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1、九年級(jí)物理全冊(cè) 第18章 第4節(jié) 焦耳定律及其應(yīng)用教案 (新版)新人教版(I)
●教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)與技能
·知道電流的熱效應(yīng)。
·知道焦耳定律。
·知道利用和防止電熱的場(chǎng)合和方法。
2.過程和方法
·通過實(shí)驗(yàn)探究電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)。
3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀
·通過電熱的利用和防止知識(shí)的學(xué)習(xí),認(rèn)識(shí)科學(xué)是有用的。
·通過討論和交流培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)的態(tài)度和意識(shí)。
●教學(xué)重點(diǎn)
通過實(shí)驗(yàn)探究電流熱效應(yīng)跟哪些因素有關(guān)。.
●教學(xué)難點(diǎn)
組織指導(dǎo)學(xué)生在探究過程中認(rèn)真觀察、分析,并得出正確結(jié)論.
●教學(xué)方法
探究法、觀察法、討論法.
●教具準(zhǔn)備
燒瓶、溫度
2、計(jì)、銅絲、電爐絲、導(dǎo)線、煤油、電源、電爐、電熨斗、熱得快等電熱器、投影儀.
● 教材分析
“電與熱”是電能和電功率之后的一個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容,在本章教材的編寫順序(電能——電功率——測(cè)量小燈泡的功率——電與熱——電功率和安全用電)中起著承上啟下的作用。電和熱是學(xué)生生活中熟悉的用電器入手,使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電和熱的關(guān)系, 通過實(shí)驗(yàn)說明電熱與電阻、電流、通電時(shí)間都有關(guān)系(實(shí)驗(yàn)中很好地運(yùn)用了控制變量和轉(zhuǎn)換的研究方法),指出焦耳經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)才于1840年得到精確的結(jié)果——焦耳定律,同時(shí)為了使學(xué)生加深對(duì)焦耳定律的認(rèn)識(shí),又從電能轉(zhuǎn)化和歐姆定律推出了公式Q=I2Rt,這時(shí)啟發(fā)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)和理論兩方面來(lái)學(xué)習(xí)、研究物理
3、問題也有一定的作用。為了使學(xué)生對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)中的“在電流一定時(shí),導(dǎo)體消耗的電功率與導(dǎo)體的電阻成正比”有更深的理解,教材在50頁(yè)設(shè)計(jì)了“想想議議”問題。對(duì)于電熱的利用和危害的防止,教材也是從生活實(shí)際出發(fā),通過生活中兩方面的事例加以說明。
●課時(shí)安排
1課時(shí)
●教學(xué)過程
(一)、引入新課
播放視頻:電爐燒水
電熱取暖器
電熨斗
[師]這些用電器工作時(shí)有一個(gè)什么共同特點(diǎn)?
[生]都要消耗電能。
[生]都會(huì)產(chǎn)生熱。
[師]同學(xué)們根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn),一定能舉出許多電流通過導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體會(huì)發(fā)熱的例子
這種現(xiàn)象這叫電流的熱效應(yīng).
板書:電流的熱效應(yīng)
[師]在前面課程小燈泡的發(fā)光實(shí)驗(yàn)中
4、,同學(xué)們?cè)幸獾厝ビ|摸過小燈泡,感覺小燈泡(同學(xué)們一起說)熱.有沒有同學(xué)觸摸過導(dǎo)線,如小燈泡連接的導(dǎo)線熱不熱.
[生]我摸過,沒感覺到熱.
[生]我也在家里摸過做飯的電飯鍋,飯都熟了,導(dǎo)線也沒感覺到熱.
[師]同學(xué)們有沒有考慮過這樣的問題:導(dǎo)線和用電器中流過的電流相同嗎?
[生]相同.
[師]導(dǎo)線和用電器中流過了相同的電流,用電器發(fā)熱而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱,這是為什么?今天同學(xué)們就來(lái)一起探討電流經(jīng)過用電器時(shí)產(chǎn)生的熱量與什么有關(guān).
(二)、進(jìn)行新課
一.電流的熱效應(yīng)
[想想做做]方法一:
[師]同學(xué)們四人一組,選擇你們面前的儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),討論如何做,有什么問題可以提出來(lái).
[
5、生]為什么要用煤油,用水不可以做嗎?
[生]為什么是等量的煤油,不等量行嗎?
[師]完全可以用水來(lái)代替煤油,只不過時(shí)間可能要長(zhǎng)一些才能從溫度計(jì)上讀出溫度值.原因同學(xué)們?cè)诤罄m(xù)課程中將會(huì)找到答案.誰(shuí)能回答第二個(gè)問題?
[生]只有等量的煤油,才能通過它們的溫度討論電流產(chǎn)生的熱量.這樣的方法應(yīng)該是控制變量法.
