2024九年級(jí)物理上冊(cè)第十五章電能與電功率15.4探究焦耳定律教案新版粵教滬版

Page-1-15.4探究焦耳定律教學(xué)目標(biāo)【學(xué)問(wèn)與實(shí)力】1.通過(guò)試驗(yàn)探究，知道在電流肯定時(shí)，導(dǎo)體消耗的電功率與導(dǎo)體的電阻成正比。2.知道什么是電流的熱效應(yīng)及其電熱現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)。3.了解焦耳定律，知道電熱現(xiàn)象的應(yīng)用和限制?！具^(guò)程與方法】1.通過(guò)分析論證電熱現(xiàn)象跟電阻之間關(guān)系的過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)思維方法，包括數(shù)學(xué)分析方法的意義。2.通過(guò)電熱現(xiàn)象跟電阻之間關(guān)系的驗(yàn)證明驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程，領(lǐng)悟試驗(yàn)原理、限制變量方法、試驗(yàn)器材的選擇、試驗(yàn)證據(jù)的收集、步驟的支配等因素在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的作用?！厩楦锌捶▋r(jià)值觀】1.接著培育學(xué)生分析論證和試驗(yàn)驗(yàn)證的愛(ài)好。2.能從利弊兩個(gè)方面相識(shí)電熱現(xiàn)象，體驗(yàn)用辯證的思想觀點(diǎn)分析問(wèn)題。教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】焦耳定律?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】電功率的概念，用電功率的公式進(jìn)行計(jì)算。課前打算多媒體課件等。教學(xué)過(guò)程一、新課導(dǎo)入1.演示試驗(yàn)：燈泡接入電路中，閉合開(kāi)關(guān)，燈泡發(fā)光，提出問(wèn)題：（1）燈泡在工作過(guò)程中，把什么能轉(zhuǎn)化為什么能？學(xué)生回答：燈泡在工作過(guò)程中，把電能能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能。（2）在燈泡工作過(guò)程中，電線中通過(guò)的電流和燈泡燈絲中通過(guò)的電流是否相同？學(xué)生回答：相同。（3）電線中通過(guò)的電流和燈泡燈絲中通過(guò)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運(yùn)用大功率用電器引起火災(zāi)的圖片。指明：11月9日是我國(guó)“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?yàn)檫\(yùn)用大功率用電器，使電線發(fā)熱而引起的。家庭電路中運(yùn)用大功率用電器為什么會(huì)引起火災(zāi)？3.進(jìn)一步分析（1）電燈在工作時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，人們利用電燈來(lái)照明。電爐子在工作時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，人們利用電爐子來(lái)燒水等。（2）電風(fēng)扇運(yùn)用一段時(shí)間后，用手觸摸電動(dòng)機(jī)部分有什么感覺(jué)？人們利用的是電風(fēng)扇的什么能量？（3）提出問(wèn)題：電流通過(guò)導(dǎo)體都要產(chǎn)生熱量，有些設(shè)備是利用了電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量，有些設(shè)備在工作時(shí)電流通過(guò)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)，又要削減電熱對(duì)人類造成的危害，就要探討電流通過(guò)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。今日我們就學(xué)習(xí)：焦耳定律。二、進(jìn)行新課1.電流產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)（學(xué)生探討）（1）引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)日常生活中的現(xiàn)象進(jìn)行分析：電流I，電熱Q，電阻R，通電時(shí)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(shí)間t有關(guān)，使學(xué)生獲得感性相識(shí)，為下面的試驗(yàn)打下基礎(chǔ)。）（2）用試驗(yàn)進(jìn)行探討。學(xué)生探討探討方法:限制變量法。①當(dāng)電流I、時(shí)間t相同時(shí)，探討電熱Q與電阻R的關(guān)系。②當(dāng)電阻R、時(shí)間t相同時(shí)，探討電熱Q與電流I的關(guān)系。③當(dāng)電流I、電阻R相同時(shí)，探討電熱Q與通電時(shí)間t的關(guān)系。（引導(dǎo)學(xué)生分析探討多變量問(wèn)題的方法——限制變量法，并在試驗(yàn)過(guò)程中詳細(xì)運(yùn)用，對(duì)學(xué)生進(jìn)行探討方法的教化。）（3）介紹試驗(yàn)器材：學(xué)生電源一個(gè)，開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器一個(gè)，量熱器兩個(gè)（4歐一個(gè)，16歐一個(gè)）溫度計(jì)兩只，打孔的橡膠塞兩個(gè)，鐘表一個(gè)。