18.4 焦耳定律 教学设计 2023－2024学年人教版物理九年级全一册（表格式）

课题：第十八章 第4节焦耳定律
学校 课型 新授课 设计人
课标陈述 3.4.6 通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
教材 分析 焦耳定律是电学两大定律之一，在整个初、高中物理学习中都有着很重要的承上启下的作用它是能量守恒定律在电热转换中的具体体现，是对电能、电功率的应用总结和进一步延伸，也为后面认识安全用电打下了理论基础学习本节内容满足了学生学习需要，也符合学生的认知规律，电热很贴近生活，与生活息息相关，学好本节课的内容可以解决生活中遇到的许多实际问题，这体现了物理学科从“生活走向物理，从物理走向生活”的科学教育理念
学情 分析 心理方面，九年级学生思维活跃，求知欲强，对物理实验较感兴趣，但遇到问题仍然不知从何下手，缺乏理性思维能力和实验设计能力，分析能力也有待提高。知识能力方面，通过前面章节的学习，学生已学习了欧姆定律，电能、电功率等相关知识，同时也具备了一定的实验操作能力，可以进行科学探究，这些都为本节课的学习提供了基础。
学习 目标 1.通过实例，认识电流的热效应，了解能量的转化。（易） 2.能在实验基础上得出的电流的热效应与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律（难） 3.会利用焦耳定律进行计算（难），会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防止。
评价 任务 任务一：知道电流的热效应及能量转化 任务二：探究电流热效应的影响因素 任务三：知道焦耳定律，并解释生活中电热利用与防止 任务四：利用焦耳定律进行计算
重点 难点 重点：探究电流热效应的影响因素 难点：利用焦耳定律进行计算。
教学 准备 多媒体课件、电流变、电源、开关、导线、滑动变阻器、焦耳定律演示器等。
板书 设计 第1节 焦耳定律 一、电流的热效应 二、焦耳定律 1.能量转化：电能转化为内能 1.概念： 2电热大小的影响因素： 2.计算公式： 3.电热的利用和防止：
教学活动设计（第1课时）
教学环节 教师和学生活动 设计意图
导入新课 情境导入： 小东乘着妈妈外出时不做作业而偷偷看电视，妈妈回来前才关掉电视假装做作业。然而这些被聪明的妈妈发现了，你们知道妈妈是怎样知道小东在家偷看电视的吗？ 过渡语：相信同学们这么多年的经验早就知道哪里出了纰漏，但你能用物理知识来进行解释吗 通过学生日常生活中的小聪明，很简单的日常活动，在课堂中却既好玩，又有趣，学生更容易接受。同时设置疑问吸引学生主动参与到课堂学习中来。
学习 目标 1.通过实例，认识电流的热效应。（易） 2.能在实验基础上得出的电流的热效应与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律（难） 3.会利用焦耳定律进行计算（难），会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防止。 根据课程标准和学生的学习情况制定学习目标。
任务一 电流的热效应及能量转化 情境展示： 投影：电烤箱、电熨斗电饭锅、电炉丝、电烙铁、电热水器…… 这些用电器工作时有什么共同特点？ 归纳并板书：一、电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。 思考：导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线几乎不热？说明什么？ 提出问题： 电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关？ 培养学生总结问题的能力。 由生活现象培养学生发现并提出问题的能力。
任务二：探究电流热效应的影响因素 探究：电热大小的影响因素 猜想：电流通过导体产生热量的多少与有关。 结合生活实际进行猜想，并举例证明猜想的合理性 引导学生得出影响电热的三个因素：电流、电阻、通电时间 问题： 1.猜想电热与多个因素有关，实验研究时应用什么方法去研究？ 2.实验时怎样来反映和比较电流产生的热量的多少？ 产生热量会导致温度的升高，可通过温度的变化或者气体的受热膨胀情况体现出产生热量的不同。 控制变量法的应用 1.如何设计电路确保电流一样，电阻不同？ 2.如何设计电路确保电阻相同，电流不同？ 转换法 产生热量会导致温度的升高，可通过温度的变化或者气体的受热膨胀情况体现出产生热量的不同。 展示实验装置一，引导学生分析该实验装置是如何实现以上方法的。 学生讨论得出： 1．实验时要控制电路中的电流和通电时间相同，改变电阻。 2．电阻串联，可以使流过两个电阻的电流和通电时间相同。 教师演示实验，学生观察实验现象并进行记录 引导学生总结实验结论： 在电流和通电时间相同时，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 展示实验装置二：学生分组讨论 1.该装置控制哪些因素相同，探究哪个因素对电热的影响 2.右边电阻上为什么要再并联一个电阻？ 学生观察实验装置讨论得出： 1．实验时要控制电阻和通电时间相等，改变电流。 2．使右边容器中的电阻丝中的电流与左边容器中的电阻丝不等（左边电流大于右边电流）。 教师演示实验，学生观察并做好记录 学生分组讨论得出实验结论： 电阻和通电时间相同时，电流越大，这个电阻产生的热量越多。 总结以上两个实验： 电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关，电流越大、电阻越大、通电时间越长，这个电阻产生热量越多。 设置疑问： 如何设计探究通电时间对电热产生的影响？ 培养学生合理猜想，并分析猜想的合理性。学会排除不合理猜想。 培养学生利用控制变量的方法来设计实验。 培养学生利用转换法把不易观察的量转换为易观察的现象。 通过分析实验装置的合理性来培养学生的设计实验的能力。 会根据实验现象得出结论，利用控制变量法准确的描述结论。 培养学生分析实验、总结实验、描述实验结论的能力。 培养学生综合分析归纳的能力。
