资源简介

3.焦耳定律
教材分析
一、课标分析
本节是物理教科版九年级上册第六章第三节的内容,《义务教育物理课程标准(2022年版)》对本节课的要求是通过实验,了解焦耳定律,用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
二、内容和地位分析
焦耳定律是初中物理学习的重要定律之一,是能量守恒定律在电能与内能之间转化的具体体现,教材在电功、电功率之后安排焦耳定律,符合学生的认知规律。本节在本章中起着非常重要的作用,本节内容包括三个版块:一是电流的热效应与什么因素有关;二是焦耳定律;三是电流热效应的利用与危害。研究电热与电阻、电流、通电时间的定性关系,焦耳定律的理解及应用既是教学重点又是教学难点。教学中,做好实验及分析实验现象是关键。
学情分析
学生在前面已经学习的欧姆定律、电功、电功率为本节课知识提供了准备。但通过前面习题及限时练做题情况发现学生对于公式的选择及解题方法的运用得过于复杂,本节课应强调电功和电热公式的使用要求。
教学目标
1.知道电流热效应的现象和焦耳定律的内容、公式、单位及其应用。
2.通过电流热效应的影响因素的实验设计,发展推理和论证思维。
3.在经历探究电流热效应的影响因素的过程中,学习如何用正确的方法发现物理规律。
核心素养
在实验探究过程中逐渐养成尊重事实、务实求真的态度,通过对焦耳生平的介绍,培养学生热爱科学、勇于克服困难的信念。
重点难点
重点:焦耳定律、电流热效应的应用、电热的计算。
难点:电热大小的影响因素的猜想和实验设计。
教学过程
教学环节 教学内容 学生活动 教学意图
环节一:导入新课 　　1.提出问题:让学生分析这些用电器在工作过程中的共同特点是什么 　　学生思考并回答:都要消耗电能;都会产生热。 　　引出课题、激发学生的学习兴趣。
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教学环节 教学内容 学生活动 教学意图
环节一:导入新课 (1)总结:同学们根据自己的生活经验,举出许多电流通过导体时,导体会发热的例子。 (2)电流通过导体时,导体要发热,电能转化成内能,这种现象叫做电流的热效应。 2.导入新课:电流的热效应。 学生回答:电热水器、电熨斗、热得快、电饭锅等。 　　
环节二:电流的热效应与什么因素有关 1.概念:电流通过导体时,电能转化成内能,这种现象叫做电流的热效应。 2.老师演示:电炉丝通电后发热,呈红赤状态,那么与之相连的导线呢 摸摸看。 请大家在镍铬合金丝旁串联一段铜丝连入电路,能否点燃火柴 用手摸一摸。 3.探究影响电流热效应的因素。 【提出问题】“小太阳”电暖气和电炉都是由电炉丝发热的,电炉丝A和导线B相连,通过它们的电流相同。为什么电炉丝热得发红,而导线却几乎不热呢 换句话说,电流通过导体时产生热量的多少跟哪些因素有关 请同学们作出合理猜想。 (注:学生猜想因素有哪些,不一定能想到,老师适时给以提示) 【实验设计】电流产生的热量有多有少,你能从提供的器材中,比较出热量的多少吗 【实验器材】电阻丝、密封容器(带有小孔)、U形管(装有带色的液体)、橡胶管、烧瓶、煤油、温度计。 点拨:转换法反映产生热量的多少。 　　 学生观察、交流、回答。 学生思考、讨论、猜想: (1)与电流的大小有关。 (2)与电阻的大小有关。 (3)与通电时间的长短有关。 　　 设置认知冲突,将课程引向重点。 设置情境,让学生进入探究环境。
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环节二:电流的热效应与什么因素有关 方案一:电阻丝加热密封容器中的空气,U形管中液面形成液面差;液面差越大,产生的热量越多。 方案二:烧瓶内装有煤油,电阻丝产生热量会使煤油的温度升高,用温度计测量温度;温度越高,产生的热量越多。 【小结】实验中,将不易观察到的现象通过其他直观形象显示出来,我们称之为转换法。以上两种方案中,加热空气快 还是加热煤油快 【过渡】我们选用方案一进行实验探究。 实验一:探究产生的热量Q与电阻R的关系。 【实验指导】 (1)通过我们的猜想,电流产生的热量可能与多个因素有关,应该采用什么探究方法 (2)当探究产生的热量Q与电阻R的关系时,如何控制变量呢 有一个10 Ω、两个5 Ω的电阻丝,我们怎么选 (3)如何才能更好地让通过两个电阻丝的电流、通电时间一样 【进行实验】 【引导】哪个电阻丝使U形管中的液面差明显 哪个电阻丝产生的热量多 可以得到什么结论 　　小组讨论: (1)电阻丝加热密封容器中的空气,推动U形管中液体,形成液面差。 (2)电阻丝加热煤油,用温度计测量煤油的温度。 学生回答:方案一加热空气快;煤油的比热容比空气的比热容大,其他条件相同时,升高相同的温度,煤油需要吸收更多的热量,即煤油升温慢。 小组讨论: (1)控制变量法。 (2)应让电流、通电时间一样,改变电阻的大小;选一个 5 Ω和一个10 Ω的电阻丝。 (3)将两个电阻丝串联。 观察实验现象:10 Ω的电阻丝使U形管中的液面差大,产生的热量多。 　　 发挥学生的主观能动性,培养学生的创造思维。 通过一个完整的实验探究,让学生掌握其过程。
