15．4探究焦耳定律
教学目标
1．知道电流的热效应及其在生活与生产中的应用。
２．知道焦耳定律,会运用焦耳定律进行简单的计算。
重、难点
教学重点：探究电流的热效应，从电流做功的公式推导得出焦耳定律。
教学难点：理解焦耳定律。
器材准备
多媒体课件。
一、引入新课
提问：
(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？
(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机外壳部分有什么感觉？为什么？
学生回答：发烫.是电流的热效应.
二、新课教学
探究点一：通电导体放出的热量跟哪些因素有关
1、介绍实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里会上升，电流产生的热量越多，煤油上升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量.
2、三次实验：
第一次实验：两个电阻串联它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中的电阻较大，甲瓶中的煤油上升得高.表明：电流一定时，导体的电阻越大，电流产生的热量越多.
第二次实验：调节滑动变阻器，增大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度，第二次煤油上升的高，表明：电阻一定时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多.
第三次实验：如果加长通电的时间，瓶中煤油上升越高，表明：通电时间越长，电流产生的热量越多.
3、总结：
（1）在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多.
（2）在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多，进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.
（3）在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。
探究点二：焦耳定律
1．介绍英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律.
2．说明：焦耳定律可以用下面的公式表示：Q=I2Rt。
公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆(Ω)，通过的时间t的单位要用秒(s)这样，热量Q的单位就是焦耳（J）.
注意：电功与电热的区别！
练习：一根60Ω的电阻丝接在36V的电流上，在5min内共产生多少热量？
推导：在一定的条件下，根据电功公式和欧姆定律公式推导出焦耳定律公式。如果电流通过导体时，其电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，也就是电流所做的功全部用来产生热量.那么，电流产生的热量Q就等于电流做的功W，即Q=W. W=UIt，根据欧姆定律U=IR推导出焦耳定律Q=I2Rt。
讨论电热与电阻的关系：
（1）当电流相等时，由W=UIt和U=IR得W=Q=I2Rt。
结论：当电流与通电时间一定时，电热与电阻成正比。
（2）当电压相等时，由W=UIt和I=U/R得W=Q=U2t/R。
结论：当电压与通电时间一定时，电热与电阻成反比。
3.探究活动：“焦耳定律”的演示
【实验方案示例】
实验器材：干电池四节，玻璃棒，若干电阻丝，蜡烛，火柴棒．
实验准备：把同一根电阻丝分别绕在玻璃棒的两端，绕线匝数比例为1∶8，两线圈相距5ｃｍ左右，然后在这两个线圈上滴上同样多的蜡，使线圈被蜡均匀地包住。点着火柴立即吹灭，靠其余热将两根火柴杆粘在两个线圈上。
实验步骤：
（1）用两节干电池给玻璃棒上的电阻丝通电，可看到匝数多的线圈（电阻大）上的火柴杆比匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆先掉．这就表明：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量就越多。
（2）经过较长时间后，匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆也会掉下来．这就说明：通电时间越长，电流产生的热量越多。
（3）用四节电池（增大电源电压）重做上述实验，可看到两根火柴杆都先后很快掉下来。在线圈的温度不太高时，可认为总电阻不变，电压增大时，通过它们的电流增大．这就表明：电流越大，电流产生的热量越多．
4、电热的利用与防止
（1）纯电阻电路就是指电流通过导体，电流所做的功全部转化为内能，没有转化为机械能等。这样的电路叫做纯电阻电路.
（2）电热器就是一个纯电阻电路，人们利用它来作加热的设备。
例如： 电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉都是电热器.
电热器重要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的，电流通过电阻丝放出热量.
电热器清洁卫生，没有环境污染；热效率高；有的还可以方便地控制和调节温度等.
例如：电褥、电烘箱；家禽电热孵卵器，引发炸药的电热装置乃至高空飞行服里的电热保温装置，都是电热器，它们有不同的构造和用途，但原理都相同.
（3）防止电热的危害
在电动机里，电流所做的功主要用来做机械功，但电流通过电动机里的电阻也会产生热量（这样的电路我们叫它非纯电阻电路），会使导线温度升高，温度超过绝缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化甚至可能烧坏，这就需要考虑散热，还要加快散热，有的电动机里装有风扇，同时把外壳做成特殊的形状，都是为了迅速散热.
收音机、电视机等用电器也都要考虑散热，它们的机壳上都有散热孔.
