18.4《焦耳定律》教学设计 人教版九年级物理全一册

18.4《焦耳定律》教学设计
一．教学目标
1、知识和技能目标：知道电流的热效应，理解焦耳定律的内容、公式及其运用，知道电热器的原理及构造。
2、过程与方法目标：要求学生能从感知事物→提出问题→自己设计→动手动脑探究科学规律中体会科学研究的方法，学会科学探究、知识迁移的方法，培养学生的科学研究的能辅助模式
3、情感态度与价值观目标：
激发和培养学生的科学探究与创新的思想和精神，培养学生的辩证唯物主义精神，渗透实事求是和科学献身教育，激励学生努力学习。
二、教学重点与难点
如何引导学生进行科学探究；如何使学生在科学探究中掌握科学研究的方法，培养下一篇学研究的能力。
三、教法与学法
将学生分组，以小组为单位进行教师引导下的科学探究，加强组内同学间的合作、讨论和交流
四、教具与学具
焦耳定律演示器、多媒体课件。
五、探究实验：研究通电导体产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。
六、教学活动实录（部分）:
师:同学们现在看大屏幕上，这个是大家比较熟悉的口香糖的外包装，它是锡箔纸做成的从上面剪下了这样一小段，现在我要把它有锡的一端接到电池正极，另一端接到电池用负极，看有什么奇迹，说明电流通过这个导体的时候产生了热量，其实电流通过生活中很多用电器的时候都会伴有热的产生，看大家比较熟悉的一些用电器，这些用电器在工作的时候能量是如何转化的？把什么能转化为了什么能？
生:电能转化为内能师：看电风扇它的主要构造是电动机，他工作的时候主要是把电能转化为什么能？
生：机械能
师:它工作的时候会发热吗？谁来分享一下你的生活经验，来你说一说你的想法？
生:我觉得电风扇在工作时除了转化成机械能，还会转化成一部分内能，因为他在工作后，我们摸一下他的电动机会感觉是热的
师：非常善于观察生活的孩子也就是说它把电能主要转化为了机械能，但是也转化为了一部分内能，其实电流通过任何导体的时候都会发热，我们把这种现象叫做电流的热效应
板书:电流的热效应——电能转化为内能
师:我们把电流通过导体时产生的热量简称电热板书：电热
师:我们用 Q来表示,今天我们就一块来学习与电热相关的知识以及焦耳定律板书:焦耳定律回到刚才的实验，细心的同学可能看到了，刚才这个锡箔纸最先燃着的地方是哪里？
生:中间最细的地方
师：这说明产生的热量可能受到了谁的影响，谁来说一说？
生：电阻，越细的地方电阻越大
师:越细的地方产生的热量多，所以燃着了，但是大家看整体的这个锡箔纸，它的电阻是非常小的接近于一条导线，但是也产生了很多的热量就把它给燃着了，这说明产生的热量不仅仅与电阻有关，他可能还受到什么因素的影响呢？
生：因为电路中的电阻很小，电流就很大，产生的热量很多，所以电热的多少可能与电流有关
师:一条导线接到电池两端的时候形成了一个什么电路？
师:时间呢？
生：秒表
生:我想问咱目前来说有没有直接测量电热的工具，怎么样间接的把电热的多少给展示出来呢？接下来说说你的想法生:用电热丝对容器中的水进行加热，通过温度计测量水的温度，就可以知道谁产生的热量多师:你觉得对烧瓶中的水进行加热的时候，这种方法有没有缺点？
生:用水加热升温比较慢
师:可以换成什么液体？
生:煤油
师：用水加热还有什么缺点？
生:水是导体，会对整个电路的电阻产生一定的影响
师:对煤油进行加热时，它会受热膨胀，温度计的示数会上升，升高的温度越多的情况下说明产生的热量越多，当然有的同学说我要换成空气，为什么要换成空气呢？
生:气体比液体受温度的影响更明显
师:我们课本上的就是对气体进行加热，通电的电热丝对封闭在容器中的空气进行加热，空气会受热膨胀，通过这个橡胶管中的空气去挤压 U形管内的液体，使得 U形管出现了高度差，高度差越大，说明什么？
生:也就是产生的热量越多
师:现在我们通过观察 U型管液面的高度差和温度计的示数变化，反应电流通过导体时产生热量的多少，这其实用到了物理上的一种什么科学方法？
生:转换法
师:刚才我们知道有三个可能影响电热大小的因素，如果我只想研究其中的一个，应该用什么科学方法呢？
生:控制变量法
师:我们研究电热与电阻的关系的时候，应该保证什么相同？
生:电流，和通电时间
师:现在老师就给大家两个不同的电阻，5欧和 10欧，你可以继续添加其他的器材，设计一个电路，让他们两个的电流相等，请把电路图画出来
生:画电路图
师:说一说你为什么要这样设计？
