《三、電熱器 電流的熱效應(yīng)》教案4

三、電熱器 電流的熱效應(yīng)教案教學(xué)目標(biāo)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、公式及其應(yīng)用3知道電熱器的原理及構(gòu)造過程與方法：要求學(xué)生能從感知事物 提出問題 自己設(shè)計(jì) 動手動腦探究科學(xué)規(guī)律體會科學(xué)研究的方法，學(xué)會科學(xué)探究知識遷移的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力情感、態(tài)度與價(jià)值觀：激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新的思想和精神，培養(yǎng)學(xué)生的辨證唯物主義精神，滲透實(shí)事求是和科學(xué)獻(xiàn)身教育，激勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究；如何使學(xué)生在科學(xué)探究中掌握科學(xué)研究的方法，培養(yǎng)科學(xué)研究的能力教法與學(xué)法：實(shí)驗(yàn)、探究啟發(fā)式綜合教學(xué)法實(shí)驗(yàn)器材：各種電熱器、學(xué)生電源、開關(guān)、焦耳定律演示器、火柴探究實(shí)驗(yàn)：研究通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系教學(xué)過程：師：(1)出示幾種不同的電熱器請學(xué)生說出各自的名稱及功能(2)討論：以上電器雖然各自的功能不同，但在他們接入電路使用時(shí)，有沒有共同點(diǎn)？生：它們工作時(shí)都會發(fā)熱師：對，其實(shí)電流通過一切導(dǎo)體都會發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)。板書：1電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象師:從能的轉(zhuǎn)化角度，它們有什么共同點(diǎn)？ 生：它們都是將消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能師：我們把這些利用電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置，統(tǒng)稱為電熱器板書：2電熱器：利用電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置師：請學(xué)生聯(lián)系生活、生產(chǎn)實(shí)際想想，你還見過屬于電熱器的其他電器嗎？生：電熱毯、電飯鍋、電烙鐵、電烤箱、電炒鍋(如有人講微波爐，分析：工作原理是以電與磁的快速轉(zhuǎn)換，使得物質(zhì)分子快速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦生熱，物體內(nèi)部和外部是同時(shí)受熱升溫的。如有人講電磁爐，則分析：)師：很好，說明同學(xué)們對生活、社會非常關(guān)注，從生活走向物理，從物理走向社會是我們學(xué)習(xí)物理的途徑、方法和歸宿。這些電熱器名稱和用途、規(guī)格都不同，但是都有一個功效相同的部件由電阻組成的發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻率大，熔點(diǎn)高的合金制成。同學(xué)們已經(jīng)認(rèn)識了電熱器，你們是知識型的一代，你們還想知道什么呢？合理的猜想，是形成物理理論的基礎(chǔ)。請你們猜想一下，電流通過電熱器所產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)？生：電流、電阻、通電時(shí)間師：那么，如何來驗(yàn)證大家的猜想是否正確呢？生：用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 理論推導(dǎo)師：我們先用實(shí)驗(yàn)的方法探究電熱器通電時(shí)產(chǎn)生的熱量與電流、電阻、通電時(shí)間的關(guān)系師：熱量的多少如何用實(shí)驗(yàn)顯示出來？生：火柴、溫度計(jì)、用手摸(感覺器感可靠嗎？)-下面，就請同學(xué)以小組為單位，討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案(給學(xué)生討論時(shí)間)下面，請同學(xué)匯總一下你們的設(shè)計(jì)思路生：(1)首先我們要采用控制變量法A保持電流、通電時(shí)間不變，研究電熱器通電時(shí)產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系師：那么，具體地如何來研究呢？生：取兩個不同電阻的電熱器組成一個串聯(lián)電路，在電熱器上插上火柴，然后接通電路，觀察火柴著火的先后次序，即可比較熱量的多少B保持電阻、通電時(shí)間不變，研究電熱器通電時(shí)產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系師：同樣，說出你們的具體做法生：將兩個相同的電熱器通以不同的電流，比較火柴著火的先后次序C保持電流、電阻不變，研究電熱器通電時(shí)產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系以上三步你認(rèn)為重點(diǎn)研究幾步？為什么？ (2)按思路設(shè)計(jì)好電路并實(shí)驗(yàn)師：綜合大家的意見，我們要做兩次實(shí)驗(yàn)，能否適當(dāng)增加器材將上述兩個實(shí)驗(yàn)合并到一個實(shí)驗(yàn)裝置上完成？下面請小組繼續(xù)探討，發(fā)揮集體的智慧，相信你們的成功設(shè)計(jì)能展示你們的風(fēng)采。請?jiān)O(shè)計(jì)出電路圖并簡單敘述原理。(電流通過導(dǎo)體時(shí)，產(chǎn)生的熱量時(shí)火柴燃燒起來。)