（4）試驗(yàn)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)的空氣汲取，量熱器內(nèi)的空氣汲取熱量后溫度上升，電流通過(guò)電阻絲做功放出的熱量越多，量熱器內(nèi)空氣的溫度上升得越高。用溫度計(jì)測(cè)量量熱器內(nèi)空氣溫度上升的多少，就可以比較電流通過(guò)電阻絲做功放出的熱量的多少。（5）試驗(yàn)設(shè)計(jì)：①電路圖：通過(guò)學(xué)生探討探討設(shè)計(jì)出試驗(yàn)電路如圖：讓一個(gè)學(xué)生把本組設(shè)計(jì)的電路圖畫(huà)在黑板上，并進(jìn)一步說(shuō)明如何進(jìn)行試驗(yàn)。②試驗(yàn)記錄：由小組共同設(shè)計(jì)試驗(yàn)記錄表格。③試驗(yàn)探究：四位同學(xué)分工合作進(jìn)行試驗(yàn)探究，并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。④歸納試驗(yàn)結(jié)論：四位同學(xué)共同探討，歸納試驗(yàn)結(jié)論，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān)。（6）溝通探究結(jié)果：請(qǐng)一位同學(xué)將本組的試驗(yàn)數(shù)據(jù)寫(xiě)在黑板上，并闡述本組得到的結(jié)論。電流時(shí)間tR大=16歐R小=4歐電流I1=0.4A2min電流I2=0.8A2min①探討電熱Q跟電阻R的關(guān)系：電流I、通電時(shí)間t相同，電阻R越大，電熱Q越多。②探討電熱Q跟電流I的關(guān)系：電阻R、通電時(shí)間t相同，電流越大，電熱越多。③探討電熱Q跟通電時(shí)間t的關(guān)系：電流I、電阻R相同，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電熱越多。2.焦耳定律焦耳簡(jiǎn)介：焦耳定律是英國(guó)物理學(xué)家焦耳經(jīng)過(guò)多數(shù)次試驗(yàn)探究總結(jié)出來(lái)的。我們不僅要學(xué)習(xí)他發(fā)覺(jué)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(guò)導(dǎo)體時(shí)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(shí)間成正比。留意：“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(shí)，Q1=4Q2（2）公式：Q=I2Rt（3）單位：I——安，R——?dú)W，t——秒，Q——焦。（4）說(shuō)明：焦耳定律是從試驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的規(guī)律，它適用于任何狀況下的電熱的計(jì)算。3.理論推導(dǎo)：焦耳定律是焦耳在大量試驗(yàn)基礎(chǔ)上歸納總結(jié)得出來(lái)的規(guī)律，還須要理論上的支持，我們能不能通過(guò)理論來(lái)推導(dǎo)出焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式呢？學(xué)生探討推導(dǎo)。電功當(dāng)滿意條件，電能—————內(nèi)能（電熱）時(shí)，有Q＝W（全部轉(zhuǎn)化）W=UIt，且U=IR∴Q=W=UIt=I2Rt∴Q=I2Rt通過(guò)理論推導(dǎo)，同樣得出了焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，達(dá)到理論和實(shí)踐的完備的統(tǒng)一。最終再讓學(xué)生總結(jié)得出當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)熱量的計(jì)算方法：①Q(mào)=W；②Q=UIt；③Q=Pt；④Q=I2Rt；⑤Q=（U2/R）t4.引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用本節(jié)課探討的結(jié)論解決實(shí)際問(wèn)題。問(wèn)題1：燈泡接入電路中時(shí)，燈泡和電線中流過(guò)相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是事實(shí)上燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺(jué)察不出來(lái)。這是為什么？問(wèn)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？（1）利用焦耳定律解決實(shí)際問(wèn)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(dòng)機(jī)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？（2）再通過(guò)例題探討可以用幾種不同的方法求解電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析、探討，材料的選擇、及熱量的不同計(jì)算方法的運(yùn)用，提高學(xué)生運(yùn)用物理學(xué)問(wèn)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)力。進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)物理學(xué)問(wèn)的理解。在教學(xué)