【核心素养目标】18.4焦耳定律 教案2023-2024学年人教版物理九年级上学期

焦耳定律
一、教学目标
1.物理观念
①能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律；
②体验科学探究过程，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力。
2.科学思维
通过探究过程，进一步体会科学探究方法。
3.科学探究
培养学生的观察、思考、分析、讨论、总结、归纳的能力。
4.科学态度与责任
在解决问题的过程中，有克服困难的信心和决心，能体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦。
二、教学重难点
教学重点：通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。
教学难点：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。
三、教学分析
焦耳定律是九年级物理第十八章第四节的内容，是本章的重点，是初中物理学习的重要任务之一，是能量守恒定律在电能与内能之间转化的具体体现。教材在电功、电功率之后安排焦耳定律，符合学生的认知规律，本节由“电流的热效应、焦耳定律和电热的利用与防止”三部分组成，研究电热与电阻、电流、通电时间的定性关系，焦耳定律的理解及应用既是教学重点又是教学难点。教学中，做好实验及分析实验现象是关键。同时，考虑到教学过程中实验时的不确定因素导致难于掌控时间和教学内容太多，我把本节内容教学设计为2课时，第1课时内容：电流的热效应和焦耳定律。本节课的设计体现从生活走向物理，从物理走向社会的基本理念，注重科学的探究，激发学生的学习兴趣，培养良好的思维习惯。。
四、教学过程
新课
生活中的小故事：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？
生活中，还有哪些用电器通电后，都伴有热现象产生？举例说明。讨论回答
交流说出常见用电器工作有热产生的实例。创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。联系实际，引入新课。一、电流的热效应
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？
【研究】电热大小的影响因素
1.猜想：电流通过导体产生热量的多少与______有关。你能结合实例说出这三个因素对电热的影响吗？2．设计实验展示实验装置：讨论：
1.当大家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？（提示：左右两透明密闭容器中装有等质量的空气）、
演示实验（一）研究电热与电阻大小的关系
展示实验装置1：
观察本实验装置，讨论：1．应控制哪几因素相同？2．两电阻为什么要串联？
电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的上升情况。分析实验现象可以得到什么结论？
演示实验<二>：研究电热与电流大小的关系
展示装置2：
观察本实验装置，讨论：
1．应控制哪几因素相同？
2．右边电阻上为什么要再并联一个电阻？
电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的上升情况。分析实验现象，可以得到什么结论？
对于某一个电阻，在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。这个结论可以通过刚才的实验中看出来，某一个电阻通电时间越长，液柱上升越高，说明放出热量越多。
3、分析论证，得出结论
对以上两个实验进行总结：电流通过导体产生热量多少与电流、电阻和通电时间的关系。总结：
这些用电器工作时都是把电能转化成内能。（得出电流的热效应的概念提出问题
结合生活实际进行猜想:
电流、电压、电阻、通电时间 举例证明猜想的合理性。
1.控制变量法
2.通过空气受热膨胀程度，观察产生热量的多少;
验中，通过观察两个U形管中染色水柱液面高度的变化来判断产生热量的多少。
观察装置讨论得出：
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。观察记录现象根据实验现象，得出结论：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。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）。观察记录现象
根据实验现象得出结论：在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。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。
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。
二、焦耳定律介绍科学家焦耳：
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。
【自学讨论】焦耳定律的有关内容
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正。（板书）