第四节 焦耳定律 教学设计（物理）

     第四节  焦耳定律  教学设计

鹿泉区李村镇中学  曹云霞

【教学目标】

知识与技能  

1、知道电流热效应的现象及能量的转化。

2、通过探究影响电流热效应的因素，理解焦耳定律的内容，能够利用焦耳定律公式进行简单的计算。

3、会利用焦耳定律解释一些生活中简单现象。

4、举例说出生活中利用电热的实例，了解电热的危害和防止方法。

过程与方法   

通过实验探究，培养学生的实验探究的能力和理论分析的能力，体会运用控制变量法和转换法进行实验。

情感、态度与价值观   

通过学习能够把所学知识应用到实际生活中去，树立学好科学文化知识为社会服务的观念。

【教学重难点】

重点： 焦耳定律、电流热效应的应用、电热的计算

难点：电热大小的影响因素的猜想和实验设计。

【教学过程】

一、创设情景、导入新课

播放短视频引出电流的热效应

二、进行新课

（一）电流的热效应

【引入】：像电暖气等生活中很多用电器，通电以后会产生热量。你还知道哪些电加热的设备吗？

【小结】：电流通过导体时，导体要发热，电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。

其它用电器，例如电视、冰箱、洗衣机，电能转化为内能和其它形式的能。

设计小游戏，让学生亲身参与，辨别需要电流热效应的家电。

（二）、焦耳定律

【质疑】：播放两个视频提出问题：电流通过导体产生的热量多少跟什么因素有关？

（注：学生猜想因素有哪些，不一定能想到，老师适时给以提示。）

【猜想假设】：

1、可能与电流大小有关？

2、可能与电阻大小有关？

3、可能与时间大小有关？

【设计实验】：

1、当一个物理量被猜测与多个因素有关，我们应该用什么方法去研究？

           控制变量法

    2、用什么方法和器材去观察像热量这样看不见的物理量？  

转换法

电热→气体（或液体）受热膨胀，观察产生热量的多少。

通过观察U形管中液面高度的变化来判断产生热量的多少 ？

（设计意图：发挥学生的主观能动性，培养学生的创造思维）

实验一：探究产生热量Q与电阻R的关系

【实验指导】：

1、通过我们的猜想电流产生的热量可能与多个因素有关，应该采用什么探究方法？

2、当探究产生热量Q与电阻R的关系时，如何控制变量呢？一个10欧、两个5欧的电阻丝，我们怎么选？

3、如何才能更好地让通过两个电阻的电流、通电时间一样？

【进行实验】：

【引导】：哪个电阻的液面差明显？说明了哪个电阻产生的热量多？ 可以得到什么结论？

（设计意图：通过一个完整的实验探究，让学生掌握其过程。）

实验二：探究产生热量Q与电流I的关系

【实验指导】：

1、当探究产生热量Q与电流I的关系时，如何控制变量呢？

2、一个10欧、两个5欧的电阻丝，我们怎么选？

3、两个容器中密封同样的电阻，在另一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中的电阻的电流就不同。

【进行实验】：

（设计意图：通过电路图便于学生更好理解通过两密封容器内电阻丝的电流为何不等）

【引导】：哪边液面差明显？是电流大的还是电流小的产生的热量多？可以得到什么结论？

实验三：探究产生热量Q与通电时间t的关系

【实验指导】：当探究产生热量Q与通电时间t的关系时，应该怎么做呢？我们可以第一次通电5s，第二次通电10s. 

【进行实验】：

【引导】：哪次通电形成的液面差明显？可见产生的热量多少与通电时间有什么关系？ 

【师生共同总结】：当电流通过导体时，电流越大、电阻越大、通电时间越长，产生的热量越多。

【自学指导】：英国物理学家焦耳首先对此作出了卓越的探究，请大家阅读课本100页第二部分以及图18.4-4《焦耳简介》，回答以下问题：

1、焦耳定律的内容是什么？

2、公式如何表示？

3、每个物理量的单位分别是什么？

焦耳定律内容：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，这个规律叫焦耳定律。

公式：Q  =  I ²R t

【例题】某导体的电阻是2Ω，当1安的电流通过时，1分钟产生的热量是多少J？

【学生示范】

解：电流产生的热量为：  

Q = I²Rt= (1A)² × 2Ω× 60S =120J

【指导】理清学生的解题思路，规范解题过程

【学以致用】

我们学习了焦耳定律，你能回答当电炉丝A和导线B通过的电流相同，为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？

（设计意图：让学生从生活中走进物理，探索物理知识的奥秘，再从知识的殿堂中回归生活。）

（三）纯电阻电路和非纯电阻电路

【设疑】电视机、电动机、电暖气都标有“220V，200W”，把它们并联在220V的电压下，则相同时间内产生热量Q最多是？为什么？

【点拨】

（1）电流通过导体时，如果电能全部转化为热，而没有同时转化为其他形式能量，那么，电流产生的热量Q和消耗的电能W的关系是Q=W,这样的电路称为纯电阻电路。例如电炉，电饭锅，电热水器，电烤箱，电热水壶等用电器，计算热量还可用Q=UIt = I²Rt = U²t/R

（2）像电动机、电视机消耗的电能除转化为内能还转化为其它形式的能，这样的电路称为非纯电阻电路，Q＜W。所以计算非纯电阻电路产生的热量只能用公式Q=I²Rt。

（设计意图：让学生进一步理解电流产生的热量Q的计算，认识得到提升，能够灵活运用公式。）

（四）、电热的利用和防止

（1）、电热对我们是有利还是有害的？

（2）、生活中我们是如何利用电热的？

（3）、有时电热会给我们造成什么危害？我们又是如何防止的呢？

【展示视频和课件】

电热器的优点:  清洁卫生，无污染，效率高，便于调节温度。

电热的危害：电热过多，损坏物品

防止措施：设法散热

（1）加散热窗      （2）加风扇

（设计意图：从课堂走向生活,让学生发现生活中电热的利与弊,便于学生理解和应用──“生活是最深刻的实验”，渗透安全用电教育，体现新课标的“情感、态度、价值观”。）

【课堂小结】

1、电流的热效应

2、焦耳定律

3、利用电热和防止电热

【随堂练习】

1.现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电源电压220V的电路中，相同时间内，它们发热情况是 （      ）

  A.甲放热多              B.乙放热多

  C.同样多                D.无法判断

2.将一台“220V  100W”的电风扇，一个”220V  100W”的充电器，一把“220V  100W”的电烙铁分别接在220V的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最大的是   （       ）

  A.电烙铁                 B.充电器     

  C.电风扇                 D.一样多

3.一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10min产生多少热量？