18.4 焦耳定律 教案 2021-2022学年人教版九年级物理全一册

18.4 焦耳定律
教学目标
1、能够通过生活实例，认识电流的热效应
2、能在实验的基础上引出焦耳定律
3、通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题
4、通过学生的自主合作、探究性学习，培养学生的核心素养
教学重难点
1、实验探究电热与电阻、电流、通电时间的定性关系
2、焦耳定律的理解及应用
教学过程
情境引入
引入：寒冬来临，全国各地都出现了旅行者户外遇冷的遭遇报道新闻，前两天新闻“北京2名驴友登山迷路，不幸冻死”
思考：如果你遇到了类似情况，你该如何取暖自救？
学生分享方法：1、阳燧人砖木取火；2、阳燧取火（凹面镜）；3、凸透镜取火
教师总结：中华名族上下五千年文化，璀璨夺目，博大精深，作为炎黄子孙的我们更加应该多多了解，并将有效文化弘扬下去，发扬光大。
引入思考：砖木取火，阳燧取火，凸透镜聚光取火都有说明共同点？
教师引导学生思考：从能量角度，其他形式的能力转换为内能。
教学过渡：那还有能有其他形式的能量转换为内能吗？
演示实验：将一张锡箔纸（可以选用烟包装纸）用剪刀剪成中间窄，两端宽的形状，再将锡箔纸连接在一节1号电池两端；
实验现象：锡纸燃烧起来。
一、电流的热效应
引入思考：为什么锡纸遇到电池会燃烧起来呢？
学生交流讨论，总结观点：
（1）从能量角度来说，是将电能转化为内能
（2）从微观角度，干电池提供电流，电流是的锡纸内部分子运动加快，内能增加，温度升高
（3）从宏观角度，锡纸中间窄，电阻大，在电流形同的情况下，产生的热量多。
教师总计、反馈与点评
电流的热效应：
1、定义：电流通过导体时，将电能转化为内能，这个现象叫做电流的热效应。
引入思考：在我们生活中，利用电流热效应的有哪些呢？
学生总结：生活中应用电流热效应的有电饭煲、热得快、电水壶、电炉、电熨斗、电热水器、电烤箱等等。
二、探究电流产生热量的影响因素
提出问题：
电流会产生热量，那用电器产生的热量多少与什么因素有关呢？
学生猜想：
猜想一：电流产生的热量与电阻有关
猜想二：电流产生的热量与电流有关
猜想三：电流产生的热量与电阻有关
猜想四：电流产生的热量与电功率有关
猜想五：电流产生的热量与通电时间有关
······
教师演示实验引导学生思考，排除错误的猜想
教师演示实验：实验装置如下
实验操作：1、将一根铜丝和一段镍铬合金丝串联接入电路；在两段电阻丝上裹上两张相同的纸巾（用来显示电阻丝产生热量的多少---转换法）
2、闭合开关，给两端电阻丝同一恒定电流，并观察纸巾的实验现象
3、先慢慢增大电阻丝中的电流，发现纸巾没有变化；逐渐增大电流，发现裹在镍铬合金丝上的纸巾慢慢地燃烧起来了。
学生交流讨论：得出猜想一、猜想二和猜想五的合理性。
引导学生思考讨论，分析猜想三和猜想四的合理性
1、电热与电压是否有关：
参考思路：从微观角度分析，有电压，电荷不一定会定向移动，那电压会影响电热吗？
2、电热是否与电功率有光：
参考思路：电功率是指用电器耗电快慢，而电热是产生内能的多少；如果消耗的电能不用来转化为内能，那电功率会影响电热吗？
设计实验：
设计实验、突破重点；师生探究、抓住重点，双管齐下，相得益彰。
思考1：用什么方法吧看不见的电热显示出来呢？
学生交流讨论，得出结果：利用转换法
思考2：电流产生的热量多少我们又如何进行比较呢？
学生交流讨论，分析得出设计方法：
（1）在电阻丝上用凡士林黏上火柴，观察哪一根火柴先被点燃；
引导学生分析其不足之处：局部受热，不能准确反映电热的多少
改进1：用电阻丝来加热水，用温度计的示数来显示电热的多少，温度计的示数越高，则表示电热越多。
引导学生分析其不足之处：i.加热时间过长，ii.温度变化太慢
改进2：a.用煤油代替水（进一步分析该方法的不足）；
引导学生分析其不足之处：i.加热时间过长，
改进3：用空气代替煤油。
引导学生分析其不足之处：温度不便测量，对气密性要求高
改进4：U型管中液面高度的变化来体现
引导思维拓展：也可通过连接气球的大小来判断
目标：启发式迁移，层层递进，逐个解决，最终引导学生设计出教材的实验装置。
设计意图：1、学生独立思考，发现问题，自主解决，攻克重点，体现了“以学生为主体”的教学理念。2、了解学生，发现学生的潜能。 3、培养学生创新能力,严谨细致的学习习惯。
理论依据：进行教学设计时，应根据学生的具体情况，用感性材料做多角度的设问，让学生在熟悉的旧知识或生活、实践经验的前提下，在有梯度有层次的设问中逐步过渡到新问题，即进入“最近发展区”
进行实验：
1、实验一：探究电热与电阻的关系
条件：电流相同，通电时间相同，电阻阻值不同
小组合作交流讨论，设计实验方案
小组展示讨论成果
参考设计方案：设计电路图
实验现象：电阻大的一侧，U形管液柱上升高
学生总结实验结论：在通电时间和电流相同时，电阻越大，产生的电热越多
实验二：探究电热与电流的关系
条件：电阻相同，通电时间相同，电流不同
小组合作交流讨论，设计实验方案
小组展示讨论成果
参考设计方案：设计电路图
实验现象：电流大的一侧，U形管液柱上升高
学生总结实验结论：在通电时间和电阻相同时，通过电阻的电流越大，产生的电热越多
实验三：探究电热与通电时间的关系
小组合作交流讨论，设计实验方案
小组展示讨论成果
参考设计方案：设计电路图
实验现象：通电时间越长，U形管液柱上升越高
学生总结实验结论：在电阻和电流相同时，通电时间越长，电阻产生的电热越多。
得出结论：
学生总结：通过以上实验我们知道电流通过导体产生的电热与电流、电阻和通电时间有关；电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，产生的电热越多
三、焦耳定律
隐藏内容
二、焦耳定律、
1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比
2、公式：Q=I2Rt
【物理史观】教师简介焦耳的主要成就，引导学生从焦耳的人生事迹，感受焦耳在科学研究道路上“谦虚、专注、勤奋、好学”的科学精神，启发学生“从小立志，立大志，然后专心致志，勤奋好学，谦虚自律，为国家，为社会，承担自己的责任，贡献自己的智慧与力量”。

3、电热的利用和防止
课堂总结：本节课通过我们的共同努力，一起研究了电热的影响因素及焦耳定律，大家思维活跃，成果突出，希望大家在以后的学习和生活中如今天一样，多思考，多分析，多总结，学以致用。
教师向学生说明：由于实验条件有限，我们做的探究实验只能得出Q与I、R、T的定性关系，但早在1840年英国物理学家焦耳，通过大量实验，已总结出他们的定量关系！这就是焦耳定律、教师向学生强调各个物理量的单位。　　
引导过渡：在该实验中，有没有说明不足之处，或者你认为有没有值得改进之处？
学生分析总结：该实验只能够得出电热与电流、电阻和通电时间之间的定性关系，无法得出定量的关系