板书设计
15.4 探究焦耳定律
一、实验：探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关（控制变量法）
（ 电流，电阻及通电时间）
二、焦耳定律
1.公式：
2.单位：
三、电流热效应的应用与控制
教学反思
本节课从实验和理论两个角度研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会一些科学研究方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导，这样使学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.
根据学生实际和课程标准的要求进行设计，通过学生的观察和生活经验，提出问题，进行分析，共同归纳总结。教学中应该充分地相信学生，给学生活动的空间，真正的让学生成为学习的主人，在实验的过程中学生也可能提出许多问题，教学中一定要发挥学生的主体作用，尤其是在大力提倡科学探究的今天，在教学过程中要让学生参与讨论，充分调动学生学习的积极性，提高思维分析能力，培养学生解决问题的能力，并将所学到的知识与实际相联系，使学生达到学以致用的目的。
本节课也注意电能公式W=UIt与电热公式Q=I2Rt的区别与联系，计算电热公式Q＝I2Rt可以计算任何电路的电热。只是在纯电阻电路，这两个公式相等。教材应该说清楚焦耳定律适用于一般电路的电热计算。否则学生会认为Q＝I2Rt只适用于纯电阻电路
通过本节课的教学，我进一步相信我的学生，相信他们的能力，在今后的教学中，充分发挥学生学习的主动性，只有让他们爱学、会学，我们教师才能真正走出多年的困惑，不要只强调结果，让我们更多地关注过程吧，只有这样结果才会更加美好。第十五章 电能与电功率
15.1 电能与电功
教学目标
1．了解电能的各种来源与应用，知道电能可以转化其他形式的能量。
2．知道电能及电功的单位，会进行电能单位间的换算。
3．会使用家庭电能表，会正确读出电能表的示数。
重、难点
教学重点：从电能的各种来源与各种应用来学习电能；会使用家庭电能表。
教学难点 ( http: / / / jiaoan / index.html" \t "_blank )：电能的单位及单位间的换算；电能和电功的概念。
器材准备
电能表。
教学过程
一、引入新课
我们学习了电，现在的生活已经越来越离不开电了，这些电是从哪里来的？它是否也是具有能量？
二、新课教学
探究点一 电能与电功
1、 电能
（1）电能的利用
生活和生产中几乎处处都离不开电，我们把电能又转化为我们需要的能量。比如：电能又可以转化成内能、机械能、化学能、光能等。指导学生了解“电功”。（教材P88活动1）
电能与电功：电能转化为其他形式的能的过程也可以说是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功。
（2） 电功的单位
教师：我们常用“度”作为电能的单位（生活中每月用了多少“度”电）。它的学名叫千瓦时（kW·h）。物理学中更常用的单位是焦耳（J）。它们的换算关系是：1度=1千瓦时（kW·h）=3．6×106焦耳（J）。
探究点二 用电能表测量电功
用电器在一段时间内消耗的电能，即电功，可以通过电能表（也叫电度表）计量出来。教师出示电能表的实物，介绍其大致的外形、表盘上各量的含义及在电路中的接法。
1．表盘上各个数字符号的含义：
（1）“220V”表示电能表应该在220V电路中使用。
（2）“50 Hz”指电能表应在50 Hz的交流电路中使用．它是一只交流电能表．
（3）“10（20） A”指这个电能表的基本电流为10安培。正常情况下电路中的电流应不大于10安培。短时间通过的电流允许大一些，但不能超过20安培，否则会损坏电能表。
（4）“600 revs/kW·h”指用电器每消耗1 kW·h的电能，电能表转盘转过600转。 （请同学们思考）
练习：如果甲、乙两位同学家的电能表上分别标出600 revs/kW·h、1200 revs/kW·h.则这两位同学家 (1)用电器均消耗1度电的时候,电能表转过的圈数分别是多少 (2)电能表均转一圈,消耗的电能分别是多少焦耳 (3) 如果两家一个月消耗了23 kW·h，一个月电表分别转多少圈