[師]同學(xué)們?nèi)绻麤]有什么問題,可以開始實(shí)驗(yàn).
(學(xué)生實(shí)驗(yàn),教師巡視,提醒同學(xué)們注意安全)
[生]兩個(gè)瓶中溫度不同.
[生]浸泡著鎳鉻合金絲的瓶中溫度計(jì)指示的溫度高.
(引導(dǎo)學(xué)生分析)
[生]煤油溫度高,說明煤油中的金屬絲產(chǎn)生的熱量多.即電阻大的金屬絲產(chǎn)生熱量較多.
方法二:
6、
學(xué)生:根據(jù)鋼絲和鉛筆芯上的蠟油熔化的快慢,推斷在電流相同的條件下,電流的熱效應(yīng)與電阻的定性關(guān)系。
[師]剛才有同學(xué)問,為什么把金屬絲做成螺旋狀,直的不行嗎?請(qǐng)同學(xué)們看下面的演示.
[演示]電熱切割(可讓1~2位同學(xué)演示)
如圖,電阻絲和銅絲各一段,在木架上串聯(lián)后接入電壓為4~6 V的蓄電池組上.同時(shí)將相同的泡沫塑料板與電阻絲和銅絲接觸(過一會(huì)).
[生]和電阻絲接觸的塑料泡沫板被燒熔切開,和銅絲接觸的沒有切開.
[生]這說明電阻絲產(chǎn)生的熱量多.
[生]就是說在電流相同的情況下,電阻越大,產(chǎn)生的熱量越多.
[師]大家都同意后一個(gè)同學(xué)歸納的結(jié)論嗎?
(同學(xué)們開始議論.教師
7、提醒大家:他是不是忽視了一個(gè)重要條件:從實(shí)驗(yàn)考慮)
[生]電阻絲和銅絲在同一個(gè)串聯(lián)電路中,它們工作的時(shí)間相同.
[生]應(yīng)該說,在電流和通電時(shí)間相同的情況下,電阻越大,產(chǎn)生的熱量越多.
[生]也可以說在電流相同的情況下,電阻越大,產(chǎn)生熱量的功率越大.
共同總結(jié)出:在電流和通電時(shí)間相同的情況下,電阻越大,產(chǎn)生的熱量越多。
[師]剛才我們已經(jīng)知道了,電流的熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系了,那跟電流有什么關(guān)系呢?同學(xué)們能否設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證呢?
[生]討論后得到實(shí)驗(yàn)方案
[強(qiáng)調(diào)]控制變量的重要。
[演示]演示實(shí)驗(yàn)
[師]這個(gè)實(shí)驗(yàn)又說明了什么問題呢?
[生]在通電時(shí)間一定、電阻相同的情況下,通
8、過電流越大,導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。
[師] 同學(xué)們?cè)賮?lái)思考一下,電流的熱效應(yīng)還跟什么因素有關(guān)?
[生]時(shí)間,比如電視機(jī)通電越久,機(jī)身就越熱。
[師]剛才我們從第一個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以看到,銅絲或鎳鉻合金通電時(shí)間越久,煤油的溫度升高得越多,說明產(chǎn)生的熱量也越多。
二.焦耳定律
[師]從剛才的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)我們知道了電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟導(dǎo)體的電阻、電流和通電時(shí)間都有關(guān)系。其實(shí)早在1840年英國(guó)物理學(xué)家焦耳就精確地確定了它們的關(guān)系,得到了焦耳定律。
(學(xué)生閱讀焦耳定律的內(nèi)容)
板書:Q=I2Rt
Q——熱量——焦耳(J).
I——電流——安培(A)
R——電阻——?dú)W姆(Ω)
t——時(shí)
9、間——秒(s)
引導(dǎo)學(xué)生利用電功率的表達(dá)式P=IU和歐姆定律I=.推導(dǎo)出焦耳定律。
[強(qiáng)調(diào)]在說到兩個(gè)物理量“成正比”“成反比”的時(shí)候,一定要注意條件:關(guān)系式中其他物理量的大小不變.
[投影]
例題:某導(dǎo)體的電阻是2 Ω,通過2 A的電流時(shí),在1min內(nèi)產(chǎn)生多少熱量?
(教師引導(dǎo)學(xué)生分析、演算、要求一名學(xué)生板演)
解:由題知:R=2 Ω I=2 A t=1min=60s
Q=I2Rt =(2 A)2×2 Ω×60s =480J
(同學(xué)們?cè)谘菟氵^程中,教師要提醒大家注意:代入計(jì)算的時(shí)候,要將電流的單位“A”一起平方 ,同時(shí)要注意單位的統(tǒng)一。)
[師]我們通過實(shí)驗(yàn)
10、、觀察、利用公式推導(dǎo)得出了電流熱效應(yīng)跟什么因素有滾.同學(xué)們現(xiàn)在能不能回答本節(jié)開始時(shí)的問題?
