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初中物理15.4 探究焦耳定律优质课教案
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这是一份初中物理15.4 探究焦耳定律优质课教案，共3页。教案主要包含了引入新课，新课教学，电流热效应的应用与控制等内容，欢迎下载使用。
教学目标
1．知道电流的热效应及其在生活与生产中的应用。
2．知道焦耳定律,会运用焦耳定律进行简单的计算。
重、难点
教学重点：探究电流的热效应，从电流做功的公式推导得出焦耳定律。
教学难点：理解焦耳定律。
器材准备
多媒体课件。
一、引入新课
提问：
(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？
(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机外壳部分有什么感觉？为什么？
学生回答：发烫.是电流的热效应.
二、新课教学
探究点一：通电导体放出的热量跟哪些因素有关
1.介绍实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里会上升，电流产生的热量越多，煤油上升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量.
2.三次实验：
第一次实验：两个电阻串联它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中的电阻较大，甲瓶中的煤油上升得高.表明：电流一定时，导体的电阻越大，电流产生的热量越多.
第二次实验：调节滑动变阻器，增大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度，第二次煤油上升的高，表明：电阻一定时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多.
第三次实验：如果加长通电的时间，瓶中煤油上升越高，表明：通电时间越长，电流产生的热量越多.
3.总结：
（1）在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多.
（2）在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多，进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.
（3）在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。
探究点二：焦耳定律
1．介绍英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定了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．说明：焦耳定律可以用下面的公式表示：Q=I2Rt。
公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆(Ω)，通过的时间t的单位要用秒(s)这样，热量Q的单位就是焦耳（J）.
注意：电功与电热的区别！
练习：一根60Ω的电阻丝接在36V的电流上，在5min内共产生多少热量？
推导：在一定的条件下，根据电功公式和欧姆定律公式推导出焦耳定律公式。如果电流通过导体时，其电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，也就是电流所做的功全部用来产生热量.那么，电流产生的热量Q就等于电流做的功W，即Q=W. W=UIt，根据欧姆定律U=IR推导出焦耳定律Q=I2Rt。
讨论电热与电阻的关系：
（1）当电流相等时，由W=UIt和U=IR得W=Q=I2Rt。
结论：当电流与通电时间一定时，电热与电阻成正比。
（2）当电压相等时，由W=UIt和I=U/R得W=Q=U2t/R。
结论：当电压与通电时间一定时，电热与电阻成反比。
3.探究活动：“焦耳定律”的演示
【实验方案示例】
实验器材：干电池四节，玻璃棒，若干电阻丝，蜡烛，火柴棒．
实验准备：把同一根电阻丝分别绕在玻璃棒的两端，绕线匝数比例为1∶8，两线圈相距5ｃｍ左右，然后在这两个线圈上滴上同样多的蜡，使线圈被蜡均匀地包住。点着火柴立即吹灭，靠其余热将两根火柴杆粘在两个线圈上。
实验步骤：
（1）用两节干电池给玻璃棒上的电阻丝通电，可看到匝数多的线圈（电阻大）上的火柴杆比匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆先掉．这就表明：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量就越多。
（2）经过较长时间后，匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆也会掉下来．这就说明：通电时间越长，电流产生的热量越多。
（3）用四节电池（增大电源电压）重做上述实验，可看到两根火柴杆都先后很快掉下来。在线圈的温度不太高时，可认为总电阻不变，电压增大时，通过它们的电流增大．这就表明：电流越大，电流产生的热量越多．
4、电热的利用与防止
（1）纯电阻电路就是指电流通过导体，电流所做的功全部转化为内能，没有转化为机械能等。这样的电路叫做纯电阻电路.
（2）电热器就是一个纯电阻电路，人们利用它来作加热的设备。
例如： 电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉都是电热器.
电热器重要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的，电流通过电阻丝放出热量.
电热器清洁卫生，没有环境污染；热效率高；有的还可以方便地控制和调节温度等.
