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2019-2020年九年級物理上冊《18.4 焦耳定律》教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版 課題 焦耳定律 學(xué)習(xí) 目標(biāo) 知識目標(biāo)： 1．知道電流的熱效應(yīng)； 2．理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其運(yùn)用。 過程方法： 知道科學(xué)研究中常用的等效替代法和控制變量法在本節(jié)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用。 情感目標(biāo)： 通過對焦耳生平的介紹，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)，勇于克服困難的決心和信心。 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 電流的熱效應(yīng)跟電阻大小的關(guān)系 學(xué)習(xí)難點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)操作 教學(xué)方式 演示法、觀察法、討論法。 教具與 媒體 電流的熱效應(yīng)演示器一臺，220V電源、火柴、電阻絲、泡沫塑料塊等及多媒體。 一、創(chuàng)設(shè)情境，引入新課 老師出示一些電器的圖片，讓學(xué)生觀察。 〖提出問題〗： ①比較它們有何不同？ ②燈泡發(fā)光一段時間后，用手觸摸燈泡，有什么感覺？為什么？ ③電風(fēng)扇使用一段時間后，用手觸摸電動機(jī)部分有什么感覺？為什么？ ④電能在轉(zhuǎn)化為其他形式能的時候，為什么都要發(fā)熱？影響它們發(fā)熱的因素是什么？ ⑤它們發(fā)熱時有什么規(guī)律？ 二、進(jìn)入新課，科學(xué)探究 （一）電流的熱效應(yīng) 電流通過導(dǎo)體時，電能要轉(zhuǎn)化成熱，我們把這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。 (二)探究：電流產(chǎn)生的熱跟哪些因素有關(guān)呢 【猜想】 1．可能與電壓有關(guān)，因?yàn)殡妷涸酱螅姞t中產(chǎn)生的熱越多； 2．可能與電阻有關(guān)，因?yàn)殡姞t絲發(fā)熱，而跟電爐絲相連的銅導(dǎo)線卻不太熱； 3．可能跟電流有關(guān)，因?yàn)槌Ｂ犝f，電流大容易引發(fā)火災(zāi)。 電流、電壓和電阻三個量之間是有聯(lián)系的，明確了二個量就可以再確定另外一個量，故我們研究電流、電阻與導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的關(guān)系就可以了。 學(xué)生觀察 學(xué)生回答 學(xué)生嘗試回答 學(xué)生回答 師生討論 注意從眾多的用電器工作時的特點(diǎn) 中把電與熱抽出來 發(fā)動學(xué)生猜想越充分越好 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】應(yīng)采用控制變量的方法 1．如何控制電流一定時電阻的變化？ 2．如何控制電阻一定時電流的變化？ 3．如何比較電流產(chǎn)生熱的多少？(轉(zhuǎn)換的思想) 〖方案〗 第一次實(shí)驗(yàn)：把兩個電阻放在煤油中或密閉的空氣盒中，使之它們產(chǎn)生的熱對煤油或空氣加熱。使兩電阻絲串聯(lián)，以保證它們的電流相等；讓甲瓶的電阻相對乙瓶中的較大，觀察兩瓶中煤油或空氣的膨脹程度，如圖1所示。 第二次實(shí)驗(yàn)：欲使其電阻一樣，電流不等，可以在兩個相等的電阻上再并聯(lián)一個等值的電阻絲，則干路和支路上的電流不相等，如圖2所示。 【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】 1．被加熱的物質(zhì)是煤油。 介紹課本上實(shí)驗(yàn)。 2．被加熱的物質(zhì)是空氣。 老師使用電熱效應(yīng)演示器一臺進(jìn)行演示，學(xué)生觀察。 3．〖視頻播放〗：用凡士林將火柴粘在串聯(lián)的電阻絲上，接通電源，過一會兒發(fā)現(xiàn)，電阻大的火柴先掉下。 4．用兩段不同材料電阻絲和一根長竹片制成的弓型的電熱鋸，串聯(lián)后接入電壓為4~6 V的蓄電池組上.