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15.4 探究焦耳定律
一、教学目标
1、知识与技能
（1）知道电流的热效应，知道导体产生的热与电阻、电流的关系。
（2）理解焦耳定律的内容、公式、单位及其应用。
（3）知道电热的利用和防止。
2、过程与方法
（1）通过学生探究实验，进一步学习控制变量法与转换法，在实验中提高学生归纳并得出结论的能力。
（2）通过收集信息、阅读资料、相互交流，培养学生的信息处理能力与自学能力。
（3）通过合作学习与探究学习，培养学生合作技能与探究技能。
3、情感态度与价值观
（1）通过教师的引导、组织和学生的探究活动，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望，使学生乐于探索生活中的物理学道理。
（2）具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理，乐于制作、观察、实验。
（3）通过学习电热的利用和危害，学会辩证地看待问题。
二、课时安排
2课时
三、教学重点
探究导体产生的热与电阻的关系、理解焦耳定律
四、教学难点
理解焦耳定律
五、教学过程
（一）导入新课
【图片展示】观察下面四个电器，回答问题：
（1）图中四个用电器通电时都会产生什么现象？
（2）说明电流在工作过程中消耗的电能转化成了什么能？
总结得出：电流通过导体时电能转化成热能，这个现象叫电流的热效应。
现象： 给电炉通电时，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不热。
同学们有没有考虑过这样的问题：导线和电炉丝中流过的电流相同吗？导线和电炉丝产生的热量相同吗？它们之间存在着什么样的规律？今天我们就学习第九章第五节的内容：焦耳定律。
（二）讲授新课
1.通电导体的热量跟哪些因素有关
教师引导学生思考生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生，如电饭锅、电饭煲、电热毯、电热水壶、电暖器等
它们工作时都是将电能转化成内能，电流通过导体时电能转化成热能，这个现象叫做电流的热效应。
（1）发现问题：
给电炉通电时，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不热。
（2）提出问题：
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
（3）进行猜想：
家庭使用的25W灯泡正常工作时，灯泡和接灯泡的电线都要发热，灯泡和电线中流过的电流大小相等。我们感觉灯泡很热，但电线的发热却觉察不出来。这一实例想说明通电导体放出的热量与 电阻因素有关。
家庭使用的移动插座，如果同时接进了电热水壶，电饭锅，电磁炉，电吹风等电器，会发现此时接移动插座的导线比只接手机充电器时要热。这一实例想说明通电导体放出的热量与电流大小因素有关。
家庭使用的100W灯泡正常工作时2分钟与4分钟，使用 4分钟放出的热量更多，这一实例想说明通电导体放出的热量与通电时间因素有关。
由以上提供的信息我们可以猜测：
通电导体放出的热量与电流I、电阻R和通电时间t等因素有关。探究时我们可以采取控制变量法。
（4）设计实验：
讨论1：当大家猜想电热与多个因素有关，实验研究时应用 什么方法去研究？
学生讨论研究方法 控制变量法.（引导学生分析研究多变量问题的方法——控制变量法，并在实验过程中具体使用，对学生进行研究方法的教育.）
① 当电流I、时间t相同时，研究电热Q与电阻R的关系.
② 当电阻R、时间t相同时，研究电热Q与电流I的关系.
③ 当电流I、电阻R相同时，研究电热Q与通电时间t的关系.
讨论2：观察实验装置
用什么方法去观察不可见的物理量（电热）？如何比较电流通过导体产生热量
学生猜测，(生：产生热量被煤油吸收，再在中间插入温度计显示)
为什么要放入等质量的煤油，且广口瓶还要相同？
(质量相同的煤油温度升得越多，则表示吸热越多)
教师点评，像这种利用物理量产生的效应来观察不可见的物理量的方法叫转换法。
教师播放多媒体动画，引导师生运用控制变量法与转换法来探究通电导体放出的热量与哪些因素有关。
（5）进行实验
师生共同完成活动：探究通电导体放出的热量与哪些因素有关。
① 两个电阻串联，A瓶相对B瓶中的电阻较大，每隔相同通电的时间，记录温度计的示数。
②在煤油温度下降到室温后，调动滑动变阻器改变电流大小，重做实验，每隔相同通电的时间，记录温度计的示数。
数据记录：
（6）得出结论
① 电热Q跟电阻R的关系：电流I、通电时间t相同，电阻R越大，电热Q越多
② 电热Q跟电流I的关系：电阻R、通电时间t相同，电流越大，电热越多.
③ 电热Q跟通电时间t的关系：电流I、电阻R相同，通电时间越长，电热越多.
2.焦耳定律
英国物理学家焦耳做了大量的实验于1840年最先精确地确定电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。
给出焦耳定律内容、公式及单位。说明焦耳定律适用任何电路。简介焦耳生平和对物理学的贡献。
内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
公式：Q = I R t
单位：I－安，R－欧，t－秒，Q－焦J
若电流做的功全部用来产生热量即Q = W，W = UIt，根据欧姆定律U = IR，Q = W = UIt = IR It= I R t
3.电流热效应的应用与控制
教师说明电流通过导体,导体会发热，这个现象叫电流的热效应。
电流热效应的实际应用非常广泛，生活中的电饭锅、电饭煲、电热毯、电热水壶、电暖器等用电器都是主要运用电流的热效应来工作。
有些设备在工作时电流通过导体产生热量是有害的
仔细观察电视机和电脑（包括主机和显示器）的外壳设计，分析这些电器产品是如何解决电器元件在正常工作中的散热问题的？
（三）重难点精讲
探究导体产生的热与电阻的关系、理解焦耳定律
（四）归纳小结
1、在本节课中都有哪些收获。
2、本节课不仅仅要了解探究焦耳定律的有关知识，更重要的是让同学们掌握科学探究的方法，培养学生探究问题能力。
六、板书设计
1．通电导体放出的热量与哪些因素有关？跟电流、电阻和通电时间有关系
2．焦耳定律：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。
Q = Rt　 单位：I－安（Ａ），R－欧（Ω），t－秒（ｓ），Q－焦（Ｊ）
3．电流热效应的应用与控制
七、作业布置
1、同步练习册
2、预习下节到学案
八、教学反思
上完这节课后，我发现还有很多地方存在瑕疵，或者有的地方设计的还不够完美，但是学生的反响还不错，学习的情绪很高。所以我想，我们应该把新课程的理念融入到每节课中去，让我们的学生学起来，让我们的学生动起来，把我们的学生向热爱学习、发现学习、探索科学的道路上培养。
R1
R2
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