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环节二:电流的热效应与什么因素有关 　　 实验二:探究产生的热量Q与电流I的关系。 【实验指导】 (1)探究产生的热量Q与电流I的关系时,如何控制变量呢 (2)有一个10 Ω、三个5 Ω的电阻丝,我们怎么选 (3)两个容器中密封同样的电阻丝,在另一个容器的外部,将一个电阻丝和这个容器内的电阻丝并联,通过两容器中的电阻丝的电流就不同。 【进行实验】 【引导】哪边液面差明显 是电流大的还是电流小的产生的热量多 可以得到什么结论 实验三:探究产生的热量Q与通电时间t的关系。 【实验指导】当探究产生的热量Q与通电时间t的关系时,应该怎么做呢 我们可以第一次通电5 s,第二次通电10 s。 【进行实验】 【引导】哪次通电形成的液面差明显 可见产生的热量多少与通电时间有什么关系 【师生共同总结】当电流通过导体时,电流越大、电阻越大、通电时间越长,产生的热量越多。 结论:当通过导体的电流和通电时间相同时,导体的电阻越大,电流产生的热量越多。 小组讨论: (1)让电阻、通电时间一样、改变通过电流的大小。 (2)选三个5 Ω的电阻丝。 观察实验现象:左边液面差明显;电流大的产生的热量多。 结论:当导体的电阻和通电时间相同时,通过导体的电流越大,电流产生的热量越多。 学生回答: 让电阻、电流一样、改变通电时间的长短。 观察实验现象:第二次通电形成的液面差大;通电时间越长,产生的热量越多。 结论:当通过导体的电流和导体的电阻大小相同时,通电时间越长,电流产生的热量越多。 　　 通过电路图,学生更好理解通过两密封容器内电阻丝的电流为何不等。 培养学生的实验操作能力和分析问题的能力。
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环节三:焦耳定律 　　1.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。这个规律叫做焦耳定律。 2.公式:Q=I2Rt。 例1　一根60 Ω的电阻丝接在36 V的电源上,在5 min内共产生多少热量 例2　某导体的阻值为4 Ω,通过0.5 A的电流时,1 min产生多少热量 学生思考并解答。 通过例题让学生养成规范解题过程和良好的书写习惯。
环节四:电流热效应的利用与危害 (1)电热对我们是有利还是有害的 (2)生活中我们是如何利用电热的 (3)有时电热会给我们造成什么危害 我们又是如何防止的呢 电热器的优点:清洁卫生,无污染,效率高,便于调节温度。 电热的危害:电热过多,损坏物品。 防止措施:设法散热。 例3　电流具有热效应,学习了电流的热效应后,下列关于电热的几个说法中错误的是(　　) A.电热会烧毁电器元件,引发火灾,有百害而无一利 B.电流通过任何用电器都或多或少地会产生热量 C.因为电流过大产生电热而烧坏局部电路,可用于整体电路的保护 D.为防止电热带来的危害,要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热 学生回答问题: (1)既有利又有害。 (2)电熨斗、电饭锅、电热水器等。 (3)危害:烧坏用电器;烫伤。 防止:电视机的后盖有很多孔,就是为了通风散热,使用时一定要把防尘布罩拿开;电脑里安装了微型风扇,把热吹走;不要长时间使用用电器。 学生思考并回答问题。 　　 从课堂走向生活,让学生发现生活中电热的利与弊,便于学生理解和应用——“生活是最深刻的实验”,渗透安全用电教育。 通过例题增强学生的学习效果,及时巩固知识。
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板书设计 3.焦耳定律 一、电流的热效应 1.电流通过导体时电能转化成内能,这种现象叫做电流的热效应。 2.影响电流热效应的因素:电流、电阻、通电时间。 二、焦耳定律 1.内容:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟电阻成正比,跟通电时间成正比。 2.公式:Q=I2Rt。 3.单位:I—安,R—欧,t—秒,Q—焦。 4.电热与消耗电能的关系:Q=W(纯电阻电路)。 三、电流热效应的利用和防止 1.电热器的优点:清洁卫生,效率高,方便调温。 2.防止措施:设法散热。
课堂练习 相关练习
课堂小结 本节课你学到了什么 有哪些收获呢
作业布置 第六章第3节。
教学反思

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