初中物理人教版九年级全册第4节 焦耳定律教案设计
展开《焦耳定律》教学设计
一、教学目标
（一）知识与技能
1．能通过实例，认识电流的热效应。
2．能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律。
3．会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。
（二）过程与方法
体验科学探究过程，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力。
（三）情感态度和价值观
会解释生活中一些电热现象，通过学习电热的利用与防止，学会辩证地看待问题。
二、教学重难点
电热是指电流做功把电能转化为内能，电热的大小与哪些因素这个实验从提出问题、猜想、设计实验、进行实验与收集证据、得出结论几个方进行研究。重点是研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，实验中要采用控制变量的方法。研究电热与电阻关系时要控制电流和通电时间相同，设计出的电路要使用两个不同的电阻串联。研究电热与电流的关系的设计是一个难点，电阻相同改变电流，可以利用并联分电流的思想，也可以两个电路来完成。
焦耳定律研究的是把电能转化为内能的多少，它与电功有联系也有区别。电功是指电流做功，可以把电能转化为各种形式能，而电热只是电功的一部分。只有在纯电阻电路中，这两个量才相等。
重点：通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。
难点：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。
三、教学策略
电流做功的过程就是把电能转化为其它形式能的过程，不同的用电器转化成不同形式的能量。本节研究的是把电能转化为内能多少，生活中的用电器工作时都伴有热的现象，用此引入电流的热效应，从电炉丝与连接的导线入手，提出问题，学生也比较容易猜到电阻是影响电热的因素之一。在设计实验研究电热与电流、电阻和通电时间关系时，要利用到控制变量的方法。研究电热与电阻的关系要比研究电热与电流关系思维难度上略低一些，体现了从简入难的层次性。设计实验时结合了电路的特点，利用串联电路使两电阻的电流相等，利用分电压的方法使两电阻的电流不相等。
电热与电功的联系与区别，可以通过公式推导的方法得出在纯电阻电路中Q=W，在非纯电阻电路中，电热只是电功的一部分。也可以从能量转化的角度来比较电热与电功，电热是指把电能转化为内能，而电功是把电能转化为其它形式的能，电热只是电功的一部分。
四、教学资源准备
校园局域网、多媒体课件整合网络、家庭电路演示板（含电能表）、功率不同的用电器（如热得快和白炽灯）、电源、开关、导线、规格已知的小灯泡、滑动变阻器等。
五、教学过程
教学环节 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 | ||||||||||||||||||||||||
复习提问 （2分钟） | 1．电功的大小与哪些因素有关？如何计算？
2．能说出一些用电器工作时能量的转化情况？ |
学生按要求回忆，回答。 | 为本节课作知识上的铺垫。 | ||||||||||||||||||||||||
创设情景 引入新课 （3分钟） | 电流在电路中做功，可以将电能转化为其它形式的能，如电动机、电灯发光、电视机工作……。
当这些用电器工作一段时间后，我们触摸它们的有关部位，会有什么感觉？这是什么原因？ | 学生说出常见用电器工作过程中能量的转化。
电流通过导体时电能转化成内能。 | 创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。
联系实际，引入新课。 | ||||||||||||||||||||||||
新课教学（28分钟） | 电流的热效应
投影：电饭锅、取暖器、油灯、电炉丝、电铬铁……
这些用电器工作时有什么共同特点？
导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？说明什么？
一、提出问题
电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？
二、猜想与假设
提示：电热是电流通过电阻时产生的热量，电路中有电压不一定有电流，所以电压对电流通过电阻产生热量的多少没有影响。（排除电压这个物理量）
电流通过导体产生热量的多少与________________有关。
你能结合实例说出这三个因素对电热的影响吗？
三、设计实验
要研究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，如何设计实验？如何比较产生热量的多少？
四、进行实验
展示实验装置1
观察本实验装置，思考：
1．本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？
2．两电阻为什么要串联？
3．如何比较电流通过电阻放出热量？
4．设计实验数据记录表格
电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的上升情况，把实验结果填入表格中。
分析实验数据，可以得到什么结论？
展示装置2
1．本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？
2．右边电阻丝上为什么要再并联一根电阻丝？
3．如何比较电流通过电阻放出热量？
4．设计实验数据记录表格
电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的上升情况，把实验结果填入表格中。
分析实验数据，可以得到什么结论？
对于某一个电阻，在电流一定时，通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。这个结论可以通过刚才的实验中看出来，某一根电阻丝通电时间越长，液柱上升越高，说明放出热量越多。
五、分析论证，得出结论
对以上两个实验进行总结，电流通过电阻产生热量多少与电流、电阻和通电时间。 |
学生总结：
这些用电器工作时都是把电能转化成内能。
（得出电流的热效应的概念）
电热的大小可能与导体的电阻有关。
学生结合生活实际进行猜想:
电流、电压、电阻、通电时间……
学生举例证明猜想的合理性。
学生讨论：
实验时要控制电路中的电流相等，改变电阻，比较在相同时间内放出热量的多少。
可以通过加热相同物体，比较物体吸热升温的多少
学生观察实验装置讨论得出：
1．本装置研究电热与电阻的关系。
2．电阻串联，可以使流过两根电阻丝的电流和通电时间相同。
3．通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。
4．实验数据表格
学生根据实验数据，得出结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。
学生观察实验装置讨论得出：
1．本装置研究电热与电流的关系。
2．使右边容器中的电阻丝中的电流与左边容器中的电阻丝不等（左边电流大于右边电流）。
3．通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。
4．实验数据表格
学生根据实验数据，得出结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多。
学生总结以上两个实验：
电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关，电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。 |
培养学生总结问题的能力。
由生活现象培养学生发现问题并提出问题的能力。
培养学生合理猜想，并分析猜想的合理性。学会排除不合理猜想。
培养学生利用控制变量的方法来设计实验。
通过分析实验装置的合理性来培养学生的设计实验的能力。
培养学生利用转换的方法把不易观察的量转换为易观察的现象。
学会设计实验数据记录表格
会根据实验数据得出结论，利用控制变量的方法准确的描述出结论。
培养学生设计数据记录表格、分析实验、总结实验、描述实验结论的能力。
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焦耳定律
介绍科学家焦耳。
英国科学家做了大量实验于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。 |
了解焦耳在电热上的成就
学生了解焦耳定律的内容，记住公式。
| 培养学生的人文精神、学习科学家的实事求是的精神。
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