生:让两个电阻串联起来能保证电流相同，同一电路，通电时间相同
师:仔细看我们的实验装置，把右边 5欧的电阻和左边 10欧的电阻通过这个蓝色的导线串联起来进行的，看一下，左边盒子中有几个绿色的电阻？两个电阻都是 5欧，请问怎样得到 10欧的电阻呢？对，串联起来，这样左端是 10欧和右边 5欧的电阻分别对封闭的气体进行加热，我们去观察 U型管液面高度差，就知道产生热量的多少
师:继续看电热的多少还可能与电流有关，我们应该保证谁相同呢，
生:电阻和通电时间
师:给大家两个相同的电阻 5欧，添加其他的器材，设计一个电路，让两个电阻中的电流不相等
生:画电路图（如果学生在设计电路时设计成了并联，老师进行提醒，并联时电压相同，电阻也相同，此时电流是相同的，怎么让两个相同电阻中的电流不同呢）
师:把其中一个电阻放到干路上，另外一个电阻在支路上使得两个电阻中的电流不相等
师（引导回答）:我们只把上边这一个 5欧的电阻接入了电路参与加热，通过蓝色的导线把电流分别到右边盒子的 5欧一部分，盒子外的 5欧一部分，也就是在这个电路图中左边的 5欧在密闭的容器中对空气进行加热，右边的 5欧在分流，对照电路图来看，假如上边电流为 I 下边电流也为 I ，干路中的电流就是 2I ，说明左边容器中的电流是右边容器中电阻电流的两倍，等会我们要观察 U型管液面的高度差，如果高度超大的说明产生的热量多。
师:接下来研究电热的多少与通电时间的关系，应该保证什么相同
生:电阻和电流
师（引导回答）:我们只用几个电阻丝就可以了？一根。然后保证它的电阻电流电流相同，随着时间的增长观察 U形管液面的高度差，就知道电热多还是少了。
师:现在我们就按照刚才的设计方案进行实验，我们先研究电热的多少与电阻的关系，这就是大屏幕上的实验装置，仔细观察 u型管液面高度差哪边大？并说出你所得到的结论是什么？
生:（观察实验或回答）在电流和通电时间相同时电阻越大，电流通过导体时，产生的热量就越多
师:这是我们研究电热和电流的关系的实验装置，观察 U型管液面高度差并说出你所得到的结论
生:（观察后回答）在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过导体时产生的热量越多
师:研究电流通过导体时产生的热量和通电时间的关系
生:在，电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体时产生的热量越多
师:（总结）这样我们找到了电热的多少与电流电阻和通电时间的定性关系，我们能不能找到他们之间的定量关系呢？
学生观察老师所做实验装置的截图，并且回答结论
师:最下面对应第 2格，最上面对应第 6个格，说明高度差是多少？
生:2格
师:请分析釉面的情况并得出结论？
生:右边最下边对应第 3格，最上面对应地 5格，高度差是 2格，说明左边产生的热量是右边产生热量的 2倍，所以说明在电流和通电时间相同时，电流产生热量得多少和电阻成正比
师:分析电流通过导体时产生的热量与电流的关系的实验装置图，看你能得出怎样的定量关系
生: 左边的高度差是 4格，右边的高度差是 1格，说明左边的热量是右边热量的 4倍，说明，在电阻和通电时间相同时，电流通过导体时，产生的热量和电流的二次方成正比。
师:(总结)目前我们粗略的得到了电热的多少与这些因素之间的定量关系，而最早是由伟大的物理学家焦耳经过经过 40年的时间，400多次实验，最终得到了定量关系，就因为焦耳骄傲坚韧执着的探索，才能使我们今天短时间在课堂上得出结论，下面大家自学焦耳定律的内容，公式和每一个物理量的单位。
生:（自学后回答）
板书:焦耳定律内容，公式，单位
生:（小试牛刀，做练习题说出思路，并且做题写出过程)
生:做有关电动机的电热计算题）
师:现在我们发现了两种电路，第 1种是有电热丝的这种电路，电热丝工作时把电能全部转化为热，也就是 Q=W W=UIt看同学们，我们接着这条思路往后走，结合欧姆定律，看你有什么发现？
生:发现推导出了焦耳定律的内容师:在这种纯发热的电路中，我们结合欧姆定律可以推导出焦耳定律的内容，我们把这种纯发热的电路叫做纯电阻电路但是第 2个电路它是一个电动机，它主要把电能转化为了机械能，还有部分转化为了内能，通过推导，我们发现在这个电路中，欧姆定律不再适用，产生的热量只能用 Q=I Rt而电能用 WW=U It来计算，我们把这种电路叫做非纯电阻电路.
