《焦耳定律》教学设计

焦耳定律 教学设计 江苏南京 29 中致远校区 殷发金 一 教学目标一 教学目标 一 知识与技能 一 知识与技能 1 能通过实例 认识电流的热效应 2 能在实验的基础上得出电热的大小与电流 电阻和通电时间有关 知道焦耳定律 3 会用焦耳定律进行计算 会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治 二 过程与方法 二 过程与方法 体验科学探究过程 了解控制变量的物理方法 提高实验探究能力和思维能力 三 情感态度和价值观 三 情感态度和价值观 会解释生活中一些电热现象 通过学习电热的利用与防止 学会辩证地看待问题 二 教学重难点二 教学重难点 电热是指电流做功把电能转化为内能 电热的大小与哪些因素这个实验从提出问题 猜想 设计实验 进行实验与收集证据 得出结论几个方进行研究 重点是研究电热与电 流 电阻和通电时间的关系 实验中要采用控制变量的方法 研究电热与电阻关系时要控 制电流和通电时间相同 设计出的电路要使用两个不同的电阻串联 研究电热与电流的关 系的设计是一个难点 电阻相同改变电流 可以利用并联分电流的思想 也可以两个电路 来完成 焦耳定律研究的是把电能转化为内能的多少 它与电功有联系也有区别 电功是指电 流做功 可以把电能转化为各种形式能 而电热只是电功的一部分 只有在纯电阻电路中 这两个量才相等 重点 通过实验研究电热与电流 电阻和通电时间的关系 并确定研究方法及实验操 作中各个环节应注意的问题 难点 对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用 三 教学策略三 教学策略 电流做功的过程就是把电能转化为其它形式能的过程 不同的用电器转化成不同形式 的能量 本节研究的是把电能转化为内能多少 生活中的用电器工作时都伴有热的现象 用此引入电流的热效应 从电炉丝与连接的导线入手 提出问题 学生也比较容易猜到电 阻是影响电热的因素之一 在设计实验研究电热与电流 电阻和通电时间关系时 要利用 到控制变量的方法 研究电热与电阻的关系要比研究电热与电流关系思维难度上略低一些 体现了从简入难的层次性 设计实验时结合了电路的特点 利用串联电路使两电阻的电流 相等 利用分电压的方法使两电阻的电流不相等 电热与电功的联系与区别 可以通过公式推导的方法得出在纯电阻电路中 Q W 在非 纯电阻电路中 电热只是电功的一部分 也可以从能量转化的角度来比较电热与电功 电 热是指把电能转化为内能 而电功是把电能转化为其它形式的能 电热只是电功的一部分 四 教学资源准备四 教学资源准备 校园局域网 多媒体课件整合网络 家庭电路演示板 含电能表 功率不同的用电 器 如热得快和白炽灯 电源 开关 导线 规格已知的小灯泡 滑动变阻器等 五 教学过程五 教学过程 教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图 复习提问复习提问 2 2 分钟 分钟 1 电功的大小与哪些因素有关 如何计算 2 能说出一些用电器工作时能量 的转化情况 学生按要求回忆 回答 为本节课作知 识上的铺垫 创设情景创设情景 引入新课引入新课 3 3 分钟 分钟 电流在电路中做功 可以将电能 转化为其它形式的能 如电动机 电灯发光 电视机工作 当这些用电器工作一段时间后 我们触摸它们的有关部位 会有 什么感觉 这是什么原因 学生说出常见用电器工作过程 中能量的转化 电流通过导体时电能转化成内 能 创造课堂情景 激发学生的兴 趣和求知欲 联系实际 引 入新课 新课教学新课教学 2828 分钟 分钟 电流的热效应电流的热效应 投影 电饭锅 取暖器 