资源简介

焦耳定律（教案）
教学目标：
1. 学习焦耳定律的内容
2. 了解焦耳定律的实际意义，并利用焦耳定律解释实际问题
3. 在对“影响电热多少因素”的探究过程中集中运用控制变量、转化法，体验科学探究、实验严密的逻辑性，建立科学研究的基本素养；在多样的实验设计中拓展学生思维的广度和深度，体会科学研究的乐趣。
教学重点：
“影响电热多少因素”的科学探究过程（实验设计的多样化），可以利用焦耳定律解释实际问题。
教学难点：
在探究实验过程中关于“如何比较电热多少”问题中“转化法”的思维建立与运用（多种转换方案），能够由学生真正的自己解决问题。
教学形式：
在教师有限的引导下，学生分组讨论、实验，展示交流学习成果。
教学过程：
1.引入：
问题：人们利用电能的目的是什么？（将电能转化为其它形式的能）
演示实验：镍铬合金在10V电压下发热实验（器材：学生电源、开关一个、导线若干、镍铬合金丝一根、餐巾纸一张）
过程：
通电后提问“电能转化为什么能？为什么这样判断？”
将餐巾纸放在合金丝上通电观察到纸被点燃，确认电能转化为内能。(转换法思维的初步渗透)
给出“电流的热效应”的概念，并说明电流通过导体放热简称为“电热”，用Q表示；焦耳定律就是专门研究电热多少的物理理论。
2.新课教学：
（1）提出问题：
提问：刚才的实验中，镍铬合金丝通电后热得可以把纸点燃，而与其串联的导线却发热很少，这是为什么？
引导：说明电流通过导体发热的多少受一些条件的影响。
提问：电流通过导体发热的多少与什么有关呢？
（2）探究：影响电热（Q）多少的因素：
a.猜想：
猜想环节学生根据电路知识是可以提出一些假设并有一定的理由，所以可以放开让学生谈论并大胆假设。
对于提出电热与电压和电功率猜想的预案：P=U I，与猜想电压、电流是一致的，并且电功率依然来源于电流做功的快慢，所以可以排除；利用I=U/R，结合开路时有电压而无电流、无电能转化将U排除。
b．实验方法以及实验方案的设定：
实验方法：控制变量
实验方案：按控制变量法设定方案，并简要说明操作要点。
c.实验电路设计：（分组实验）
分组一 学生电流源、开关一个、加热电阻R1和R2各一个、滑动变阻器一个、秒表一只。
分组二 学生电流源、开关一个、加热电阻R1三个、加热电阻R2一个、秒表一只。
分组二 学生电流源、开关一个、加热电阻R1三个、加热电阻R2一个。
按照实验方案和给定的实验器材分组讨论、交流能够满足要求的电路设计。（分流电路可能需要教师进行引导）
d.如何比较产生热量的多少：（转换法思维的建立及运用，依然体现多样化的设计思路）
转换思维的建立：
观察温度计想到可将放热的多少体现在物体升温的现象上来。
观察空气受热膨胀可让插在密封瓶中玻璃管内的液柱升高来体现放热的多少
利用设计好的电路配合转换法进行分组实验并交流：
分组一 温度计两支、相同的烧瓶两个、橡胶塞子两个
分组二 两端开口的细玻璃管两只、红色水少许、相同的烧瓶两个、橡胶塞子两个
分组三 “焦耳定律”实验演示器材一整套（见PPT第7页图）
e．实验并交流：
在利用了不同的电路、不一样的转换思想后，通过实验大家可以得到相同的结论。
在电流和电阻相同时，通电时间越长，电流通过导体放热越多
在电流和通电时间相同时，导体电阻越大，电流通过导体放热越多
在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，电流通过导体放热越多
（3）影响电热（Q）多少的因素的理论试分析：
利用已知电学知识和刚才的实验结论，进行电路推演分析出电热（Q）与电阻成正比、与电流的平方成正比的结论。（具体推演过程见PPT第10、11页）
（4）给出焦耳定律和焦耳本人的介绍：
英国物理学家焦耳经过四百多次精密的实验，终于得到了电热的多少与电流、电阻、通电时间的关系。
焦耳定律：
公式表示：
单位：
（5）利用焦耳定律进行实例分析：
A．课堂开始时的实验：为什么镍铬合金丝热的发烫，而与其串联的导线却不怎么发热
B.远距离高压输电中，导线上为什么会有电能的损失？为什么提高输电电压可以有效地减少能量损失
3.课堂总结：
实验中运用了控制变量法，建立了“转换法”的思想并实际运用解决了问题。
学习了焦耳定律的内容，并能够运用于解决实际问题。

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