迁移应用 1.电炉中的电阻丝通电一段时间后热得发红，而连接电炉的导线却不怎么热，原因是（ ） A:电阻丝容易导电，铜导线不容易导电。 B.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流。 C.导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量较少。 D.制成电阻丝的材料能发热，制成导线的材料不能发热。 2.如图是探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置。通电前，、两个形管内的液面相平，通电一定时间后，通过、的电流分别为、，则( ) A. ，管中的液面较低 B. ，管中的液面较高 C. ，管中的液面较低 D. ，管中的液面较高 3.小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的煤油，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小 （1）实验中煤油吸热的多少是通过______________填“温度计示数的变化量”或“加热时间”来反映的． （2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不选用水做实验，是因为煤油的比热容________填“大于”或“小于”水的比热容． （3）通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升高得快，由此得出的实验结论是______________________________． （4）该实验中用到的研究物理问题的方法是________和______________．
任务三 知道焦耳定律，并解释生活中电热利用与防止 情境过渡： 介绍科学家焦耳： 英国科学家做了大量实验于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。 焦耳定律：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。 如果用公式表示：Q=I 2Rt 问题回顾： 我们现在知道了焦耳定律之后，你能解释我们最开始的问题了吗？ 学生讨论，教师引导总结： 电线与电炉丝串联，通过的电流相同，但电阻不同，在通电相同时间时，电线产生的热量少，而电炉丝产生的热量多，所以电炉丝热的发红。 学生活动： 生活和生产中，很多地方都要用到电热，很多情况下我们又不希望产生电热，下面小组之间互相列举利用和防止电热的例子，并对此提出方法，看哪个小组的方法好。 迁移应用： 1.下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是( ) A. 养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 B. 家里使用电热水壶烧水 C. 小明妈妈用电熨斗熨衣服 D. 电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温 2.如图所示是某款汽车后视镜，当汽车在雨、雾等天气行驶时，通过镶嵌于镜片后的电热丝通电，利用电流的________效应，可防止水蒸气在镜面上________选填物态变化名称． 1.从利用上让学生对电热具有整体的理解，并能进行简单的计算。 2.从生活的简单现象出发，在总结之后，又反观生活中的现象，加深理解。经历了实践-理论-实践的过程。落实了新课程标准“从生活走向物理，从物理走向生活的理念”。 3.对应评价题目，学以致用。
课堂 小结 课堂总结： 我的收获是： __________________________________________ 我的问题是： _________________________________________ 学生剩余时间回扣学习目标，对本节课的所学内容进行梳理内化，总结学习收获，增加学生的自信心和获得感。
当堂 检测 【达标检测】 1.下列用电器与电暖器工作原理相同的是（） A. 电风扇B. 电视机C. 电饭煲D. 电冰箱 2.为了探究电阻大小对电流产生热量的影响，选用了两根不同的电阻丝，实验时应保持两根电阻丝 A.两端的电压以及通过它的电流相等B. 电阻和通电时间相等 C.通电时间以及通过的电流相等D.两端电压、通过的电流及通电时间相等 3.如图所示，在探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置中，两个透明容器中分别接入了电阻丝和，且密封着等量的空气。将导线和接入电路进行实验，下列说法正确的是 A.若和阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系 B.若和阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系 C.