资源简介

17.3　焦耳定律
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
教学目标
物理观念:能通过实验,认识电流的热效应,了解焦耳定律,能用焦耳定律分析并解决与此相关的问题,知道电流热效应的危险性。
科学思维:能用控制变量法设计实验,能通过推理得到结论,能利用证据证明自己的观点,能对他人的观点提出有依据的质疑。能依据焦耳定律向他人说明安全用电的重要性。
科学探究:能完成“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验,有进行安全实验操作的行为规范,能陈述观点,听取意见。
科学态度与责任:知道提高效率的意义;能主动关注现代生活中的用电安全问题,具有安全用电的自觉行为。有引导他人安全用电的责任感与使命感。
教学重难点
教学重点:“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验探究过程。
教学难点:用控制变量法设计“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验。
教学准备
教师准备:课件、小电热水壶等。
学生准备:学生电源、开关、导线、滑动变阻器、两个玻璃瓶(有带孔的橡皮塞)、煤油、电阻丝(5 Ω、10 Ω各一个)、温度计、天平、秒表、电流表等。
教学过程
教学环节 设计意图
一、创设情境　导入新课 视频导入1:擦燃火柴,大家都司空见惯。今天让你见识不一样的烟火。老师先播放铜丝点火柴的视频。 老师:电阻丝点燃火柴,是因为通电后电阻丝会发热,有电流通过电阻丝。可见,电流通过导体时会产生一些效应 现在我们就来学习电流的热效应。 情境导入2:星期天,小明的妈妈出门前嘱咐小明别看电视,得先完成作业。可是小明等妈妈一走,就看起了电视,直到妈妈回来前才开始做作业。 妈妈问小明为何没有做完作业,小明说作业太难,可是小明妈妈只用了一招就知道小明说了谎。 你知道小伟妈妈是根据什么判定的吗 提示:摸摸电视机的散热窗,发现那儿还热着。 生活中,许多用电器接通电源后,都伴有热现象产生;很早以前,就有人对电热作了研究,还发现了规律呢! 学源于思,思源于疑。创造情景,引导学生带着任务问题,怀有兴趣地去学习新内容
二、新课讲解　探究新知 探究点一　电流的热效应 1.电流的热效应 (1)老师投放电热器图片。 电饼铛　　电火锅　　烤箱　　电饭煲 分析这些电热器工作时的特点。 提示:通电有电流,产生热量加热物体。实质是电能转化为内能做功的过程。 体现从生活走向物理的理念
(2) 电流通过导体时　电　能转化成　内　能的现象叫做电流的热效应。 举例利用电流热效应工作的用电器和产生的现象。 2.实验:电流产生的热量与哪些因素有关 (1)创设情景,提出问题 ①老师拿出一个小电热水壶,引导提问:我不按下开关,水就不会被加热,为什么 学生:没电流。 ②老师按下开关,电热水壶工作。启发提问:刚通电后水为什么不是很热,可过了一会儿就很热,为什么 学生:加热时间太短。 ③导线和加热电阻丝串联,电流应该相等,为什么电阻丝热得发烫而能烧开水,而导线并不是很热 学生:…… ④老师引导:电流产生热量可能与电流、通电时间及电阻大小有关。 (2)实验方法指导 ①我们猜想电流通过导体时产生热量的多少可能与多个因素有关,采用哪种实验方法去探究 预设回答:控制变量法。 ②如何判断电流通过导体时产生热量的多少 预设回答:转换法。 方案一:如图所示,烧瓶内装有煤油,电阻丝产生热量会使煤油温度升高,用温度计测量温度;温度变化得越大,产生热量的越多。 方案二:如图所示,电阻丝加热密封容器中的空气, 观察管中液柱上升的高度;液柱上升得越高,产生的热量越多。 指导学生按方案一进行探究。 (3)实验目的:探究电流产生热量与哪些因素有关。 (4)实验器材:学生电源、开关、导线、滑动变阻器、 玻璃瓶、煤油、电阻丝、温度计。 (5)实验设计 用控制变量法设计实验 ①探究电流产生的热量与电阻的关系时,应该保持电流和通电时间相同,改变电阻。 ②探究电流产生的热量与电流的关系时,应该保持电阻和通电时间相同,改变电流。 ③探究电流产生的热量与通电时间的关系时,应该保持电流和电阻相同,改变通电时间。 通过该环节,学生能真实体验电流热效应,并通过问题引起学生对电流产生热量多少的因素的思索 实验方法转换法和控制变量法是本实验的灵魂,可以说明白了这两个方法,实验就成功了一半,所以花大量的时间和精力进行方法的分析 实验探究“电流产生的热量与哪些因素有关”是本节课教学的重点和难点。所以从实验设计到实验操作及实验结论的得出,除老师必要的指导点拨外,学生分组交流讨论,自主完成。老师一定要随时观察学生利用控制变量法设计和操作实验情况。控制变量法贯穿了整个实验过程
