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1、 焦耳定律教学设计 高垚骏（安徽省宣州区新田中心初中）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
2、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
3、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
4、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 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电流做功把电能转化为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
5、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 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 设 计 教师活动 学生活动 环节 意图 1 电功的大小与哪 为 本 复习 些因素有关？如何计 学生按要求回忆，节课作知 算？回答。识上的铺 提问 垫。（2 2 能说出一些用电 分钟）器工作时能量的转化情 况？创设 电流在电路中做功，学生说出常见用 创
6、 造 情景 可以将电能转化为其它 电器工作过程中能量 课堂情景，引入 形式的能，如电动机、电 的转化。激发学生 新课 灯发光、电视机工 的兴趣和（3 作 。求知欲。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电流做功把电能转化为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同改变电流可以利用并联分电流的思
7、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 分钟）电流通过导体时 当这些用电 器工作 电能转化成内能。联 系 一段时间后，我们触摸它 实际，引入 们的有关部位，会有什么 新课。感觉？这是什么原因？电流的热效应 学生总结：投影：电饭锅、取暖 培 养 器、油灯、电炉丝、电铬 这些用电器工作 学生总结 铁 时都是把电能转化成 问题的能 内能。力。这些用电器 工作时 新课 有什么共同特点？（得出电流的热 教学（28 效应的概念）分钟）导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红 而
8、导线并不很热？说明 电热的大小可能 什么？与导体的电阻有关。由 生 一、提出问题 学生结合生活实 活现象培 际进行猜想:养学生发 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电流做功把电能转化为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
9、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 电流通过导 体时产 现问题并 生热量的多少跟什么因 电流、电压、电阻、提 出 问 题 素有关？通电时间 的能力。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 学生举例证明猜 想的合理性。培 养 学生合理 猜想，并分 学生讨论：析猜想的 合理性。学 实验时要控制电 会排除不 路中的电流相等，改变 合理猜想。电阻，比较在相同时间 内放出热量的
10、多少。热 量 的 多 少 与 可以通过加热相 培 养 有关。同物体，比较物体吸热 学 生 利 用 升温的多少 控制变量 你能结合实 例说出 的方法来 这三个因素对电热的影 设计实验。响吗？学生观察实验装 置讨论得出：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电流做功把电能转化为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
11、电热与电阻关系时要控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 三、设计实验 1 本装置研究电 要研究电流 通过电 热与电阻的关系。阻产生热量与电阻的关 通 过 系，如何设计实验？如何 2 电阻串联，可 分析实验 比较产生热量的多少？以使流过两根电阻丝 装置的合 的电流和通电时间相 理性来培 四、进行实验 同。养学生的 设计实验 展示实验装置 1 3 通过左右两管 的能力。液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出 培 养 热量越多。学生
12、利用 转换的方 电 法把不易 观察本实验装置，思 流 I/A 观察的量 考：R 转换为易 R 1 2 观察的现 1 本装置可以用于 象。研究电热与哪个因素的 电 5 1 关系？阻/0 产 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电流做功把电能转化为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同改变电
13、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 2 两电阻为什么要 生 热 量 串联？（多 /少）学 会 3 如何比较电流通 设计实验 过电阻放出热量？4 实验数据表格 数据记录 表格 4 设计实验数据记 学生根据实验数 录表格 据，得出结论：在电流 和通电时间相同时，电 电路接通，进行实 阻越大，电流通过电阻 验，观察 U 形管中液柱的上升情况，把实验结果填入表格中。产生的热量越多。学生观察实验装 会 根 分析实验数据，可以 置讨论得出：据实验数
14、 得到什么结论？展示装置 2 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 据得出结论，利用控制变量的 方法准确 的描述出 结论。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电流做功把电能转化为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同改变电流可以利用并联分电流的思想也可以
15、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 左边容器中的电阻丝 1 本装置可以用于 不等（左边电流大于右 研究电热与哪个因素的 边电流）。关系？3 通过左右两管 2 右边电阻丝上为 液面的高度差来比较，什么要再并联一根电阻 液柱上升的越高，放出 丝？热量越多。3 如何比较电流通 4 实验数据表格 过电阻放出热量？电 培 养 学生设计 数据记录 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？
16、阻 R/表格、分析 实验、总结 R R 实验、描述 1 2 实验结论 电 的能力。流 I/A 产 生 热 量 （多 /少）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电流做功把电能转化为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