电能表的读数：为了计量一段时间内消耗的电能，必须记录这段时间起始和结束时电能表上计数器上的示数。前后两次示数之差，就是这段时间内用电的度数。
练习：小花家电能表4 月底的示数为21382,5月底的示数为21782，则小花家5月份消耗的电能为多少？（注意：最后一位为小数位）
介绍一种新型的电能表——IC卡电能表：有的家庭里装的是IC卡电能表。IC卡电能表有很多优点，比如说它不需要电工师傅每月查电表，节省许多人力，省去了收电费的许多麻烦。IC卡中的金额用完后，电能表便能切断电源，完全杜绝少数人光用电不缴费的现象。
1 kW·h电的作用：可以炼钢1.6 kg；洗衣机工作约2.7h；采掘原煤100 kg；可以使电车行驶0.85 km；一次灌溉麦田330 m2；电脑工作5h。
板书设计
13.1电能与电功
一、电功
1.电功的定义：
2．电流做功实质：电功=消耗的电能=其它形式的能
二、电功的测量
1. 电能表用途：测量电功大小的仪表
2、电能表的重要参数：
3、电能表的读数：
教学反思
本节的教学目标为：理解电功的概念；知道电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程；认识电能表及利用电能表测量电功。通过本节教学过程要有助于学生继续学习基本的物理知识与技能、体验科学探究过程，了解科学研究方法，增强创新意识和实践能力，训练学生独立分析问题解决问题的能力。
当然其中还有很多问题，我会在好好总结的基础上，不断去改进的，总之教学要在不断地学习、实践、总结、再学习、再实践的过程中提升。15.2认识电功率
教学目标
1.结合实例理解电功率。知道电功率的单位。
2.知道电功率与电流、电压的关系，能运用电功率的公式进行简单计算。
3.调查常用家用电器的铭牌，比较它们的电功率。
重、难点
教学重点： 电功率的概念及建立过程，电功率的探究过程及计算公式。
教学难点：探究电功率的大小与哪些因素有关的实验设计。
器材准备
多媒体课件；电源、开关、导线若干、电流表、电压表、滑动变阻器、不同规格的小灯泡。
教学过程
一、新课引入
请同学们对照课件图片与教材P91图15——6，回答活动1所提出的问题，引出电功率。
二、新课教学
探究点一： 电功率
阅读教材P91活动2，回答所提出的问题。
演示实验，得出结论：100W的灯泡更亮，说明在相同时间里，100W灯泡消耗的电能更多。
学生阅读教材P92，思考以下问题：
1．什么是电功率？
2．电功率的计算公式是什么？
3．电功率的单位是什么？
学生阅读后回答：
1．电功率：电流在某段时间内所做的电功跟这段时间的比。
2．公式：P=W/t，公式变形有：W=Pt和 t=W/P。W表示电流做的功（消耗的电能），单位焦耳（J）；t表示所用的时间，单位秒（s）。
3．电功率单位：瓦特, 简称瓦，符号 W。更大的单位 千瓦，符号：kW。
教师介绍家用电器的电功率：
空调: 约1000W ，吸尘器: 约800W ，电吹风机：约500W ，电视机: 约200W，抽油烟机：约140W ，电冰箱: 约100W ，手电筒：约0.5W。
提问：100W的灯泡，100W表示什么意思？
学生回答后，教师点评：1秒内，用电器消耗的电能是100J。
探究点二： 探究小灯泡的电功率与哪些因素有关
提出问题：你认为灯泡的电功率与哪些因素有关？
学生交流，教师总结：电功率与电流、电压等因素有关。
提出问题：如何设计实验来探究？
学生交流，教师评价。
归纳：设计一个串联电路，测量不同小灯泡两端的电压，同时观察小灯泡的亮度，进而发现电功率与电压之间有没有关系，如果有，又是怎样的关系；设计一个并联电路，测量通过不同小灯泡的电流，同时观察小灯泡的亮度，进而发现电功率与电流之间有没有关系，如果有，又是怎样的关系。
教师演示如图15-7所示的实验，学生将记录下的数据与现象填到教材P93页的表格中。
学生通过交流讨论，得出电功率与电流、电压有关。在电压相同时，电流越大，电功率越大；在电流相同时，电压越大，电功率越大。
学生阅读教材P94页，教师介绍P=UI。公式变形有：U=P/I及I=P/U。
小结：通过本节课的学习，你有了哪些收获，还有哪些困惑？
板书设计
15.2认识电功率
一电功率
1.定义：电流在某段时间内所做的电功跟这段时间的比。
2．公式：P=W/t。