例如：电褥、电烘箱；家禽电热孵卵器，引发炸药的电热装置乃至高空飞行服里的电热保温装置，都是电热器，它们有不同的构造和用途，但原理都相同.
（3）防止电热的危害
在电动机里，电流所做的功主要用来做机械功，但电流通过电动机里的电阻也会产生热量（这样的电路我们叫它非纯电阻电路），会使导线温度升高，温度超过绝缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化甚至可能烧坏，这就需要考虑散热，还要加快散热，有的电动机里装有风扇，同时把外壳做成特殊的形状，都是为了迅速散热.
收音机、电视机等用电器也都要考虑散热，它们的机壳上都有散热孔.
板书设计
15.4 探究焦耳定律
一、实验：探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关（控制变量法）
（ 电流，电阻及通电时间）
二、焦耳定律
1.公式：
2.单位：
三、电流热效应的应用与控制
教学反思
本节课从实验和理论两个角度研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会一些科学研究方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导，这样使学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.
根据学生实际和课程标准的要求进行设计，通过学生的观察和生活经验，提出问题，进行分析，共同归纳总结。教学中应该充分地相信学生，给学生活动的空间，真正的让学生成为学习的主人，在实验的过程中学生也可能提出许多问题，教学中一定要发挥学生的主体作用，尤其是在大力提倡科学探究的今天，在教学过程中要让学生参与讨论，充分调动学生学习的积极性，提高思维分析能力，培养学生解决问题的能力，并将所学到的知识与实际相联系，使学生达到学以致用的目的。
本节课也注意电能公式W=UIt与电热公式Q=I2Rt的区别与联系，计算电热公式Q＝I2Rt可以计算任何电路的电热。只是在纯电阻电路，这两个公式相等。教材应该说清楚焦耳定律适用于一般电路的电热计算。否则学生会认为Q＝I2Rt只适用于纯电阻电路
通过本节课的教学，我进一步相信我的学生，相信他们的能力，在今后的教学中，充分发挥学生学习的主动性，只有让他们爱学、会学，我们教师才能真正走出多年的困惑，不要只强调结果，让我们更多地关注过程吧，只有这样结果才会更加美好。
教学目标
1．知道电流的热效应及其在生活与生产中的应用。
2．知道焦耳定律,会运用焦耳定律进行简单的计算。
重、难点
教学重点：探究电流的热效应，从电流做功的公式推导得出焦耳定律。
教学难点：理解焦耳定律。
器材准备
多媒体课件。
一、引入新课
提问：
(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？
(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机外壳部分有什么感觉？为什么？
学生回答：发烫.是电流的热效应.
二、新课教学
探究点一：通电导体放出的热量跟哪些因素有关
1.介绍实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里会上升，电流产生的热量越多，煤油上升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量.
2.三次实验：
第一次实验：两个电阻串联它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中的电阻较大，甲瓶中的煤油上升得高.表明：电流一定时，导体的电阻越大，电流产生的热量越多.
第二次实验：调节滑动变阻器，增大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度，第二次煤油上升的高，表明：电阻一定时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多.
第三次实验：如果加长通电的时间，瓶中煤油上升越高，表明：通电时间越长，电流产生的热量越多.
3.总结：
（1）在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多.
（2）在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多，进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.
（3）在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。
探究点二：焦耳定律
1．介绍英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定了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．说明：焦耳定律可以用下面的公式表示：Q=I2Rt。
公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆(Ω)，通过的时间t的单位要用秒(s)这样，热量Q的单位就是焦耳（J）.
