《焦耳定律》教学设计方案

1、焦耳定律教学设计高垚骏（安徽省宣州区新田中心初中）一、教学目标（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、得出结论几个方进行研究。重点是研究电热与电

2、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、教学策略电流做功的过程就是把电能

3、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

4、。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1 .电功的大小与哪为些因素有关？如何计学生按要求回忆，回答。本节课复算？作知识习提问上的铺(22.能说出一些用电垫。分钟）器工作时育区的转化情况？创电流在电路中做功，学生说出常见用电器工创设，可以将电能转化为其它作过程中育抓惋化。造课堂引形式的能，如电动机、电入新

5、课灯发光、电视机工激发学(3作 。电流通过导体时电能转生的兴分钟）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？化成内能。趣和求 知欲。联 系实 际，引 入新 课。电流的热效应学生总结：投影：电饭锅、取暖培器、油灯、电炉丝、电铭这些用电器工作时都是养学生新课教学铁把电能转化成内能。总结问题的能(28分这些用电器工作时（得出电流的热效应的力。钟）有什么共同特点？导线和电炉丝串联，概念）为什么电炉丝热得发红电热的大小可能与导体而导线并不很热？说明什么？的电阻有关。一、提出问题学生结合生活实际进行猜想：由生活现电流通过导体时产电流、电压、电阻、通电象培养生热量的

6、多少跟什么因时间学生发素后关？现问题学生举例证明猜想的合并提出二、猜想与假设理性。问题的能力。提示：电热是电流通过电阻时产生的热量，电学生讨论：路中有电压不一定有电培流，所以电压对电流通过实验时要控制电路中的养学生电阻产生热量的多少没电流相等，改变电阻，比较在合理猜有影响。（排除电压这个相同时间内放出热量的多少。想，并物理量）分析猜可以通过加热相同物体，想的合电流通过导体产生比较物体吸热升温的多少理性。热量的多少与学会排后美。除不合学生观察实验装置讨论理猜你能结合实例说出得出：想。这三个因素对电热的影 响吗？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

7、量的多少？四、进行实验展示实验装置1i iii外U U 11妙考:观察本实验装置，思1.本装置可以用于1.本装置研究电热与电阻的关系。培2.电阻串联，可以使流养学生过两根电阻丝的电流和通电利用控时间相同。制变量的方法3.通过左右两营液面的来设计高度差来比较，液柱上升的越实验。高，放出热量越多电流I/AR1R2电阻/ Q510产 生热量 （多/ 少）通 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计实验关系？4.实验数据走格的能力。2.两电阻为什么要学生根据实验数据，得出串联？结论：在电流和通电时间相同培时，电阻越大，电流通过电阻养学生3.如何比较电流通产生的热身越多。利用

8、转过电阻放出热量？换的方法把不4.设计实验数据记学生观察实验装置讨论易观察录表格得出：的量转换为易电路接通，进行实1 .本装置研究电热与电观察的验，观察U形管中液柱的流的关系。现象。上升情况，把实验结果填入表格中。2.使右边容器中的电阻丝中的电流与左边容器中的分析实验数据，可以电阻丝不等（左边电流大于右得到什么结论？边电流）。学展木装置23 .通过左右两营液面的会设计高度差来比较，液柱上升的越实验数5 口 1 LA SU | 5口 |高，放出热身越多。4.实验数据表格据记录 表格会 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。1 .本装置可以用于 研究电热与哪个

9、因素的 关系？2 .右边电阻丝上为 什么要冉并联一根电阻 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。电阻R/QR1R2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 产生的热身越多。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，在间都有关，电流越大、电阻越电流一定时，通电时间越大、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身越多。用越多。这个结论

10、可以通过刚才的实验中看出来，培某一根电阻丝通电时间养学生越长，液柱上升越高，说设计数明放出热身越多。据记录表格、五、分析论证，得出分析实结论验、总结实对以上两个实验进验、描行总结，电流通过电阻产述实验生热量多少与电流、电阻结论的和通电时间。能力。培 养学生 对实验 数据综 合分析 能力。焦耳定律培养学生介绍科学家焦耳。了解焦耳在电热上的成的人文就精神、英国科学家做了大学习科量实验于1840年最先精学家的确地确定了电流产生的实事求热量跟电流、电阻和通电是的精时间的关系，即焦耳定学生了解焦耳定律的内神。律。容,记住公式。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

11、比。学生快速的计算本题中利如果热量用Q表示，的电热。用焦耳电流用I表示，电阻用R定律进表示，时间用t表示，则Q=I2Rt= (4. 55A) 2行简单焦耳定律为Q=I2Rt。X48 . 4 QX600s=6 X105J计算，培养学生利用公式解例题：一电热水器电学生结合欧姆定律进行决实际阻丝的阻值为48. 4Q,计算问题的正常工作时的电流为能力，4 . 55A ,工作 10min1/进一步放出的热吊为多少J ?熟悉公Q=I2Rt= (6. 8A) 2X式。32 . 3 QX600s=9 X105J练习：一取暖器接在家庭电路中，正常工作时培养学生利用物的电流为6. 8A,工作 10min 放出的热

12、量是多少？理知识解决实 际问题力。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，电功与电热间后什 么关系呢？学生计算电流做的电功（电能）W=UIt=220V X6 . 8AX600s=9 X105J学生讨论：加 强知识 的联 系，培 养学生 系统学当电流做的功全部在前面的计算过程中利习的能转化为内能时：用了欧姆定律，它只能用在纯力。电阻电路中，用电器工作时把由于 W=UIt ,电能全部转化为内能。U=IRQ=W=I2Rt培不是的，电吹风工作时把养利

13、用电吹风工作时，消耗电能转化为内能，还有TB分物理知了 1000J的电能，电流转化为动能。它不是一个纯电识解决在电阻线上产生热量等阻。电功大于电热。实际问于1000J吗？题能力。电功与电热的联系与区别1 .纯电阻电路中培W=Q养学生合作学2 .非纯电阻电路中习的能WQ力、团队精神电热Q=I2Rt其它形式的能W?Q和交往能力。利用焦耳定律解释学生讨论：培现象养学生电线与电炉丝串联，电流知识应讨论：电炉通过导线相等，根据焦耳定律，导线的用能接到电路中，导线和电炉电阻比电炉丝小的多，相同时力，合丝串联，为什么电炉丝热间内放出热量也少。作学习得发红而导线并不很的能热？学生讨论力、团想想议议：额定电压队

14、精神这两种情况卜后不同的和交往相同的灯泡，额定功率越变量，前者是在电压一定时，能力。大，电阻越小，正常工作电阻越小，电流越大，电热与时单位时间内产生的热电流是平方的关系，所以电流利用越多。可是按照焦耳定对电热影响较大。后者的前提用控制律，电阻越大，单位时间是在电流一定时，电阻越大，变量的内产生的热身越多。一者电热越多。方法来似乎有矛盾，这是怎么回分析问事？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分成两类利器（电熨斗、电视机散热用分类孔、取暖器、电饭锅、电利用电热的有：电熨斗、的方法脑主板风扇、笔记本散热取暖器、电饭锅等。来培养孔、电动机外冗 ），学生利给这些用电器进行分类，防止电热的有：电视机散用辩证哪些是利用电热、哪些是热孔、电脑主板风扇、笔记本的态度防止电热造成危害的。散热孔、电动机外壳等来看待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。问题