油灯 电炉丝 电烙铁 这些用电器工作时有什么共同特 点 导线和电炉丝串联 为什么电炉 丝热得发红而导线并不很热 说 明什么 学生总结 这些用电器工作时都是把电能 转化成内能 得出电流的热效应的概念 电热的大小可能与导体的电阻 有关 培养学生总结 问题的能力 一 提出问题一 提出问题 电流通过导体时产生热量的多少 跟什么因素有关 二 猜想与假设二 猜想与假设 提示 电热是电流通过电阻时产 生的热量 电路中有电压不一定 有电流 所以电压对电流通过电 阻产生热量的多少没有影响 排除电压这个物理量 电流通过导体产生热量的多少与 有关 你能结合实例说出这三个因素对 电热的影响吗 三 设计实验三 设计实验 要研究电流通过电阻产生热量与 电阻的关系 如何设计实验 如 何比较产生热量的多少 四 进行实验四 进行实验 展示实验装置 1 观察本实验装置 思考 1 本装置可以用于研究电热与哪 个因素的关系 学生结合生活实际进行猜想 电流 电压 电阻 通电时 间 学生举例证明猜想的合理性 学生讨论 实验时要控制电路中的电流相 等 改变电阻 比较在相同时 间内放出热量的多少 可以通过加热相同物体 比较 物体吸热升温的多少 学生观察实验装置讨论得出 1 本装置研究电热与电阻的 关系 2 电阻串联 可以使流过两 根电阻丝的电流和通电时间相 同 3 通过左右两管液面的高度 差来比较 液柱上升得越高 放出热量越多 电流 I A R1 R2 电阻 510 产生热量 多 少 4 实验数据表格 由生活现象培 养学生发现问 题并提出问题 的能力 培养学生合理 猜想 并分析 猜想的合理性 学会排除不合 理猜想 培养学生利用 控制变量的方 法来设计实验 通过分析实验 装置的合理性 来培养学生的 设计实验的能 力 培养学生利用 转换的方法把 不易观察的量 转换为易观察 的现象 学会设计实验 数据记录表格 2 两电阻为什么要串联 3 如何比较电流通过电阻放出热 量 4 设计实验数据记录表格 电路接通 进行实验 观察 U 形 管中液柱的上升情况 把实验结 果填入表格中 分析实验数据 可以得到什么结 论 展示装置 2 1 本装置可以用于研究电热与哪 个因素的关系 2 右边电阻丝上为什么要再并联 一根电阻丝 3 如何比较电流通过电阻放出热 量 4 设计实验数据记录表格 电路接通 进行实验 观察 U 形 管中液柱的上升情况 把实验结 果填入表格中 分析实验数据 可以得到什么结 论 对于某一个电阻 在电流一定时 学生根据实验数据 得出结论 在电流和通电时间相同时 电 阻越大 电流通过电阻产生的 热量越多 学生观察实验装置讨论得出 1 本装置研究电热与电流的 关系 2 使右边容器中的电阻丝中 的电流与左边容器中的电阻丝 不等 左边电流大于右边电流 3 通过左右两管液面的高度 差来比较 液柱上升得越高 放出热量越多 4 实验数据表格 电阻 R R1R2 电流 I A 产生热量 多 少 学生根据实验数据 得出结论 在电阻和通电时间相同时 电 流越大 电流通过电阻产生的 热量越多 学生总结以上两个实验 电流通过电阻产生热量的多少 与电流 电阻和通电时间都有 关 电流越大 电阻越大 通 电时间越长 电流通过电阻产 会根据实验数 据得出结论 利用控制变量 的方法准确的 描述出结论 培养学生设计 数据记录表格 分析实验 总 结实验 描述 实验结论的能 力 培养学生对实 验数据综合分 析能力 通电时间越长 电流通过电阻产 生热量越多 这个结论可以通过 刚才的实验中看出来 某一根电 阻丝通电时间越长 液柱上升越 高 说明放出热量越多 五 分析论证 得出结论五 分析论证 得出结论 对以上两个实验进行总结 电流 通过电阻产生热量多少与电流 电阻和通电时间 生热量越多 