律，及时总结，从而实现对新知识的建构。并通过多媒体展示，优化课堂教学，提高效果。8、 教学过程（一）、新课引入：通过演示实验电阻丝点火柴以及生活中的一些电器在工作时会有发热的现象来引入新课，说明电流的热效应是普遍存在的一个现象。如向学生提问：“灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？”“生活中还有哪些类似的现象？”通过学生的回答，引出课题，并引导学生总结出电流的热效应。从生活现象引出研究的问题，能培养学生善于从身边学物理，发现问题，提出问题的良好习惯，而且容易激发学生的求知欲望，形成良好的课堂气氛。（二）、新课学习提出问题通过教材中的问题“为什么电炉丝通过导线接到电路中，炉丝热得发红，导线却不怎么热？”提出下面要研究的课题：电流通过导体产生的热量的多少跟什么因素有关？作出猜想可能与电压有关，因为电压越大，电炉中产生的热越多；可能与电阻有关，因为电炉丝发热，而跟电炉丝相连的铜导线却不太热；可能跟电流有关，因为常听说，电流大容易引发火灾；可能跟通电时间有关，灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡才发烫。教师补充：电流、电压和电阻三个量之间是有联系的，明确了二个量就可以再确定另外一个量，故我们研究电流、电阻与导体产生热量的关系就可以了。实验探究 在I、R、t三个量的情况下如何研究呢？如何控制电流一定时电阻的变化？如何控制电阻一定时电流的变化？如何比较电流产生热的多少？先让学生讨论，并设计研究的方案。进行实验方案的设计时要提醒学生注意实验用到的研究方法控制变量法、转换法。实验中把电阻放在密闭容器中，空气受热膨胀使U型管中红色液体出现的高度差，利用转换法，把电流通过导体产生的热量转化为可以直接观察比较的现象。实验设计实验一：电流通过导体产生的热量与电阻的关系（1） 先让学生选取合适的器材，设计实验，同时讨论设计思路（2） 根据学生画的电路图，引导学生根据控制变量的方法，得出合理的电路图。由于要控制电流不变，所以需要把2个电阻串联由于要讨论产生的热量与电阻的关系，所以要用2个不同的电阻由于要保持通电时间相同，所以让2个电阻同时开始通电。（3）判断电流通过电阻产生热量多少的方法U型管升高的高度比较；高，说明电阻产生的热量较多（4）实验表格电阻的大小电流的大小通电时间液柱上升高低产生热量多少5欧相等相等较低较少10欧相等相等较高较多（5）实验结论：电流和通电时间相等时，电阻越大产生的热量越多。实验二：电流通过导体产生的热量与电流的关系（1） 由控制变量法可以知道，这个实验要控制电阻和通电时间不变，改变电流，（2） 先让学生选取合适的器材，设计实验，（3） 根据学生画的电路图，引导学生根据控制变量的方法，得出合理的电路图。由于要保持通电时间相同，所以让2个电阻同时开始通电。由于要讨论产生的热量与电流的关系，所以2条支路上的电阻要不同。R1由于要控制电阻不变，所以需要选2个阻值相同的电阻所以要使R1 ，R3的阻值相同。R3R2（4） 观察实验，完成实验表格电阻的大小电流的大小通电时间液柱上升高低产生热量多少10欧较小相等较低较少10欧较大相等较高较多（5） 结论：电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多。实验三：电流通过导体产生的热量与通电时间的关系（1）由控制变量法可以知道，这个实验要控制电阻和电流不变，改变通电时间。（2）先让学生选取合适的器材，设计实验。（3）根据学生画的电路图，引导学生根据控制变量的方法，得出合理的电路图。由于要保持电阻，电流不变，所以用一个电阻。由于要讨论产生的热量与通电时间的关系，所以观察时间边长，发热量怎么变化（4）实验表格电阻的大小电流的大小通电时间液柱上升高低产生热量多少10欧相等较短较低较少10欧相等较长较高较多（5）实验结论：电流和电阻不变时，通电时间越长，产生的热量越多。分析归纳教师先让学生归纳，然后教师总结出焦耳定律内容、公式，让学生自己搞清Q、I、R、t各个量的单位，进行公式变形。教学时要让学生知道焦耳定律是焦耳经过大量实验才总结出来的，对于内容中的“热量与电流的平方成正比”，学生第一次接触到一个物理量跟另外一个物理量的平方成正比，由于数学知识的限制，不容易领会，可以举一些具体数字帮助他们理解。如，当通过一个用电器的电流增大到两倍时，它产生的热量增大到几倍？焦耳定律的应用 学生了解焦耳定律的内容后，再回头讨论前面“炉丝和导线”的问题，让学生对应用公式分析问题时，对必须注意的条件有深刻的认识。例题：一跟60欧的电阻丝接在36伏的电源上，在5分钟内共产生多少热量？解题思路：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再用焦耳定律公式计算电流产生的热量。解：I=U/R=36V/60=0.6A Q=I2Rt=(0.6)260560 J=6480 J作业设计课后练习：计