若和阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系 D.若和阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系 4.为了研究“电流产生的热量与哪些因素有关”，小芳小组采用如图所示的装置进行探究。 （1）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲、乙两烧瓶中要装入______ 相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时应选用液体是______ 选填“煤油”或“水”。 本实验中电阻产生热量的多少是通过______ 选填“温度计示数”或“加热时间”来反映的。在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是______ 。 A.探究电流与电压、电阻的关系 B.利用小桌陷入海绵的深度判断压力的作用效果 C.研究光的传播时，引入光线 D.探究声音的传播条件 已知电阻丝和的材料和长度相同，的横截面积大于，通电一定时间后，可以看到______ 选填“甲”或“乙”瓶中煤油温度升得高，这表明在相同时间内，电流相同的情况下，导体的电阻越______ 选填“大”或“小”，电流通过导体时产生的热量越多。 如果在甲、乙两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值______ 选填“相同”或“不同”的电阻丝，就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热能力。若闭合开关后一段时间，发现如图所示温度变化规律，则甲瓶中液体的比热容______ 选填“大于”“等于”或“小于”乙瓶中液体的比热容。 5.小明家新装了一台空调，他看到工人师傅在安装空调时剪掉了空调的电源插头，将它的导线直接与电源导线连接。小明向老师请教，老师说：将两段导体连接时，在连接处会产生一个额外的电阻接触电阻。接触电阻的大小主要与导体间的接触状态有关，接触越好稳定、牢固、接触面大电阻越小，反之则电阻越大。请利用已学过的物理知识简要说明，不用插头插入插座取电的原因。 检测学生的掌握情况，落实教学评一致性，评估改进教学各环节。
作业设计
教学环节 教师和学生活动（第2课时） 设计意图
导入新课 复习导入： 1.影响电热的因素： 2.焦耳定律： 3.焦耳定律公式：
任务四：利用焦耳定律进行计算 例一： 如图所示的电路中，电源电压恒定，。当开关闭合时，电流表示数为，电压表示数为。求：
电源电压；
电阻在内产生的热量。 教师评价要点：注意学生做题的规范性 迁移应用 如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R2的阻值为30Ω。当开关S1闭合、S2断开时，电流表示数为0.3A，求：
(1)电阻R1的阻值；
(2)当开关S1、S2均闭合时，通电10s电阻R2产生的热量。 想想议议： 额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？ 学生讨论总结进行回答，教师补充完善。 问题引导： 1.如果用电器在工作时，消耗的电能完全转化为热能，那产生的热量还可以怎么算？ Q=W=UIt=U2/R*t=I2Rt=Pt 电风扇在工作时的产生的热量可以用以上公示进行计算吗？ 学生思考回答：不行，电风扇在工作时，电流做的功除了转化为热能外，有一部分转化为机械能输出，因此，电功＞Q 例二： 如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻，，闭合开关，则
电路中的电流为多少？
若通电，电阻产生的热量为多少？ 迁移应用： 如图所示，这是有加热和保温两挡的电热器的工作电路图，电源电压。发热体由和两个电热丝阻值均不变构成，其保温功率为；开关、闭合时，通过电热丝的电流为。求：
处于保温挡时通过电热器的电流；
开关、，闭合时，电热丝在内产生的热量；
电热器处于加热挡时正常工作消耗的电能。 检测学生对焦耳定律计算公式的理解与利用，落实教学评一致性，评估改进教学各环节。 引导学生分清纯电阻电路与非纯电阻电路的区别，能够选择合适的公式进行计算
课堂小结 课堂总结： 我的收获是： __________________________________________ 我的问题是： _________________________________________
当堂检测 1.将规格都是“”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入同一家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是( ) A. 三个用电器产生的热量相同 B. 电风扇产生的热量最多
C. 电烙铁产生的热量最多 D. 电视机产生的热量最多 2.将规格都是“”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，以下说法正确的是( ) A. 三个用电器均能将电能全部转化为内能
B. 根据可计算出三个用电器的电阻相等
C. 三个用电器消耗的电能一样多
D. 三个用电器产生的热量相等 3.北京房山统考二模图是某实验小组设计的可以改变功率的电路，电源两端电压为并保持不变，、为阻值一定的电热丝。该电路工作时的最大功率为，最小功率为。求： 通电时间，电阻丝产生的热量； 通过电热丝的电流。
作业设计