17、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 对于某一个电阻，在 培 养 电流一定时，通电时间越 学生根据实验数 学生对实 长，电流通过电阻产生热 据，得出结论：在电阻 验数据综 量越多。这个结论可以通 和通电时间相同时，电 合分析能 过刚才的实验中看出来，流越大，电流通过电阻 力。某一根电阻丝通电时间 产生的热量越多。越长，液柱上升越高，说 明放出热量越多。学生总结以上两 个实验：五、分析论证，得出 结论 电流通过电阻产 生热量的多少与电流、对以上两个 实验进 电阻和通电时间都有 行总结，电流通过电阻产 关，
18、电流越大、电阻越 生热量多少与电流、电阻 大、通电时间越长，电 和通电时间。流通过电阻产生热量 越多。焦耳定律 培 养 学生的人 介绍科学家焦耳。了解焦耳在电热 文精神、学 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电流做功把电能转化为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同改变电流可以利用并联
19、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 英国科学家 做了大 量实验于 1840 年最先精 上的成就 习科学家 的实事求 是的精神。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。学生了解焦耳定 律的内容，记住公式。电流通过导 体产生 的热量跟电流的二次方 利 用 成正比，跟电阻成正比，焦耳定律 跟通电时间成正比。进行简单 学生快速的计算 计算，培养 如果热量用 Q 表示，本题中的电热。学生利用 电流用 I 表示，电阻用 R 公式解决
20、 表示，时间用 t 表示，则 Q=I2Rt=实际问题 焦耳定律为 Q=I2Rt 。（455A）248 4 的能力，进 600s=6 105J 一步熟悉 公式。例题：一电热水器电 阻丝的阻值为 484，学生结合欧姆定 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电流做功把电能转化为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
21、电热与电阻关系时要控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 正常工作时的电流为律进行计算 培 养 4 55A，工作 10min 放 学生利用 出的热量为多少 J？物理知识 解决实际 Q=I2Rt=（6 8A）问 题 的 能 2 32 3 600s=9 力。练习：一取暖器接在 105J 家庭电路中，正常工作时 的电流为 6 8A，工作 10min 放出的热量是多 少？电功与电热 上题中已知电压、电 学生计算电流做 流和通电时间，可以计
22、算 的电功（电能）出取暖器消耗的电能，那 么取暖器消耗的电能与 W=UIt=220V 电 热 之 间 有 什 么 关 系 6 8A 600s=9 呢？105J 通过计算我 们发现 电流做功与产生的电热 加 强 知识的联 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电流做功把电能转化为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
23、研究电热与电阻关系时要控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 是相等，那么用电器在工 作时，电功与电热间有什 么关系呢？系，培养学 生系统学 习的能力。学生讨论：当电流做的 功全部 转化为内能时：在前面的计算过 程中利用了欧姆定律，由 于 W=UIt，它只能用在纯电阻电 培 养 U=IR 路中，用电器工作时把 利 用 物 理 电能全部转化为内能。知识解决 Q=W=I2Rt 实际问题 能力。电吹风工作时，消耗 了 1000J 的电能
24、，电流 不是的，电吹风工 在电阻线上产生热量等 作时把电能转化为内 于 1000J 吗？能，还有一部分转化为 培 养 动能。它不是一个纯电 学生合作 电功与电热 的联系 阻。电功大于电热。学 习 的 能 与区别 力、团队精 神和交往 1纯电阻电路中 能力。W=Q 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电流做功把电能转化为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
25、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 2 非纯电阻电路中 WQ 电热 Q=I2Rt 其它形式的能 W?Q 利用焦耳定 律解释 学生讨论：培 养 现象 学生知识 电线与电炉丝串 应用能力，讨论：电炉通过导线 联，电流相等，根据焦 合作学习 接到电路中，导线和电炉 耳定律，导线的电阻比 的能力、团 丝串联，为什么电炉丝热 电炉丝小的多，相同时 队精神和 得发红而导线并
26、不很间内放出热量也少。交往能力。热？学生讨论 利 用 想想议议：额定电压 控制变量 相同的灯泡，额定功率越 这两种情况下有 的方法来 大，电阻越小，正常工作 不同的变量，前者是在 分析问题。时单位时间内产生的热 电压一定时，电阻越 通过辨析 量越多。可是按照焦耳定 小，电流越大，电热与 加强对焦 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电流做功把电能转化为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
27、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 律，电阻越大，单位时间 电流是平方的关系，所 耳定律的 内产生的热量越多。二者 以电流对电热影响较 理解。似乎有矛盾，这是怎么回 大。后者的前提是在电 事？流一定时，电阻越大，电热越多。电热的利用和防止 展示常见一 些用电 分成两类 利 用 器（电熨斗、电视机散热 分类的方 孔、取暖器、电饭锅
28、、电 利用电热的有：电 法来培养 脑主板风扇、笔记本散热 熨斗、取暖器、电饭锅 学生利用 孔、电动机外壳 ），等。辩证的态 给这些用电器进行分类，度来看待 哪些是利用电热、哪些是 防止电热的有：电 问题 防止电热造成危害的。视机散热孔、电脑主板 风扇、笔记本散热孔、电热在实际 中有利 电动机外壳等 用也有防止的。我们要利 用辩证的态度来对待电 热。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电流做功把电能转化为能电热的大小与哪些因素这个实
29、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 回忆本节课内容 （5 钟）总结分 1 电流的热效应与 哪些因素有关？2 焦耳定律 3 电功与电热的关 梳理本节课知识内容，学生根据问题逐个回忆本节课的内容，形成一个知识体系。利 用问题引领的方法培养学生总结归纳的能力 系 4 电热的利用 防止
30、 作业 布置 1 课后“动手动脑 学物理”第 1、2、3 题 2 调查生活中还有 哪些是利用电热，哪些是 防止电热的措施。巩 固 学生按要求完成 本课学习 作业，对生活实际开展 内容，同时 力所能及的调查。增加课外 调查的作 业，使物理 走向社会、走向生活。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电流做功把电能转化为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