人教版物理九年级全一册18.4焦耳定律 教学设计

2021年度安徽省初中物理优质课评选比赛人教版物理九年级全一册18.4焦耳定律马鞍山市成功学校张真一、教材分析

焦耳定律是重要的物理定律，是能量守恒定律在电能和内能转换中的体现。教材在电功、电功率之后安排焦耳定律，既是对电能、电功率的应用总结，也是从电热角度认识安全用电的理论基础。教材贴近学生生活，充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的教育理念。二、学情分析

在学习本节前，学生已经具备欧姆定律、电能、电功率的知识，并且在电能和电功的学习中对能量的转化已有一定的基础。在认识电流的热效应的教学中学生可以根据生活实际举例说明家用电器中电能转化为内能的实例。在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关实验中，学生有一定的实验操作能力，具备控制变量法和转换法的基础知识，但是对于电路的设计学生有难度，需要教师引导。三、教学目标

1.知道电流的热效应现象。（物理观念）

2.经过实验探究引入焦耳定律，会用焦耳定律进行电热的计算。（科学思维）

3.经历电流经过导体产生的热量与电流、电阻、时间有关的实验过程，提高实验探究能力。（科学探究）

4.学会解释生活中的一些电热现象，通过学习电热的利用与防止，会用对立统一的辩证思维看待问题。（科学责任和态度）1四、教学重难点

教学重点：引入电热与电流、电阻和通电时间的关系；教学难点：对焦耳定律的理解及电热计算。五、教学准备

学生小组实验资源：自制焦耳定律实验仪（圆底烧瓶、橡胶塞、发热电阻、无色煤油、温度计）学生电源、开关、导线等；

教师演示实验资源：多媒体课件、自制焦耳定律演示仪（圆底烧瓶、橡胶塞、发热电阻、无色煤油、温度传感器）学生电源、开关、导线等。六、课时安排：1课时

七、新课教学：

1.引入新课

教师介绍：教师展示加热桌垫和电动机模型,并通过红外热成像仪展示观察两个用电器的发热情况。感知：通过红外热成像仪的展示电流通过导体时发热的情况。 设问：当老师打开加热桌垫的开关时，同学们都看到了什么现象？追问：当老师闭合电动机开关时，同学们又看到了什么现象？ 结论：这些用电器在工作时，电流经过它们的导体，都会有发热的现象产生。我们把电能转化成内能的现象称之为电流的热效应。2.实验教学

①提出问题2电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？ ②猜想与假设

学生猜想：可能与电压、电流、电阻和时间有关。学生通过生活举例证明猜想的合理性。引导分析：如果没有电流就不会产生电热。我们生活中使用的电压都为220V，并且电热是电流通过导体时产生的热量。其实在今天研究的电路中，欧姆定律告诉我们，电压实际影响的是电流的大小，我们今天研究电流其实也等同于在研究了电压。结论：电流通过导体产生热的多少与电流、电阻和时间有关。 ③设计实验：

设问：一个物理量猜测与多个因素有关，用什么实验探究的方法研究？学生回答：控制变量法

追问：我们用什么方法和器材去观察不可见的物理量（热量）呢？ 学生讨论：用转换法，根据Q放=Q吸=cm△t把电阻丝产生电热的多少转换为温度计示数的改变量。 教师阐述：今天我们不采用加热水，因为水的比热容大，我们的加热时间会变长。我们这里采用加热无色煤油的形式进行实验。 设问：加热无色煤油的好处有哪些？ 学生讨论：采用加热煤油的形式，可以缩短加热时间，也可以较精确的定量的进行测量温度的改变量。④学生分组进行实验3活动1：研究电热与电阻的关系观察实验装置，交流思考：A．本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？B．两电阻为什么要串联？C．RA、RB的两个温度计示数的变化快慢？ D．电路接通，进行实验，观察温度计液柱的上升情况。定性探究电流通过导体产生热的多少与电阻的关系。结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。活动2：研究电热与电流的关系观察实验装置，交流思考：A．本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？B．右边电阻丝上为什么要再并联一根电阻丝？C．RC、RD的两个温度计示数的变化快慢？D．电路接通，进行实验，观察温度计液柱的上升情况。定性4探究电流通过导体产生热的多少与电流的关系。 结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。⑤教师演示实验教师通过一个组合实验仪器1和2，设置共同探究电热与电流、电阻和时间关系的实验装置。介绍通过研究阻值相同的RA和RC探究电流的影响因素；研究电流相同的RB和RC探究电阻的影响因素。三位同学分组组合，分别每隔1分钟进行一次数据记录RA、RB、RC的三组温度计示数的值。数据记录完整后，将数据进行处理，把温度计示数的变化量△t计算出来，填写在下列表格中。电阻规格12345RA=5ΩRB=10ΩRC=5Ω⑥分析与论证教师和学生共同通过分析实验数据，可以准确的得到：在三个影响因素中，电流因素的影响更加的明显。得到电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。53.教师介绍

1840年英国物理学家詹姆斯·焦耳首先把电阻丝盘绕在玻璃管上，做成一个电热器。用电热器加热已知质量的水。并通过温度计观测水温的变化。焦耳通过不懈的努力，将类似这样的实验重复做了400多次，获得大量实验数据。数据表明：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。 公式：Q=I2Rt

单位：焦耳（J）

教师讲解：电能和电热的关系

①当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q=W=UIt=I2Rt.如：电暖器，电饭锅，电暖炉等。 ②当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：电能转化为内能和机械能，此时W＞Q

4.例题讲解

小明将电动机模型接入如图所示电路中，已知电源电压U=3V保持不变，电动机内部线圈电阻R=2Ω，闭合开关后，电动机正常转动，电流表读数I=0.5A，求：电动机正常转动1min消耗的电能和线圈产生的热量。解：

W=UIt=3V×0.5A×60s=90J6 Q=I2Rt=(0.5A)2×2W×60s=30J

答:电动机正常转动1min消耗的电能为90J; 线圈产生的热量为30J。5.生活应用

教师展示：电热的利用应用实例，以及电热的利用有利有弊。学生举例：电热应用的利用和防止实例。教师阐述：生活中的事物总是存在两面性，对立统一的哲学思想总是存在每一个事物当中。所以我们在使用用电器的过程中，需要趋利避害，防止过渡的电热对人类的危害。6.课堂反馈

教师实验演示：演示生活中的电暖炉通电后发热的现象。设问：为什么电炉丝热得发红，而