物理九年级全册第四节 科学探究：电流的热效应教案设计

这是一份物理九年级全册第四节 科学探究：电流的热效应教案设计，共8页。教案主要包含了学情分析，教材分析，教学目标，教学重点，教学方法，教学仪器，教学过程等内容，欢迎下载使用。
一、学情分析
学生在生活中已经拥有丰富的有关电热的经验和体验，具备独立观察和思考分析的能力；学生也具备一定的实验探究能力，并乐于探究物理规律，本节课能进一步激发学生的探究兴趣，但学生的个体差异还是比较大，有生活经历上的差异，有学习能力上的差异，教学中要面向全体学生，尊重个体差异，全面提高学生的能力，要帮助学生理解实验设计的方法，突出收集证据、分析与论证这两个环节。
二、教材分析
本节是九年级物理沪科版第十六章电流做功和电功率第四节科学探究电流的热效内容，是修订教材新增加的内容部分，本节内容重点是电流的热效应和焦耳定律，电流的热效应在生活中有着广泛的应用，是继电功和电功率学习基础上进一步认识的常见的电学现象；教材通过生活中的现象，引出电流的热效应，接着通过实验探究进一步得出焦耳定律，培养了学生科学探究的能力，体现创新教育的基本理念，以及体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念。
三、教学目标
1、知识与技能目标：认识到电能可以转化为内能，知道电流的热效应及其应用和防护；理解电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关；理解焦耳定律，并会进行简单的计算。
2、过程与方法目标：通过实验探究“电流通过导体产生的热量与电流、电阻及通电时间的关系”，善于观察生活中电流的热效应的现象并加以解释。
3、情感、态度、价值观目标：通过实验探究，培养合作学习的态度和意识；培养观察能力和分析归纳的能力；培养重视实验、尊重事实、实事求是的科学态度。
四、教学重点、难点
难点：实验探究“电流产生的热量与哪些因素有关”；
重点：电流的热效应、焦耳定律。
五、教学方法
1、通过实验探究总结归纳结论
2、在实验探究的过程中，首先要让学生明确探究目的，引导学生采用控制变量的方法探究电流产生的热量与哪些因素有关，并启发学生通过转换法来比较电流产生的热量多少。
六、教学仪器
电热取暖器、电炉、电热探究演示仪、学生电源、干电池、开关、电流表、电阻器、滑动变阻器、导线、秒表。
七、教学过程
(一)新课引入
同学们你们好！冬天到了，天气渐渐变冷了，上学要多穿点衣服保暖！那么同学们晚上在家里学习到深夜手脚冷了怎么办？睡觉时感觉冷，又怎么办呢？学生说说自己的取暖方式——大部分是用“电”取暖。
今天我们一起来学习有关“电热”的课题——《第四节 科学探究：电流的热效应》（板书）
(二)新课教学
“电流的热效应”概念教学
学生实验：让一个电阻器接入电路中通电，一段时间后，观察电阻器上事先涂上去的凝固的蜡烛油会表现出什么现象？
演示活动：出示一个电热取暖器，并通电后请一位学生靠近取暖器，说说自己的感受。
分析归纳：分析说明以上实验过程中能量转化情况，归纳出电流的热效应概念。
请同学说说我们生活中还有哪些有关电流的热效应的事例。如手机通话时间长了电路板会发烫；家庭电路短路会导致火灾等等。
生活趣味：小明的爸爸周六出差，出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可是小明在他爸爸回家前确实看了电视，不久，他爸爸便发现了，你知道他爸爸是怎么发现的吗？（小明爸爸用手摸一模电视机后盖，感觉还是热的。）
引导提出提出问题：学生感受转换取暖器的高温档和低温档之后温度的差别，以及观察思考取暖器内部发热丝热的发红而外部导线却不怎么发热的现象。这些同样是电流通过导体，又为什么发热量不同呢？就此提出自己想要探究的问题。
探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关系？（板书）
猜想与假设
学生根据自己生活体验和经验进行合理的猜想，如引导学生观察认识到电炉丝热的发红而相连的导线同样通电却不怎么发热，可以猜想到导体的电阻大小可能会影响电流产生的热量多少；生活中家庭电路出现短路，因为线路中电流过大而烧坏导线绝缘层，导致火灾的现象，可以猜想到电流的大小可能会影响电流产生的热量多少；电水壶烧开一壶水跟烧开半壶水比较，电水壶通电加热时间长短不同，可以猜想到通电时间也可能会影响电流产生的热量多少等等。总结学生可能的猜想：电流通过导体产生的热量可能与电流大小、导体电阻大小、通电时间等因素有关。
制定计划与设计实验
探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系时，要控制导体中的电流和通电时间相同，观察比较大小不同的电阻通电发热情况。
