第十五章 電能與電功率   第4節(jié) 探究焦耳定律 教案教學(xué)目標(biāo)一、知識與技能1.  知道電流的熱效應(yīng).2. 理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其應(yīng)用.3. 通過探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān)”初步培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、研究、解決問題的能力.教學(xué)重點焦耳定律教學(xué)難點電功率的概念，用電功率的公式進行計算..新課引入1、演示實驗：燈泡接入電路中，閉合開關(guān)，燈泡發(fā)光，提出問題：（1）燈泡在工作過程中，把什么能轉(zhuǎn)化為什么能？學(xué)生回答：燈泡在工作過程中，把電能能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能.（2）在燈泡工作過程中，電線中通過的電流和燈泡燈絲中通過的電流是否相同？學(xué)生回答：相同.（3）電線中通過的電流和燈泡燈絲中通過的電流既然相同，那為什么燈泡燈絲熱得發(fā)熱發(fā)光，而導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱呢？2、多媒體展示家庭電路中使用大功率用電器引起火災(zāi)的圖片.指明：11月9日是我國“消防日”，據(jù)有關(guān)資料表明，城市火災(zāi)中的大部分火災(zāi)是因為使用大功率用電器，使電線發(fā)熱而引起的.家庭電路中使用大功率用電器為什么會引起火災(zāi)？       3、進一步分析：（1）電燈在工作時把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，人們利用電燈來照明.電爐子在工作時把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，人們利用電爐子來燒水等.（2）電風(fēng)扇使用一段時間后，用手觸摸電動機部分有什么感覺？人們利用的是電風(fēng)扇的什么能量？（3）提出問題：電流通過導(dǎo)體都要產(chǎn)生熱量，有些設(shè)備是利用了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量，有些設(shè)備在工作時電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量是有害的，為了更好的讓電熱為人類服務(wù)，又要減少電熱對人類造成的危害，就要研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)？它們之間存在著什么樣的規(guī)律？今天我們就學(xué)習(xí)第十五章第四節(jié)的內(nèi)容：探究焦耳定律.  教學(xué)過程1、電流產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)（學(xué)生討論）（1）引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)日常生活中的現(xiàn)象進行分析：電流 I電熱Q →       與 電阻 R有關(guān)通電時間 t（先引導(dǎo)學(xué)生分析電流產(chǎn)生的熱量跟 電流I、電阻R和通電時間t有關(guān)，使學(xué)生獲得感性認(rèn)識，為下面的實驗打下基礎(chǔ).）（2）用實驗進行研究.學(xué)生討論研究方法：控制變量法.① 當(dāng)電流I、時間t相同時，研究電熱Q與電阻R的關(guān)系.② 當(dāng)電阻R、時間t相同時，研究電熱Q與電流I的關(guān)系.③ 當(dāng)電流I、電阻R相同時，研究電熱Q與通電時間t的關(guān)系.（引導(dǎo)學(xué)生分析研究多變量問題的方法——控制變量法，并在實驗過程中具體使用，對學(xué)生進行研究方法的教育.）（3）介紹實驗器材學(xué)生電源一個，開關(guān)一個，導(dǎo)線若干，滑動變阻器一個，量熱器兩個（4歐一個，16歐一個）溫度計兩只，打孔的橡膠塞兩個，鐘表一個.（4）實驗原理：給量熱器內(nèi)的電阻絲通電，電阻絲通電后放出的熱量被量熱器內(nèi)的空氣吸收，量熱器內(nèi)的空氣吸收熱量后溫度升高，電流通過電阻絲做功放出的熱量越多，量熱器內(nèi)空氣的溫度升高得越高.用溫度計測量量熱器內(nèi)空氣溫度上升的多少，就可以比較電流通過電阻絲做功放出的熱量的多少.（5）實驗設(shè)計① 電路圖：通過學(xué)生討論研究設(shè)計出實驗電路如圖：讓一個學(xué)生把本組設(shè)計的電路圖畫在黑板上，并進一步說明如何進行實驗.