焦耳定律焦耳定律 介绍科学家焦耳 英国科学家做了大量实验于 1840 年最先精确地确定了电流产生的 热量跟电流 电阻和通电时间的 关系 即焦耳定律 电流通过导体产生的热量跟电流 的二次方成正比 跟电阻成正比 跟通电时间成正比 如果热量用 Q 表示 电流用 I 表 示 电阻用 R 表示 时间用 t 表 示 则焦耳定律为Q I2Rt 例题 一电热水器电阻丝的阻值 为 48 4 正常工作时的电流 为 4 55A 工作 10min 放出的热 量为多少 J 练习 一取暖器接在家庭电路中 正常工作时的电流为 6 8A 工 作 10min 放出的热量是多少 了解焦耳在电热上的成就 学生了解焦耳定律的内容 记 住公式 学生快速的计算本题中的电热 Q I2Rt 4 55A 2 48 4 600s 6 105J 学生结合欧姆定律进行计算 Q I2Rt 6 8A 2 32 3 600s 9 105J 培养学生的人 文精神 学习 科学家的实事 求是的精神 利用焦耳定律 进行简单计算 培养学生利用 公式解决实际 问题的能力 进一步熟悉公 式 培养学生利用 物理知识解决 实际问题的能 力 电功与电热电功与电热 上题中已知电压 电流和通电时 间 可以计算出取暖器消耗的电 能 那么取暖器消耗的电能与电 热之间有什么关系呢 通过计算我们发现电流做功与产 生的电热是相等 那么用电器在 工作时 电功与电热间有什么关 系呢 当电流做的功全部转化为内能时 由于 W UIt U IR Q W I2Rt 电吹风工作时 消耗了 1000J 的 电能 电流在电阻线上产生热量 等于 1000J 吗 电功与电热的联系与区别 1 纯电阻电路中 W Q 2 非纯电阻电路中 W Q 电热Q I2Rt 其它形式的能 E W Q 学生计算电流做的电功 电能 W UIt 220V 6 8A 600s 9 105J 学生讨论 在前面的计算过程中利用了欧 姆定律 它只能用在纯电阻电 路中 用电器工作时把电能全 部转化为内能 不是的 电吹风工作时把电能 转化为内能 还有一部分转化 为动能 它不是一个纯电阻 电功大于电热 加强知识的联 系 培养学生 系统学习的能 力 培养利用物理 知识解决实际 问题能力 培养学生合作 学习的能力 团队精神和交 往能力 利用焦耳定律解释现象利用焦耳定律解释现象 讨论 电炉通过导线接到电路中 导线和电炉丝串联 为什么电炉 丝热得发红而导线并不很热 想想议议 额定电压相同的灯泡 额定功率越大 电阻越小 正常 工作时单位时间内产生的热量越 多 可是按照焦耳定律 电阻越 大 单位时间内产生的热量越多 二者似乎有矛盾 这是怎么回事 学生讨论 电线与电炉丝串联 电流相等 根据焦耳定律 导线的电阻比 电炉丝小得多 相同时间内放 出热量也少 学生讨论 这两种情况下有不同的变量 前者是在电压一定时 电阻越 小 电流越大 电热与电流是 培养学生知识 应用能力 合 作学习的能力 团队精神和交 往能力 利用控制变量 的方法来分析 问题 通过辨 析加强对焦耳 定律的理解 平方的关系 所以电流对电热 影响较大 后者的前提是在电 流一定时 电阻越大 电热越 多 电热的利用和防止电热的利用和防止 展示常见一些用电器 电熨斗 电视机散热孔 取暖器 电饭锅 电脑主板风扇 笔记本散热孔 电动机外壳 给这些用电 器进行分类 哪些是利用电热 哪些是防止电热造成危害的 电热在实际中有利用也有防止的 我们要利用辩证的态度来对待电 热 分成两类 利用电热的有 电熨斗 取暖 器 电饭锅等 防止电热的有 电视机散热孔 电脑主板风扇 笔记本散热孔 电动机外壳等 利用分类的方 法来培养学生 利用辩证的态 度来看待问题 总结 总结 5 5 分分 钟 钟 回忆本节课内容 1 电流