师:我们的物理来源于生活，应用于社会，下面我们看电热给我们的生活带来的方便。
生: 看图回答，电热在生活中的应用师:电热给我们的生活带来方便的同时也带来了一些危害
生:举例说明
师:有些用电器为了散热就有专门的装置，你知道的有哪些？
生:电视机后面的散热窗，电脑中的小风扇......
板书:
电热的利用和危害
师生总结本节课的内容。
课后反思
本节课的内容是“焦耳定律”，需要学生掌握以下几个知识点：一是电流的热效应；二是探究电流通过导体时产生的热量与那些因素有关；三是焦耳定律；四是电热的利用和防止。这节课中我觉得比较好的地方：第一部分：实验激趣 引入新课：把一个剪成中间隙两端粗的锡箔纸，接在电池的两极上，学生观察到锡箔纸中间中间燃着，引发学生的兴趣，然后通过生活中的一些事例引出电流的热效应第二部分逐步引导探究影响电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？1.创设情景引发猜想结合锡箔纸的中间被燃着，引导学生猜想，可能受到电阻电流的影响，通过生活中的一些事例，进一步引发思考，白炽灯发光时，灯丝的温度能到 2500摄氏度，但与它相连的导线却几乎不发热，一个插座上有多盒用电器时很容易被烧坏，这些都进一步说明电流通过导体时产生的热量可能与电流有关，然后结合生活经验引导学生猜想到可能还与通电时间有关2.引导思考电流通过导体时产生的热量，用怎样的方法展示出来？引导学生分析用温度计测量被电热丝加热的水的温度的缺点，过渡到用电热丝给空气进行加热观察 U型管液面高度差，并且引导学生总结出转换法，然后再用控制变量法来研究每一个因素。3.激发探究欲望，引导学生设计实验，并分别进行定性和定量研究。定性研究：首先学生自己设计电路图，并且说出设计的理由，然后和学生一起做探究实验，并让学生，根据观察到的现象说出最后的结论，定性的得出了电流通过导体时产生的热量与电流电阻通电时间的关系。定量研究：通过分析 U型管，液面高度差，让学生粗略的定量得到电流通过导体时产生的热量与电流，电阻和通电电时间之间的关系。4. 学以致用引导学生自学焦耳定律的内容公式和每一个物理量的单位。同时分别做了两个典型电路的练习题，一个是电热丝的电路，一个是有电动机的电路。并且利用电热丝电路对焦耳定律进行了推导，通过两个例题的对比，从而得出纯电阻电路和非纯电阻电路的区别，从而也让学生意识到影响电流，通过导体时产生热量的因素是电流而非电压。最后引导学生学习电热的利用和防止。在这节课中也存在着很多不足之处：本节课中因为实验器材受限导致没有分组实验，如果让每个学生亲自操作，更能激发学生学习的积极性。在整个教学过程中，由于总是害怕时间来不及，因此也没有留给学生足够的时间去思考，交流讨论，所以在今后的教学中，我还多应该学习如何把课堂还给孩子们，让孩子们真正做回课堂的主人，而不是仅仅关注教师怎么教。