《焦耳定律》教学设计方案

1、焦耳定律教学设计高春骏(安徽省宣州区新田中心初中)一、教学目标(-)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 於/口。(-)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

2、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

3、定律在实际生活中的应用。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

4、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' 教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图复习提问（2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

5、情景引入新课（3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O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创 造课堂 情景， 激发学 生的兴分钟）化成内能。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?趣和求知欲。联系实际，引入新课。电流的热效应投影：电饭锅、取暖器、油灯、电炉丝、电铭铁课教学这些用电器工作时（28分有什么共同特点？钟）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

6、阻有关。培 养学生 总结问 题的能 力。由 生活现 象培养 学生发 现问题 并提出 问题的 能力。学生观察实验装置讨论 你能结合实例说出得出：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。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。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

7、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这三个因素对电热的影响吗?三、设计实验1.本装置研究电热与电阻的关系。要研究电流通过电阻产生热量与电阻的关2.电阻串联，可以使流养学生系，如何设计实验？如何过两根电阻丝的电流和通电比较产生热量的多少?时间相同。制变量的方法考:四、进行实验展示实验装置1观察本实验装置, 田1.本装置可以用于3.通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。电流I/AR1 R2电 510阻/Q产生热量（多/少）来设计实验。过分析实验装置的合理性来培养学生的设研究电热与哪个因素的关系?2.两电阻为什么

8、要 串联？3.如何比较电流通 过电阻放出热量？4.实睑数据表格学生根据实验数据，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。计实验4.设计实验数据记录表格学生观察实验装置讨论得出：电路接通，进行实本装置研究电热与电睑，观察U形管中液柱的 上升情况，把实验结果填流的关系。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。入表格中。分析实验数据, 以得到什么结论？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）。展示装置23.通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越学 会设计 实验数高，放出热

9、量越多。据记录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芯表椎4.实验数据表椎电阻R/R1R2电流I/A产生热量（多/少）Q会 根据实 验数据 得出结 论，利 用控制 变量的 方法准学生根据实验数据，得确的描 电路接通，进行实出结论：在电阻和通电时间述出结 验，观察U形管中液柱相同时，电流越大，电流通论。的上升情况，把实验结过电阻产生的热量越多。果填入表格中。学生总结以上两个实验:分析实验数据，可以得到什么结论?电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时对于某一个电阻，在电流

10、一定时，通电时间越间都有关，电流越大、电阻越 大、通电时间越长，电流通过长，电流通过电阻产生热 电阻产生热量越多。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。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。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。培 养学生 对实验 数据综 合分析 能力。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。了解

11、焦耳在电热上的成 就学生了解焦耳定律的内 容，记住公式。培 养学生 的人文 精神、 学习科 学家的 实事求 是的精 神。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。学生结合欧姆定律进行计算利 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。如果热量用Q表 示.电流用I表ZF,电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律为Q=l2Rt o例题：一电热水器电阻丝的阻值为48 . 4Q, 正常工作时的电流为4 . 55A ,工作 10min放出的热量为多少J ?学生快速的计算本题中 的电热。Q=l2Rt= (4 . 5

12、5A ) 2X48 . 4Qx600s=6 X105JQ=l2Rt= (6. 8A ) 2X32 . 3Qx600s=9 X105J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？养学生 利用物 理知识 解决实 际问题 的能力。电功与电热 上题中已知电压、电学生计算电流做的电功流和通电时间，可以计算（电能）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？W=Ult=220V X6.X 600s=9 X105J8A学生讨论:加强知识的联系，培养学生系统学通过计算我们发现 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

13、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=Ult ,U=IRQ=W=l2Rt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=Q2 .非纯电阻电路中W>Q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。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 队精神电热Q=l2Rt和交往能力。其它形式的能W?Q

14、利用焦耳定律解释学生讨论:现象电线与电炉丝串联，电 流讨论：电炉通过导线相等，根据焦耳定律，导线的接到电路中，导线和电炉电阻比电炉丝小的多，相同时丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很执？间内放出热量也少。学生讨论想想议议：额定电这两种情况下有不同的相同的灯泡，额定功率越变量，前者是在电压一定时,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，单位时间电阻越小，电流越大，电热与 电流是平方的关系，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，内产生的热量越多。二者电热越多。似乎有矛盾,这是怎么回事？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。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、电分成两类利用电热的有：电熨斗、用分类的方法脑主板风扇、笔记本散热取暖器、电饭锅等。来培养孔、电动机外壳 ）， 给这些用电器进行分类,防止电热的有：电视机学生利用辩证的态度哪些是利用电热、哪些是热孔、电脑主板风扇、笔记本来看待防止电热造成危害的。散热孔、电动机外壳等问题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。回忆本节课内容