注意：电功与电热的区别！
练习：一根60Ω的电阻丝接在36V的电流上，在5min内共产生多少热量？
推导：在一定的条件下，根据电功公式和欧姆定律公式推导出焦耳定律公式。如果电流通过导体时，其电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，也就是电流所做的功全部用来产生热量.那么，电流产生的热量Q就等于电流做的功W，即Q=W. W=UIt，根据欧姆定律U=IR推导出焦耳定律Q=I2Rt。
讨论电热与电阻的关系：
（1）当电流相等时，由W=UIt和U=IR得W=Q=I2Rt。
结论：当电流与通电时间一定时，电热与电阻成正比。
（2）当电压相等时，由W=UIt和I=U/R得W=Q=U2t/R。
结论：当电压与通电时间一定时，电热与电阻成反比。
3.探究活动：“焦耳定律”的演示
【实验方案示例】
实验器材：干电池四节，玻璃棒，若干电阻丝，蜡烛，火柴棒．
实验准备：把同一根电阻丝分别绕在玻璃棒的两端，绕线匝数比例为1∶8，两线圈相距5ｃｍ左右，然后在这两个线圈上滴上同样多的蜡，使线圈被蜡均匀地包住。点着火柴立即吹灭，靠其余热将两根火柴杆粘在两个线圈上。
实验步骤：
（1）用两节干电池给玻璃棒上的电阻丝通电，可看到匝数多的线圈（电阻大）上的火柴杆比匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆先掉．这就表明：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量就越多。
（2）经过较长时间后，匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆也会掉下来．这就说明：通电时间越长，电流产生的热量越多。
（3）用四节电池（增大电源电压）重做上述实验，可看到两根火柴杆都先后很快掉下来。在线圈的温度不太高时，可认为总电阻不变，电压增大时，通过它们的电流增大．这就表明：电流越大，电流产生的热量越多．
4、电热的利用与防止
（1）纯电阻电路就是指电流通过导体，电流所做的功全部转化为内能，没有转化为机械能等。这样的电路叫做纯电阻电路.
（2）电热器就是一个纯电阻电路，人们利用它来作加热的设备。
例如： 电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉都是电热器.
电热器重要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的，电流通过电阻丝放出热量.
电热器清洁卫生，没有环境污染；热效率高；有的还可以方便地控制和调节温度等.
例如：电褥、电烘箱；家禽电热孵卵器，引发炸药的电热装置乃至高空飞行服里的电热保温装置，都是电热器，它们有不同的构造和用途，但原理都相同.
（3）防止电热的危害
在电动机里，电流所做的功主要用来做机械功，但电流通过电动机里的电阻也会产生热量（这样的电路我们叫它非纯电阻电路），会使导线温度升高，温度超过绝缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化甚至可能烧坏，这就需要考虑散热，还要加快散热，有的电动机里装有风扇，同时把外壳做成特殊的形状，都是为了迅速散热.
收音机、电视机等用电器也都要考虑散热，它们的机壳上都有散热孔.
板书设计
15.4 探究焦耳定律
一、实验：探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关（控制变量法）
（ 电流，电阻及通电时间）
二、焦耳定律
1.公式：
2.单位：
三、电流热效应的应用与控制
教学反思
本节课从实验和理论两个角度研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会一些科学研究方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导，这样使学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.
根据学生实际和课程标准的要求进行设计，通过学生的观察和生活经验，提出问题，进行分析，共同归纳总结。教学中应该充分地相信学生，给学生活动的空间，真正的让学生成为学习的主人，在实验的过程中学生也可能提出许多问题，教学中一定要发挥学生的主体作用，尤其是在大力提倡科学探究的今天，在教学过程中要让学生参与讨论，充分调动学生学习的积极性，提高思维分析能力，培养学生解决问题的能力，并将所学到的知识与实际相联系，使学生达到学以致用的目的。
本节课也注意电能公式W=UIt与电热公式Q=I2Rt的区别与联系，计算电热公式Q＝I2Rt可以计算任何电路的电热。只是在纯电阻电路，这两个公式相等。教材应该说清楚焦耳定律适用于一般电路的电热计算。否则学生会认为Q＝I2Rt只适用于纯电阻电路
通过本节课的教学，我进一步相信我的学生，相信他们的能力，在今后的教学中，充分发挥学生学习的主动性，只有让他们爱学、会学，我们教师才能真正走出多年的困惑，不要只强调结果，让我们更多地关注过程吧，只有这样结果才会更加美好。
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