[生]導(dǎo)線和用電器(電爐或電飯鍋或電燈)中通過的電流相同,但是導(dǎo)線的電阻較小,而那些電器的電阻較大,所以,那些電器發(fā)熱,而導(dǎo)線幾乎感覺不到熱.
[師]生活中有些電熱我們要利用,有些電熱我們是要防止的.
三.電熱的利用和防止
[師]關(guān)于電熱的利用,同學(xué)們已經(jīng)了解了許多,比如…
[生]電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電烤爐、電爐…
[師]同學(xué)們舉出的都是利用電來(lái)加熱的設(shè)備,都是常見的電熱器.
出示電爐(可用投影儀投影放大)
[師]電熱器的主要部分是發(fā)熱體.同學(xué)們觀察電爐由什么組成?
[生]主要是
11、爐絲即電阻絲.
[生]還必須有爐盤,電爐盤是絕緣材料做成的.
[師]從實(shí)際考慮,電爐絲應(yīng)該有什么要求?
[生]電爐就是要靠電爐絲發(fā)熱的,所以爐絲的電阻應(yīng)該很大.
[生]爐絲還應(yīng)有較高的熔點(diǎn),這樣它在發(fā)熱時(shí)才不容易燒斷.
[師]同學(xué)們以電爐為例說明發(fā)熱體是什么做的?
[生]發(fā)熱體是由電阻(率)大,熔點(diǎn)高的電阻絲繞在絕緣材料上做成的.
(播放視頻:電熨斗開殼看電熱體或出示“熱得快”、電飯鍋等電熱器,并能將電飯鍋、電熨斗的發(fā)熱板取出讓學(xué)生觀察,向?qū)W生說明,其他的電熱器也都需要用電阻大、熔點(diǎn)高的金屬導(dǎo)體作為發(fā)熱體)
[師]我們了解了電熱器,大家能不能說說使用電熱有什么好處?
[生]電
12、熱清潔衛(wèi)生,沒有環(huán)境污染.
[生]熱效率高,使用方便.
[生]能方便地調(diào)節(jié),如控制溫度,操作簡(jiǎn)單.
[生]…
[師]同學(xué)們知道了利用電熱的好處.但有些時(shí)候,有些地方的電熱我們是不需要的,還要設(shè)法防止.有關(guān)的內(nèi)容,大家了解的有哪些呢?
[生]電機(jī)使用過程中會(huì)發(fā)熱,如果連續(xù)使用時(shí)間過長(zhǎng),還會(huì)燒壞電機(jī).
[生]有些導(dǎo)體上的絕緣材料會(huì)因溫度過高,使絕緣材料迅速老化,甚至燒壞.
[生]電視機(jī)開的時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)發(fā)熱.電視機(jī)后蓋上有許多孔,就是為了能通風(fēng)散熱.
[生]電腦中還裝有風(fēng)扇,也是為了散熱,減少電熱的危害.
[生]老師用的投影儀上也裝有小風(fēng)扇,也是為了快點(diǎn)散熱.
[生]農(nóng)村抽水、磨面
13、用的電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作一段時(shí)間后要休息一會(huì),等涼了再用,是為了防止電熱可能造成的危害.
…
播放視頻:電動(dòng)機(jī)散熱窗或錄音機(jī)散熱窗,加深學(xué)生印象。
[師]同學(xué)們對(duì)電熱的危害及防止了解的還真不少.老師這兒有一份電器的說明書,請(qǐng)大家仔細(xì)閱讀,并分析說明其中的道理.
[投影]
教師引導(dǎo)學(xué)生著重注意以下內(nèi)容:將電器置于通風(fēng)良好處;勿使電器淋雨或受潮,長(zhǎng)期不用的電器隔一段時(shí)間應(yīng)該通電一次.
[生]電器工作時(shí),置于通風(fēng)良好的地方,是為了能使電器更好地散熱、防止電熱產(chǎn)生的危害.
[生]電器淋雨或潮濕會(huì)降低絕緣性能,使電路工作失常,影響用電器的使用.長(zhǎng)期不用的電器隔一段時(shí)間要通電,是為了利用電熱來(lái)驅(qū)潮,是電熱的利用.
[師]同學(xué)們分析得很好,大家一起來(lái)小結(jié)本節(jié)內(nèi)容.
(三)、小結(jié)
本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了如下知識(shí)
1.電流的熱效應(yīng)
2.焦耳定律.
3.電熱的利用及防止.
(四)、板書設(shè)計(jì)
一.電流的熱效應(yīng)
二.焦耳定律
Q=I2Rt
Q——熱量——焦耳(J).
I——電流——安培(A)
R——電阻——?dú)W姆(Ω)
t——時(shí)間——秒(s)
三.電熱的利用和防止