② 實驗記錄：由小組共同設(shè)計實驗記錄表格，③ 實驗探究：四位同學(xué)分工合作進行實驗探究，并記錄實驗數(shù)據(jù).④ 歸納實驗結(jié)論：四位同學(xué)共同探討，歸納實驗結(jié)論，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān).（6）交流探究結(jié)果：請一位同學(xué)將本組的實驗數(shù)據(jù)寫在黑板上，并闡述本組得到的結(jié)論.電流時間tR大=16歐R小=4歐電流   I1=0.4A2min  電流   I2=0.8A2min  ① 研究電熱Q跟電阻R的關(guān)系：電流I、通電時間t相同，電阻R越大，電熱Q越多.[來② 研究電熱Q跟電流I的關(guān)系：電阻R、通電時間t相同，電流越大，電熱越多.③ 研究電熱Q跟通電時間t的關(guān)系：電流I、電阻R相同，通電時間越長，電熱越多.2、焦耳定律：焦耳簡介：焦耳定律是英國物理學(xué)家焦耳經(jīng)過無數(shù)次實驗探索總結(jié)出來的.我們不僅要學(xué)習(xí)他發(fā)現(xiàn)的定律，而且要學(xué)習(xí)他的刻苦鉆研的精神.（1）內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比.注意：“電流產(chǎn)生的熱量Q與電流的平方I2成正比”的含義是：當(dāng)I1=2I2時，Q1=4Q2（2）公式：Q=I2Rt（3）單位：I－安，R－歐，t－秒，Q－焦.（4）說明：焦耳定律是從實驗中總結(jié)出來的規(guī)律，它適用于任何情況下的電熱的計算.                3、理論推導(dǎo)：焦耳定律是焦耳在大量實驗基礎(chǔ)上歸納總結(jié)得出來的規(guī)律，還需要理論上的支持，我們能不能通過理論來推導(dǎo)出焦耳定律的數(shù)學(xué)表達式呢？學(xué)生討論推導(dǎo).                     電功當(dāng)滿足條件，電能 —————內(nèi)能（電熱）時，有Q＝W                 （全部轉(zhuǎn)化）    W=UIt，且U=IR    ∴Q=W=UIt=I2Rt   ∴Q=I2Rt通過理論推導(dǎo)，同樣得出了焦耳定律的數(shù)學(xué)表達式，達到理論和實踐的完美的統(tǒng)一.最后再讓學(xué)生總結(jié)得出當(dāng)電流通過導(dǎo)體做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時熱量的計算方法：①Q = W ；②Q = UIt ；③Q = Pt；④Q = I2Rt；⑤Q =（U2/R）t4、引導(dǎo)學(xué)生運用本節(jié)課研究的結(jié)論解決實際問題.問題1：燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實際上燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來.這是為什么？問題2：假如在照明電路中接入大功率的電爐，電線將顯著發(fā)熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災(zāi).這又是為什么？（2）利用焦耳定律解決實際問題：①連接電路用的導(dǎo)線應(yīng)選擇電阻率較大的導(dǎo)線還是選擇電阻率較小的導(dǎo)線？為什么？②制作電爐子用的發(fā)熱體應(yīng)選擇電阻率較大的導(dǎo)線還是選擇電阻率較小的導(dǎo)線？為什么？③制作電扇電動機線圈的導(dǎo)線應(yīng)選擇電阻率較大的導(dǎo)線還是選擇電阻率較小的導(dǎo)線？為什么？（3）再通過例題討論可以用幾種不同的方法求解電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量通過對實際問題的分析、討論，材料的選擇、及熱量的不同計算方法的運用，提高學(xué)生運用物理知識解決實際問題的能力.進一步加深學(xué)生對物理知識的理解.在教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生運用物理規(guī)律解決實際問題的能力，特別是讓學(xué)生通過討論，自己得出結(jié)論.這樣做，培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力和分析問題的能力.課后作業(yè)完成本課時對應(yīng)課后練習(xí).教學(xué)反思1.歸納研究物理問題的方法——控制變量法.2.歸納物理知識：焦耳定律.3.歸納電熱的計算方法.  

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15.4 探究焦耳定律

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