焦耳定律教学设计

                         蒋世春  2012 12、21    

【教材分析】

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　　焦耳定律是初中物理电学的重要内容，是进一步学习控制变量法的应用，是一节集物理现象、物理概念、物理规律于一体的课。

 

【学情分析】

 　 通过前面的学习，学生对科学探究的过程已经有了初步的认识，本节课可以让学生结合实际进行本节的探究。

【教学目标】

 　 1．知识与技能

 　　（1）知道在电流相同的条件下，相同时间内电流产生的热量跟导体的电阻成正比。

　　 （2）知道在导体电阻一定的条件下，相同时间内电流产生的热量跟通过导体的电流有关系。

 　2．过程与方法

　　（1）通过实验，探究电流的热效应与电阻、电流的关系，培养学生的实验设计能力和分析、概括能力。

　　（2）通过本节内容的学习，培养学生应用物理知识解决简单问题的能力。

　3．情感态度和价值观

　　（1）通过电热的利用和防止知识的学习，认识到科学是有用的，激发学生学习物理、热爱科学的兴趣。

　　（2）在学习的过程中，渗透辩证唯物主义的思想。

【教学重点】

通过实验，探究电流热效应跟电阻、电流的关系。

【教学难点】

 　组织指导学生设计探究方案

【教学方法】

 　　探究法、实验法、观察法、讨论法。

【教具准备】

　　学生用：焦耳定律演示器、导线、学生电源。

【设计理念】

 　　结合教学实际，对本节内容进行更为合理的重组，以电热知识和相关技能为载体，通过创设问题情境，激发学习探究的积极性；让学生经历科学探究过程，学习科学探究方法，培养科学探究精神、创新意识和实践能力、及团队合作精神。教学过程中，以学生为主体，教师为主导，双向互动为原则，注重学生能力培养，提高教学效益。

【教学过程】

 

　　一、创设情景，引入新课

　　1．创设情景：同学们根据自己的生活经验，一定能举出许多电能变成热能的例子。通过对电能的学习，大家已经了解了电流通过导体时，导体会发热，这是电流的什么效应？

　（学生答：这叫电流的热效应）

　　2．教师引导：在前面课程小灯泡的发光实验中，同学们曾有意地去触摸过小灯泡，感觉小灯泡（同学们一起说）热。有没有同学触摸过导线，如小灯泡连接的导线热不热。

 　 3．学生A：我摸过，没感觉到热。

　　学生B：我也在家里摸过做饭的电饭锅，饭都熟了，导线也没感觉到热。

　　4．提出问题：上面的例子中导线和用电器中流过了相同的电流，用电器发热而导线却几乎不发热，这是为什么？ 

　　二、进行新课，探究新知

 　　1．猜想或假设

 　　（1）学生猜想或假设：

 　　电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关呢？（同学之间相互讨论，大胆猜想）

 　　A．通电导体产生的热量可能与I、R、t有关？

　　 B．通电导体产生的热量可能与U、W、P有关？

　　（2）教师引导：

　　I、U、R、t、W、P 等因素中，好多量之间，是有关联的，（如：P＝UI，W＝UIt，U＝IR等，同学之间集体讨论，集思广益，达成共识），要研究通电导体产生的热量跟哪些因素有关，我们只要研究通电导体产生的热量与I、R、t的关系就可以了。

 　　2．设计实验并进行实验

　　怎样来探究电流通过导体产生的热量与I、R、t间的关系呢？一一采用控制变量法。

 师：出示实验所需器材、介绍焦耳定律演示器的结构、原理

　　设计探究方案（小组讨论，大组交流）

 　（一）．探究对象：Q与R的关系；

1.讨论： 

 a.探究时应保持什么量不变？（I、t）；两只电阻大小的关系怎样？（电阻大小不等），怎样连接电路？

 

    b.怎样来保证通过电阻丝中的电流大小相等，通电时间相同？（串联在同一电路中）

 

    c.实验电路中，除阻值不等的电阻丝R1、R2外，还应有哪些主要器材？（电源、开 关、导线等）。

 

    请同学设计出一个科学合理的实验电路，并画出它的电路图。

 

2.各小组根据电路图将提供的实物连接成电路,并观察两侧U型管中液面上升情况。教师巡视、指导，对做得好的小组加以肯定、鼓励

3．主要实验器材及电路的组成；        

 怎样来显示通电导体产生热量的多少？

　　

4．交流显示产生热量多少的方法（学生、教师各抒己见）

 装置中哪一侧U型管中液面上升得高，这侧容器中电阻产生的热量越多

 得出结论：I、t相同，R越大，产生的热量越多。

 探究对象（二）：Q与I的关系；

 1.讨论：

   a.探究Q与I的关系时，应保持什么量不变？（R、t）

   b.如何使等值电阻中的电流大小不等呢？（让一侧容器中的电阻位于干路上，另一侧容器中的电阻位于一条支路中，另一条支路中串接一只限流电阻）。

   c.为了便于观察电路中电流的大小，还需要什么仪器？（电流表）

　　请同学设计出一个科学的、合理的实验电路，并画出它的电路图。

  2. 各小组根据电路图将提供的实物连接成电路,并观察两侧U型管中液面上升情况。教师巡视、指导。

 得出结论：R、t相同，I 越大，产生的热量越多。

 引导学生认识，从上述两个探究过程中，也可得出：R、I一定，加热时间越长，产生的热量越多。

 3．分析与论证

　归纳得出结论：导体中的电流越大、导体的电阻越大、通电时间越长，通电导体产生的热量越多。

 　 由学生已掌握的知识进行理论推导：电流通过导体时，如果在一定时间内，电能全部转化为热量而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流在一定时间内产生的热量就等于电流做的功，即W＝UIt,  再根据欧姆定律U＝IR 得出：Q＝I2Rt。

　结论：电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比，这个结论叫做焦耳定律

　4．评价与交流

 　　A．实验探究有没有不合理的地方？实验操作有没有需要改进之处？所得结论是否可靠？

　　 B．回答本堂课开始所提出的两个问题。

　　（1）为什么电路中灯泡的灯丝的发红，而连接的导线并不怎么热？

　　（2）为什么接入大功率的用电器后，电线显著发热而烧坏？

　　 C．电热的利用和防止（根据同学所掌握的信息，采用相互交流的方式，来辩证地看待电热的作用。）

　　（1）电流的热效应有着广泛的应用。

　　如：电热水器、电饭锅、……。

 　 （2）很多情况下需要防止电热造成的危害。

 　　如：电动机发热，……。