視頻標簽：焦耳定律

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視頻課題：初中物理人教版九年級第十八章第4節(jié)焦耳定律_河南省 - 鄭州

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《焦耳定律》教學設(shè)計
課題
§18～4  焦耳定律
設(shè)計思想
課程標準中要求本節(jié)課通過實驗，探究并了解焦耳定律，用焦耳定律說明生產(chǎn)、生活中的一些現(xiàn)象。課程設(shè)計按照學生自己的思維認知水平逐步推進。本節(jié)課學生通過活動體驗進行猜想，自己設(shè)計實驗并進行探究，觀察實驗現(xiàn)象進行歸納總結(jié)，最后學生自學焦耳定律。每一個活動環(huán)節(jié)中教師主要是起到引導和啟發(fā)的作用。
本課重點在于探究電熱與電阻、電流的關(guān)系以及焦耳定律的應用，而對于難點：設(shè)計實驗和焦耳定律的理解，教師在學生設(shè)計過程中多引導，為了方便實驗和觀察實驗現(xiàn)象，實驗中通觀察測溫紙的變色情況來判斷電流產(chǎn)生熱量的多少；學生自主學習焦耳定律的有關(guān)內(nèi)容，結(jié)合例題進行應用焦耳定律公式計算。物理源于生活，應用于生活，講述生活中電熱的利用以及防止電熱帶來的危害； 
學情分析
九年級的學生，對科學探究的各個要素已經(jīng)了解，已經(jīng)具備了初步的探究能力和小組合作學習的意識。學生對電流熱效應的應用很熟悉。本節(jié)課對“電熱影
響因素”的探究重點不放在完整的探究環(huán)節(jié)以及精密的定量測量上，而是注重滲透物理實驗探究方法、注重學生對抽象實驗的親身體驗上。
教材分析 本節(jié)共分成三部分內(nèi)容：電流的熱效應、焦耳定律和電熱的利用和防止。焦耳定律是關(guān)于電熱的規(guī)律，是在學生學習了電功率等電學重點難點后的一節(jié)課，
學習難度不大，重在讓學生通過實驗這種學習方式，獲得探究體驗，從而提高動
手能力、實驗設(shè)計能力。同時教師自制教具的使用可以最大程度的激發(fā)學生的學習興趣。
 
教學目標
 
1.通過演示實驗和學生舉例，幫助學生認識電流的熱效應；
2.通過簡單的體驗活動讓學生感受到電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少與那些因素
有關(guān)，并引導學生設(shè)計實驗并進行探究；
3.引導學生自主學習焦耳定律有關(guān)內(nèi)容，會用焦耳定律公式進行計算；
 
                           
                  
                           
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教學重點
、難點
重點：引導學生探究電熱與電阻、電流之間關(guān)系，并初步歸納其結(jié)論以及焦耳定
律的應用；
難點： 探究實驗的設(shè)計和焦耳定律的理解。
教學方法 實驗法、觀察法、探究法、講授法；
使用器材
學生電源、鎳鎘合金絲、導線、火柴、自制電熱手套、發(fā)熱電阻多個、滑動變阻器等，NCW測溫紙；
課時
    1課時
 
教學過程設(shè)計
教學
環(huán)節(jié)
教師活動
學生活動
設(shè)計意圖
一、引入
新課
 
演示引入：電阻絲通電后能否點燃火柴？
 
問題1：這種現(xiàn)象說明了什么？
（說明電阻絲通電后溫度會升高，產(chǎn)生了大量的熱） 
問題2：其實它就類似于生活中電暖扇中的電熱絲，通電以后會產(chǎn)生大量熱，同學們還知道哪些用電器通電后可以發(fā)熱的？
（電飯煲、電熱水壺、電熱毯等等） 
 觀察實驗現(xiàn)象，并思考這種現(xiàn)象說明了什么？ 
 
   列舉生活實例
 
  
 引課、激發(fā)學生學習興趣。       
                           
                 
                           
                                      
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歸納總結(jié)
一、電流的熱效應
定義：電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象 叫做電流的熱效應。 概述電流的熱效應
 
二、探究
新知
 
一、 學生體驗活動：
器材：自制電熱手套
 
 
 
體驗一：請各小組找出一位同學分別戴上兩只手套，通電一段時間后感受一下兩只手套的發(fā)熱情況是否一樣？
（發(fā)熱情況不一樣，左手手套要更熱一些）
體驗二：嘗試增大通過兩只手套中電流，感受一下手套的發(fā)熱情況有什么變化？ （兩只手套變得更熱了，甚至發(fā)燙） 
結(jié)合體驗活動猜想：電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)？
（與電阻的大小、電流的大小、通電時間的長短有關(guān)） 選取實驗方法：控制變量法。 
二、實驗探究活動：探究電熱Q與I 、R、t的關(guān)系；
1、設(shè)計實驗： （1）探究電熱Q與R的關(guān)系； 
實驗電路圖：
 
   
學生參與體驗活
動，感受手套發(fā)熱的情況。并進行猜想；     
 
選取實驗方法；    小組合作設(shè)計實驗
電路圖； 
 
通過體驗活動，讓學生真實的感受到電流通過導體時會發(fā)熱，并體驗到電阻不同，發(fā)熱情況不同；如果改變通過電阻中的電流，電阻的發(fā)熱情況也會發(fā)生改變。從而猜想出電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少與電阻的大小、電流的大小以及通電時間有關(guān)；  
 
 
                           
                  
                           
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（2）探究電熱Q與I的關(guān)系； 
實驗電路圖： 
 