演示：改裝后的實(shí)驗(yàn)電路，板畫在黑板上分析R1=R2R3，現(xiàn)象火柴著火的順序是(1)由R2和R3部分串聯(lián)電路來研究，現(xiàn)象：火柴比先著火分析：因?yàn)?I2=I3 t1=t2 R2R3所以 Q2Q3結(jié)論：當(dāng)電流大小和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻大的導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量多。(2)由R1和R2研究，現(xiàn)象：火柴比()先著火分析：因?yàn)?R1=R2 t1=t2 I1I2 所以 Q1Q2結(jié)論：當(dāng)電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，電流大時(shí)，產(chǎn)生的熱量多，(3)分析：當(dāng)電阻、電流相同時(shí)，通電時(shí)間越長，產(chǎn)生的熱量越多。綜上，通電導(dǎo)體放出的熱量跟電流、電阻、通電時(shí)間有關(guān)。師：從實(shí)驗(yàn)可以看出其中規(guī)律。哪名同學(xué)能總結(jié)出其中的規(guī)律？生：(大體概括一下)通過導(dǎo)體的電流越大、電阻越大、通電時(shí)間越長，則電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量就越多。英國物理學(xué)家焦耳經(jīng)過多年的研究，做了大量的實(shí)驗(yàn)，最先精確的確定了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時(shí)間之間的定量關(guān)系式，我們把它叫焦耳定律。投影：焦耳定律內(nèi)容，公式，單位1、內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，與電流的平方成正比，與導(dǎo)體的電阻成正比，與通電時(shí)間成正比。 2、數(shù)學(xué)表達(dá)式：Q=I2Rt單位：I-A R- ts Q-J理論推導(dǎo)：電流通過電爐、電烙鐵、電飯鍋等電熱器時(shí)，電能幾乎全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這是電流所做的功可以看作等于所產(chǎn)生的熱量即：Q=W=UIt 將 U=IR代入得 Q=I2Rt 3、 推導(dǎo)公式： Q=W=U2t/R Q=W=UIt (僅適用于純電阻電路) Q=W=Pt 通常情況下，電流所產(chǎn)生的熱量Q僅是電流所做的功W中的一部分。例如，電流通過電動機(jī)做功時(shí)，大部分電能被轉(zhuǎn)化為電動機(jī)的機(jī)械能，僅有少量的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。因此通常情況下電熱小于電功師：有的同學(xué)會問，我們這節(jié)課就把這個規(guī)律探究出來，雖然不是很全面、很完美，并且我們只是花 了一節(jié)課的時(shí)間就得出來了；而焦耳經(jīng)過了多年的堅(jiān)持不懈的努力，并做了大量的實(shí)驗(yàn)才能研究出來，是不是他有點(diǎn)問題？這是確有幾個方面的原因：第一、當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件不夠好，第二、缺少必要的指導(dǎo)，也沒有人能指導(dǎo)，第三、缺少與其他科學(xué)家的合作與交流，基本上是一個人關(guān)門在家研究，要走很多彎路，所以我們同學(xué)要分外珍惜現(xiàn)在的學(xué)習(xí)機(jī)會，把握自己，把握未來， 三、應(yīng)用(從物理走向社會，應(yīng)用所學(xué)的物理知識，解決實(shí)際問題)電流通過一切導(dǎo)體都為發(fā)熱。我們生活中使電風(fēng)扇工作時(shí)，輸送電能時(shí)不需要熱量，如何減小這些無用的熱量，節(jié)約電能？只能減小電阻，我們希望這些電氣在用電的時(shí)候電阻越小越好，直至為零。那就是超導(dǎo)，超導(dǎo)時(shí)，電阻為零，也就不會產(chǎn)生熱量，在發(fā)電時(shí)、輸電時(shí)、電動機(jī)工作時(shí)，儲存電能時(shí)就不會產(chǎn)生熱量，就不會白白損失電能。我們弄懂了電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)，如果要在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生更多的熱量，應(yīng)該怎么辦？答：應(yīng)增加電流、增加電阻，這意味著提高電源的電壓；若電壓與通電時(shí)間一定，要產(chǎn)生更多的熱量，應(yīng)怎樣做？投影片：1、電爐工作時(shí)，它的電阻絲熱得發(fā)紅，可是跟電阻絲連接的導(dǎo)線卻不怎么熱，這是什么道理？(因?yàn)殡娮杞z和導(dǎo)線是串聯(lián)的，通過的電流相等、通電時(shí)間也相等，而電阻絲的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于導(dǎo)線的電阻，根據(jù)公式Q=I2Rt，所以電阻絲產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量；另外，電阻絲繞成螺旋狀不易散熱，所以溫度高。)2、有三個用電器“220V 60W”的電風(fēng)扇、“220V 60W”的白熾燈、“220V 60W”的電烙鐵，都在額定電壓下工作相同的時(shí)間，比較電流通過三個用電器做的功W1、W2、W3和三個用電器產(chǎn)生的熱量Q1、Q2、Q3之間的關(guān)系。(因?yàn)樗鼈兌荚陬~定電壓下工作，所以它們的實(shí)際功率等于額定功率，它們的額定功率相等，所以實(shí)際功率也相等，且工作時(shí)間相等，根據(jù)公式W=Pt，所以電功相等，即W1=W2=W3因?yàn)殡婏L(fēng)扇消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即產(chǎn)生熱量；白熾燈消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即產(chǎn)生熱量；電爐鐵消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即產(chǎn)生熱量，所以Q1Q2Q3 3、一只“220V 800W”的電飯鍋接在照明電路中，求：(1)電飯鍋正常工作時(shí)的電流(2)電飯鍋工作時(shí)的電阻(3)該電飯鍋工作1小時(shí)消耗