(6)实验步骤 ①参考课本P128图179(a)所示实验电路图,将电源、电阻、开关、电流表、电阻和插有温度计的容器等实验器材连接起来,如图所示 。读取并记录煤油初温。 ②闭合开关,调节滑动变阻器滑片至合适位置,开始记录通电时间。通电5 min和10 min,分别记录两个时间温度计示数、电流大小。 ③调节滑动变阻器滑片,改变电路中的电流,继续加热5 min,记录温度计示数和电流大小。 ④将两个瓶子中装入等质量的煤油,分别插入大小不同电阻丝和温度计,串联接入电路,如图所示。记录两个瓶子中煤油的初温。 ⑤开关闭合,调节滑动变阻器至合适位置并计时,5 min后记录煤油温度。 (7)分析数据,得出结论 ①数据表格(表内数据为参考数据,上课时应以实验数据为准) 次 数煤油质 量/g电阻丝 阻值/Ω通过 电流/A煤油 初温/℃5 min煤油 温度/℃10 min煤油 温度/℃煤油升高 温度/℃110050.22025305/10210050.43050—20310050.22025—54100100.22030—10
②比较第1次实验5 min和10 min数据可知,当电流和电阻一定时,通电时间越长,产生的热量越多。 ③分析第1、2次实验5 min数据可得,当电阻和通电时间一定时,电流越大,产生的热量越多。 ④分析电阻串联时3、4组数据可得,当电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多。 (8)拓展探究 请以实验方法指导中的方案二进行相应探究。 探究点二　焦耳定律 1.焦耳定律 指导学生阅读课本P129“焦耳定律”的内容。 (1)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。 该实验操作复杂,要读取的数据比较多,所以一定要强调小组成员间的协作、分工,否则将会很乱,可能遗漏验数据 针对学习知识点巩固提高
2.公式及单位 3.电热应用及危害防治 观看电热的利用与防止的视频,了解相关内容。 4.拓展一步:电热与电功 (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。如电暖器,电饭锅,电炉子等。 (2)当电动机(电风扇、洗衣机等)工作时,消耗的电能主要转化为机械能,产生的热量远小于其所做的功,即W>Q。 观看视频学习内容,简单内容简单处理
三、归纳概括　课堂小结 学生讨论发言,梳理本节知识要点,老师随时补充。(“课堂小结”内容见PPT课件) 培养学生归纳总结的意识和能力
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
板书设计
第三节　焦耳定律
一、电流的热效应
本质:电能→内能
二、实验:电流产生的热量与哪些因素有关
1.实验猜想
2.实验方法分析:(1)转换法
(2)控制变量法
3.实验设计
4.实验结论:当电流和电阻一定时,通电时间越长,产生的热量越多。
当电阻和通电时间一定时,电流越大,产生的热量越多。
当电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多。
三、焦耳定律
1.内容
2.关系式:Q=I2Rt
3.电热的应用与防止
教学反思
　　本节课按教材内容编排,从生活场景出发,先展示了生活中常见的电热器并由此引出电流的热效应,然后通过实验探究让学生逐步认识到电流通过导体产生的热和电阻、电流的定性关系,再给出完整的焦耳定律。
因为学生拥有比较丰富的有关电热的生活经验,所以教学设计中能够将电流的热效应放手给学生自学,由学生独立解决。而对于电流通过导体产生的热与电阻、电流的实验探究,建议实验结论分析中只获得定性结论,相应的定量结论在进行焦耳定律的探究中再说明即可,这样设计会更加符合科学探究规律,帮助学生形成科学的探究观。
　　重视探究方法的教学。实验探究“电流产生的热量与哪些因素有关”是本节教学的重点和难点,在探究过程中要着重控制变量法的渗透,在探究一个因素时,要控制其他因素尽可能相同,将控制变量法贯穿于整个探究过程。

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