綜合實驗電路圖： 
   
提出問題：實驗中我們怎么知道電流通過那個電阻產(chǎn)生熱量多,通過那個電阻產(chǎn)生熱量少？同學們想想辦法！
（方法一：可以直接用手觸摸電阻，誰的溫度高說明它產(chǎn)生的熱量多；缺點：沒有說服力，而且細微的溫度變化人感覺不出來。
方法二：可以用溫度計去測溫度；缺點：溫度計跟電阻接觸部分太少，示數(shù)基本不變，而且測得溫度不準確。
改進方法：增大跟電阻接觸的面積；加熱空氣或者加熱煤油。 
通過加熱容器中的空氣，空氣受熱膨脹使U形管中液面的高度發(fā)生改變。
兩個燒瓶中裝有質(zhì)量相等、初溫相同的煤油，然后加熱，通過觀察
    
     小組之間交流討論，發(fā)現(xiàn)問題改進
方法；           
  
    
發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生自主探究能力和小組合作意識
                 
 
                           
                  
                           
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相同
溫度計示數(shù)的變化來反映電流產(chǎn)生熱量的多少。） 
本次實驗中我們將利用測溫紙的變色情況來反映電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少；（轉(zhuǎn)換法）
 
2、進行試驗 
（1）實驗操作注意：
  ①按照電路圖連接電路，滑動變阻器要“一上一下”接入電路，為了縮短實驗時間可將滑動變阻器的阻值調(diào)小一點；把測溫紙緊貼在定值電阻上。
  ②接通電源2min~3min后再關(guān)閉電源，記錄觀察到的實驗現(xiàn)象并總結(jié)得出實驗結(jié)論；
 ③請各小組成員分工合作，保證實驗高效、快速的完成；
實驗電路圖：
 
實驗現(xiàn)象記錄：
實驗 序號 通電時間 電阻
電流
測溫紙 變色情況
1  相同
5Ω 
 
2 10Ω（干路） 
3
10Ω（支路）
較小 
 
結(jié)論1：在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。
     小組合作進行試
驗，并根據(jù)觀察到
的實驗現(xiàn)象總結(jié)得出實驗結(jié)論；
     
      
 
        
    學生自己動手連接電路進行探究，訓練學生的動手能力；         
 
 
                           
                  
                           
                                      
6
 
結(jié)論2：在電阻和通電時間相同的情況下，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。
通過一些生活實例現(xiàn)象總結(jié)出：通電時間越長，電阻產(chǎn)生的熱量越多；（例如：用電水壺燒水，經(jīng)過一段時間后水才會燒開；）
 
三、焦耳定律 科學家生平：
焦耳(James Prescott Joule，1818～1889)，英   國物理學家，一生致力于實驗研究。用近 40 年的時
間做 400 多次實驗，研究熱和功的關(guān)系。根據(jù)   測量電流通過電阻放出的熱量，提出焦耳定律。他的研究為能量守恒定律的建立奠定了基礎(chǔ)。為了紀念他對科學發(fā)展的功績，能量和功的單位被命名為“焦耳”(J)。
 
 
1、焦耳定律
（1）內(nèi)容：電流通過導體所產(chǎn)生的熱量，跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
（2）公式： Q = I²R t  （3）各物理量的意義及單位；
Q 表示熱量，單位：J;  I表示電流，單位：A; R 表示電阻，單位：Ω; t表示通電時間，單位：s;
        
 
閱讀材料，了解焦耳定律的由來。     
    
學生自主學習，踴躍發(fā)言。   
     
 
滲透情感態(tài)度價值觀 
            
激發(fā)興趣活躍課堂。    
 
                           
                  
                           
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三、鞏固
練習
（用焦耳定律公式進行計算時，各物理量的單位要統(tǒng)一；）
例題1：一根電阻絲接在 20 V的電源兩端，通過它的電流為2A，求它在 5 min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？
（用公式：Q = I²R t來計算；注意公式、數(shù)字后帶單位以及單位要統(tǒng)一等。）
 
例題2：某電爐正常工作時通過它的電流4A，通電10s產(chǎn)生的熱量是8×103J，那么這個電爐的電阻是多少？
（由Q = I2Rt 變形得：R = Q / I2t 來計算；注意公式、數(shù)字后帶單位以及單位要統(tǒng)一等。）
 
四、電熱的利用和防止
生活中電熱的利用：
 
電熱器的優(yōu)點:  清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。
防止電熱帶來的危害：
                                          
           
舉例說出利用電熱的現(xiàn)象；如果產(chǎn)生的電熱有危害，如何來防止？
       
焦耳定律的應用    
讓物理知識應用于生活
四、課堂
小結(jié)
一、電流的熱效應
定義：電流通過導體時，電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應。
 
 
   
 
                           
                  
                           
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二、焦耳定律
表述：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體電阻成正比，跟通電時間成正比。
公式：Q = I 2 R t  三、電熱的利用和防止
1．利用：電暖氣、電烤箱、電熨斗。 2．防止：隔熱涂層、散熱扇。 學生通過課堂小結(jié)，使知識更具系統(tǒng)性。
五、知識
延展 思考題：
電熨斗通電一段時間后變的發(fā)燙，而連接電熨斗的
導線卻不怎么熱，這是因為什么？
（因為導線的電阻遠小于電熨斗電熱絲的電阻）
 思考、 練習
 
情感態(tài)度價值觀。
六、布置
作業(yè)
教材：P102 動手動腦學物理1～6
  板書 設(shè)計 
 
§18～4  焦耳定律
一、電流的熱效應
    定義：電流通過導體時，電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應。                   I
二、 電熱 Q       R  有關(guān)；（控制變量法）                   t 三、焦耳定律
公式：Q = I 2 R t

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