初三物理(北京版)焦耳定律-1教学设计

课程基本信息课例编号学科物理年级九学期上课题《焦耳定律》教科书书名：《物理》出版社：北京师范大学出版社出版日期：2019年07月教学人员姓名单位授课教师指导教师教学目标教学目标：1.通过观察实验，了解电流的热效应。2.通过实验操作，经历探究影响电热的因素实验过程，理解焦耳定律。3.能利用焦耳定律解释生活中的电热现象。4.在实验探究并了解焦耳定律的过程中，具有设计探究方案和获取证据的能力，能运用科学思维方法，从定性和定量两个方面对相关问题进行科学推理、找出规律、形成结论。4.通过测量或比较热量多少的过程，体会能量转移和转化的思想在物理研究中的重要作用。5.通过学习电热的利用与危害，学会辨证的看待问题。6.通过减少有害电热的分析，有应用科学知识解决问题的意识，具有节约能源、促进可持续发展的责任感。教学重点：经历电热与电阻、电流的定量关系实验探究过程，帮助学生理解焦耳定律教学难点：电热的测量方法教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图一、引入新课播放视频，通电铅笔芯可以点燃火柴电流通过用电器中的导体时，导体会发热，生活中的许多用电器都是利用导体通电后发热来工作的。出示常见主要用来发热的用电器图片：生活中，电水壶电热驱蚊器以发热为目的，手机和智能机器人以智能工作为目的，洗衣机电风扇以驱动电动机为目的，各种灯具以发光为目的，他们工作后后都会产生热量。其中最简单的是以发热为目的电热器，核心部件是电热丝，今天我们就以此来学习电热。一、电流的热效应电流通过导体时，导体会发热的现象，称为电流的热效应。产生的热量简称电热，用符号Q表示。生活中类似的现象还有很多，手机、电脑使用后都会发热，电热有利有弊，电热的多少与什么因素有关呢？观看视频，思考问题：通电铅笔芯为什么可以点燃火柴，试着找到答案（生活中铅笔芯并不能点燃火柴，铅笔芯通电后产生了热量，温度升高，达到了火柴的燃点，于是火柴便被点燃了。）观察并概括，这些用电器的共同特点，体会电流能产生热。知道什么是电流的热效应进入到生活实际情境中体会电热的利与弊创设真实情景，激发学生的兴趣和求知欲。培养学生基于事实分类归纳概括的能力。联系实际，从生活走向物理从生活走向物理，学生从电热的利与弊分析电热会与哪些因素有关，进入猜想环二、电流的热效应二、电流的热效应与什么因素有关1.创设情境回顾刚才的小实验，铅笔芯通电后才会产生热量，这是短路现象，短路时，电路电流很大，生活中电路电流过大，还会引起火灾，我们猜想：电流可能是影响电热的因素。猜想1：电热可能与电流有关2．创设情境：手机长时间使用会发热，电热水壶需要一段时间才能把水烧开。猜想：电热可能与通电时间有关3．创设情境：电炉丝和导线串联，为什么通电后电炉丝热得发红而导线几乎不发热？引导同学分析：炉丝和导线的电阻不同猜想：电热可能与电阻有关电热与以上三个因素有着什么样的关系呢？我们通过实验来进行探究电阻R电热Q电流I通电时间t通过观察分析问题，提出有根据的猜想，电流可能会影响电热。根据生活经验得出猜想：通电时间会影响电热。通过自己的观察思考得出电阻可能影响电热。归纳：影响电热的因素基于观察和实验形成猜想基于生活经验形成猜想基于生活经验形成猜想引导学生及时归纳，养成良好的思维习惯。三、探究电热的影响因素实验1.探究电热与电阻的关系提出问题：（1）怎样测量和改变电阻（2）怎样控制电流和通电时间相同（3）在现有条件下无法直接测量电热，你有什么好办法？由电热宝引导学生利用转换法进行测量Q放=Q吸Q吸=cmΔtQ放=cmΔt展示并简单介绍实验装置：播放实验视频记录实验数据到表格中R/Ω123456t0/oc24.624.524.524.524.524.6t/oc25.125.626.126.627.227.7Δt/oc0.511.52.12.73.2Q放/J147294441617.4793.8940.8用EXCEL进行数据拟合在误差范围内根据图象，可得结论：当电流和通电时间相同的情况下，电流通过导体产生热量与电阻成正比。2.