探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，要控制导体的电阻和通电时间相同，改变导体中的电流大小，观察导体发热情况。
探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系时，要控制导体的电阻和电流大小相等，通电不同的时间，观察导体发热情况。
引导学生认识导体通电发热情况可以通过比较加热等质量的煤油升高的温度来反映——这是利用转换法。
进行实验与收集证据
探究实验一：探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
设计的实验电路如下：
思考：A、两个导体串联在同一个电路中可以控制什么相同？所选的两个导体电阻大小要求相等还是不相等？
B、导体通电产生的热量多少可以通过比较什么来反映的？但所用的煤油需要控制什么相同？
C、选煤油作为被加热物质，为什么不选常见的水呢？。
请学生参与合作，进行实验，观察记录两个导体通电相同的时间所升高的温度，学生分析归纳结论：当电流和通电时间都相同时，导体的电阻越大，电流产生的热量越多。
探究实验二：探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
A、实验操作：连接电路如上图，闭合开关，调节滑动变阻器滑片来改变导体中的电流，观察煤油升温的快慢。
B、实验结论：当导体的电阻和通电时间都相同时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多。
探究实验三：探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系
A、观察同一个导体通电时间延长时，煤油升高的温度。
B、实验结论：导体的电阻和通过导体的电流都相同时，通电时间越长，电流产生的热量越多。
分析与论证
总结：导体的电阻越大、电流越大、通电时间越长，电流产生的热量越多。
那么，电流通过导体产生的热量与电流大小、电阻大小和通电时间长短具体有什么定量关系呢？英国物理学家焦耳已经为我们做了大量的实验探究获得了精确的成果，这个成果被称为“焦耳定律”。
焦耳定律（板书）：
（1）介绍英国科学家焦耳的科学事迹
(2)焦耳定律内容：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。
（3）焦耳定律公式：Q=I2Rt（板书）
（4）焦耳定律各物理量的单位：Q—焦耳（J）、I—安培（A）
R—欧姆（Ω）、t—秒（s）
(5)例题分析：
一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上,在5min内能够产生多少热量？
解：通过电阻丝的电流为：
电阻丝通电产生的热量为： Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×5×60s=6480J
答：该电阻丝产生的热量是6480J。
思考：“电热”和“电功”是否相同？当用电器工作时，如果消耗的电能全部转化成热能，电热就等于电功，如电炉等用电器；如果消耗的电能只有一部分转化成热能，电热就小于电功，如电风扇等用电器。
4、“电热”在生活中的应用和防护：电热有利也有弊，请学生说说哪些电器需要利用“电热”？哪些电器需要防止“电热”带来的弊端？
“电热”应用：电热器就是利用电流的热效应进行工作的器件。
介绍说明电热器发热的部位——发热体。
“电热”的危害：电器温度过高会影响工作性能或使绝缘体老化，如电视、电脑等；严重的情况会烧坏电器，引起火灾，如电路超负荷或发生短路。
电热防护：电视机设计了散热窗、电脑安装散热风扇。
拓展：我们能生产一台不发热的电脑吗？目前这可能是一个梦想！但是如果我们能让导体电阻变为零——超导现象，电热就可以消除。这样不发热电脑的梦想就可以成为现实！同学们努力学习，让我们早日实现这个超导时代的梦想吧！
(三)课堂总结
通过本节课的学习，你有哪些收获？请学生自由谈谈自己的学习体会，最后总结本节课的知识要点和科学探究方法。
(四)布置作业：课后作业1、2、3、4.
板书设计
《科学探究：电流的热效应》
一、电流的热效应：
电能 内能
二、探究电流产生的热量与哪些因素有关？
电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流产生的热量越多。
三、焦耳定律：Q=I2Rt
应用：电热器 防护：散热
教学反思
探究电流通过导体发热的多少，首先要通过实例引导学生思考提出猜想，电热与电流大小、电阻和通电时间等因素有关，然后启发学生运用控制变量法和转换法设计探究实验。
电功和电热的联系和区别，尤其是电动机之类非纯电阻电路表面上与欧姆定律有矛盾，如何理解，要用方法和拓展帮助学生。