切割泡沫塑料。感覺電阻絲細(xì)的部分切割快，而粗的部分切割遲鈍。 【分析論證】 1．在通電電流一定的條件下，電阻越大，電流產(chǎn)生熱的功率就越大，精確的實(shí)驗(yàn)表明：電流產(chǎn)生熱的功率與電阻成正比。 2．在電阻一定的條件下，電流越大，電流產(chǎn)生熱的功率也越大，大量的精確實(shí)驗(yàn)表明：電流產(chǎn)生熱的功率與電流的平方成正比。 【結(jié)論】 上述關(guān)系式用公式表示為：P=I2R。 (三)理論上對該表達(dá)式的推導(dǎo) 由P=UI與歐姆定律的變形式U=IR綜合得出P=I2R。 (四)焦耳定律 英國物理學(xué)家焦耳通過大量的實(shí)驗(yàn)于1840年最先精確地確定電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比的結(jié)論，這與我們剛才得出的發(fā)熱功率與電流、電阻的關(guān)系是一致的，于是人們?yōu)榱擞涀∷?，把這個規(guī)律叫做焦耳定律。其公式為：Q=I2Rt。 公式中的電流I的單位要用安培（A），電阻R的單位要用歐姆(Ω)，通過的時間t的單位要用秒(s)這樣，熱量Q的單位就是焦耳（J）。 介紹焦耳的生平，對學(xué)生進(jìn)行愛科學(xué)的教育，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。 (五)電熱的利用和防止 1．任何用電器工作時都是產(chǎn)生電熱。因?yàn)橛秒娖鞫际怯梢欢ㄗ柚档膶?dǎo)體組成的，導(dǎo)體中或多或少在都有電阻，所以電流通過這些電阻時都會發(fā)熱。 2．電熱的利用 凡是加熱的裝置都利用了電熱。請大家舉一些實(shí)子說明。 3．電熱的防止 不是想把電能轉(zhuǎn)化為熱能，而是想轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)等裝置的用電器都需要防止電熱的產(chǎn)生。 如電視機(jī)的散熱窗、電動機(jī)的散熱風(fēng)扇等。 三、思考與練習(xí)(略) 學(xué)生回答 師生討論得出 老師演示 學(xué)生回答 師生總結(jié) 師生推導(dǎo) 師生討論得出 師生討論 學(xué)生舉例 控制變量的思想一定要體現(xiàn)出來 通過畫出其本質(zhì)的電路圖，讓學(xué)生了解更清楚 所提供的這些實(shí)驗(yàn)可做為參考，如果不能都做，向?qū)W生介紹一下也可以，學(xué)生會很有啟發(fā)的 公式表示體現(xiàn)了簡約性 焦耳定律應(yīng)該在此向?qū)W生展示一下 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用辯證眼光看問題的意識 小 結(jié) 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電熱產(chǎn)生的原因，及影響電熱產(chǎn)生多少的因素，電熱的利用和防止等知識。 實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)時我們一定要有控制變量的思想，在說明一個物理量與另一個物理量之間關(guān)系時，一定要強(qiáng)調(diào)其條件，是在什么量不變的情況下才有這樣的關(guān)系，使自己的敘述更加嚴(yán)密。 焦耳定律的內(nèi)容與該節(jié)知識很貼近，我們略一轉(zhuǎn)化就可以得出焦耳定律的內(nèi)容。但本質(zhì)上電流產(chǎn)生的熱與電阻的關(guān)系更具有簡單易記、精確明了的特點(diǎn)，只不過它沒有了著名物理學(xué)所賦予的光環(huán)。 作業(yè) 動手動腦學(xué)物理：①、②。 教 學(xué) 流 程 板 書 設(shè) 計(jì) 第四節(jié)：焦耳定律 一、電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時，電能要轉(zhuǎn)化成熱 二、探究：電流產(chǎn)生的熱與哪些有關(guān) 1．猜想；2．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；3．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；4．分析論證；5．結(jié)論。 三、理論上對公式的推導(dǎo) 四、焦耳定律 五、電熱的利用和防止 教學(xué) 反 思