探究电热与电流的关系将实验数据记入表格I/A0.511.522.53t0/oc28.228.530.132.737.344.8t/oc28.429.532.137.14353.5Δt/oc0.2124.45.78.7Q放/J58.8176.4382.2705.612051764用EXCEL数据表进行数据拟合通过观察图象，在考虑误差的情况下，Q放与I2可能成正比I2/A20.160.641.442.5645.76Q放/J58.8176.4382.2705.612051764于是我们再次用EXCEL拟合Δt与I2的数据图像根据图象可得结论：在电阻和通电时间相同的情况下，电流通过导体产生的热量与电流平方成正比。3.电热与通电时间的关系生活中的很多现象都表明，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。你能设计实验探究电热与通电时间的关系吗？介绍：英国物理学家焦耳历时40年的时间做了近400次实验，得出电流通过导体产生热量与电流平方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比。公式：Q=I2Rt单位：Q—JI—AR—Ωt—s课堂练习：一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量?学生思考：因变量：电热自变量：电阻控制变量:电流和通电时间根据已有电学知识设计出自己的方案理解在忽略热量损失的情况下，电阻通电后放出的热量转换为杯内水吸收的热量。认识并了解实验器材。观看视频明确实验操作过程，记录数据根据图象分析得出实验结论根据上一个实验的经验，自主完成思维导图观察图象是抛物线，Δt与I符合简单二次函数的关系。从复杂函数关系转化为简单函数关系。观察图象分析得结论：电流通过导体产生的热量与电流平方成正比。基于情景，提出问题，设计实验，探究电热与通电时间的关系明确焦耳定律的内容和单位思考并完成练习题根据探究任务，正确的识别和操作变量。培养学生设计实验与制定方案的能力把不易直接测量的电热转换为容易测量的水吸收的热量。明确实验器材的组装方法培养学生基于证据得出结论并作出解释的能力。认识到数据拟合可能符合猜想的某一种形式。体会物理中化繁为简的巧妙研究方法。培养学生自主探究的能力渗透思想教育，形成物理观念规范书写，及时反馈，促进理解四、电流热效应的应用1.电流热效应的利用这些用电器工作时，将电能转化为内能，W=QUIt=I2Rt2.电流热效应危害的防止及减少（1）防止措施外壳后盖有很多小孔内部装有风扇W>QUIt>I2Rt（2）减少方法能量转化有方向，高压输电、超导体了解常见的将电能全部转化为内能的用电器。知道电流热效应本质是把电能转化为内能了解电流做功将电能转化为其它形式的能和内能的用电器体会能量转化和守恒的意义知道能量转化有方向，形成节约能源、促进可持续发展的责任感五、课堂小结本节课我们知道了电流热效应的影响因素，知道在发生电流热效应时，电流通过用电器做功将电能转化为内能，通过实验总结得出焦耳定律的内容和表达式，因为电热具有可控、可调、方便、环保等优点，我们在生活中对于有益的电热可以加以利用，同时电热的危害在一些用电器上也不可避免的存在，因此有必要采取措施防止电热带来的危害，从能源的可持续发展角度来思考，可以减小不需要的电热产生。另外本节课在测量电阻丝放出的热量时，我们用水吸收了电阻丝放出的热量，Q放=Q吸，这个过程实际上是一个能量的转移过程，从能量的角度分析和解决问题，是物理学中重要的思想和方法纵观整个实验，还有其他形式的能参与了转化。那就是电源的电能转化为了内能，焦耳的实验也是始终围绕能量这一线索展开的，他不仅得出了焦耳定律，还揭示了电能内能和机械能之间相互转化的关系，证明了电能可以提供机械能，成为社会生产中的新动力，电能的利用改变了人们的生活，推动了科技进步和社会发展，为人类文明进入自动化和智能化时代奠定了基础。利用思维导图梳理本节课学到的知识及方法。了解电能与内能和机械能之间的转化，证明了电能可以提供机械能，成为社会生产中的新动力培养学生关联整合能力，促进知识的理解，形成物理观念。培养学生科学态度和科学责任。让学生学