3．单位：瓦特, 简称瓦，符号 W。
二.小灯泡的电功率与哪些因素有关
1．在电压相同时，电流越大，电功率越大；在电流相同时，电压越大，电功率越大。
2．公式：P=UI。
教学反思
本节课是初中物理电学部分的重点也是难点，由于这部分公式多，物理知识抽象，学生不易理解，记不住易混淆，尤其是电功率与欧姆定律的综合计算，把学生弄得云里雾里，对于部分学生甚至是感到无从下手。
教学中如何比较消耗电能的快慢，我利用电能表直接演示不同用电器分别接入家庭电路，让学生观察其铝盘转动的快慢，使学生更直观认识电能表的铝盘转动的快慢跟用电器的关系。并引导学生类比运动快慢的比较方法去比较消耗电能的快慢，从而克服了学生只能从书上找到的两种方法，更易于学生理解电功率的意义。15.3怎样使用电器正常工作
教学目标
1.知道用电器的额定功率与实际功率。
2.测量小灯泡的电功率。
重、难点
教学重点：理解额定功率与实际功率的概念，测量小灯泡的电功率的实验。
教学难点：区分额定电压、额定功率与实际电压、实际功率。
器材准备
电源、开关、导线若干、电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡。
教学过程
一、提出问题，引入新课
1.家用的100W灯泡在用电高峰和夜深人静时的电功率都是100W吗？
2.你知道灯泡铭牌上所标示数的意义吗？
学生猜测，教师点评并引出怎样使用电器正常工作？
二、新课教学
探究点一： 研究额定电压与额定功率
活动1 观察灯泡的亮度变化
请同学阅读教材P95页的“活动1：观察灯泡亮度的变化”，并找出实验所用的小灯泡上标示的电压值。
学生交流自己观察的结果。教师紧接着引导学生思考：灯泡上为什么要标示电压值？本次实验中滑动变阻器又起着怎样的作用？
学生交流，教师点评并请同学完成本次实验。
教师提示：要注意各电器元件的连接，电压表量程的选择，开关与滑动变阻器使用时的注意事项等。
学生连接好实物图后，教师请同学们改变电路中滑动变阻器的阻值，观察电压表的示数与灯泡亮度的变化。并将实验现象记录下来。
学生完成实验，通过与其他不同小组交流与讨论，得出实验结论：
当加在灯泡上的电压等于灯泡上标示的电压时，灯泡能正常发光；若略大于灯泡上标示的电压时，灯泡发光偏亮；若小于灯泡上标示的电压时，灯泡发光偏暗。
教师在学生得出结论的基础上，归纳：
额定电压：用电器正常工作时的电压值；
额定电流：用电器正常工作时的电流值；
额定功率：用电器额定电压下工作时所消耗的功率。
实际电压：用电器实际使用时的电压值；
实际电流：用电器实际使用时的电流值；
实际功率：用电器实际电压下工作时所消耗的功率。
探究点二 测量小灯泡的电功率
结合上一节课所学习电功率计算的知识，请同学们回答：要测量小灯泡的电功率，我们需要测量哪些物理量？如何测量？能不能设计出实验的电路图？
学生交流，教师予以激励性评价。
归纳：要测量小灯泡的电功率，我们需要利用电压表测量小灯泡两端的电压，用电流表测量小灯泡上通过的电流，最后运用公式P=UI计算出小灯泡的电功率。
学生尝试设计本次实验的电路图。教师巡视，并指出设计中存在的不足。
活动1说明灯泡两端电压不同时，灯泡的亮度不同，小灯泡的电功率可能不同。为了进一步研究灯泡的亮度与电功率的关系，我们可以利用滑动变阻器，改变灯泡两端的电压，同时记录通过灯泡的电流，最终计算出灯泡的电功率，可以很方便的研究灯泡的亮度与电功率的关系。
学生连接好实物图后，教师请同学们改变电路中滑动变阻器的阻值，观察电压表与电流表的示数及灯泡亮度的变化（为了不使小灯泡被损坏，我们调节滑动变阻器时，不能使小灯泡两端的电压超过额定电压的0.2倍），并将实验现象与数据记录下来。
学生完成实验，测出小灯泡在不同电压下的电功率。
分析论证：
（1）当实际电压小于额定电压时，灯泡实际功率小于额定功率，灯泡比正常发光时暗。
（2）当实际电压大于额定电压时，灯泡实际功率大于额定功率，灯泡比正常发光时亮。
（3）当实际电压等于额定电压时，灯泡实际功率等于额定功率，灯泡正常发光。
练习：把“PZ220-40”的灯泡分别接到220V和110V的电路中，灯泡实际消耗的电功率各为多少？（假设灯丝的电阻不随温度变化而变化）
板书设计
15.3怎样使用电器正常工作
一.研究额定电压与额定功率
1.额定电压 实际电压的区别：
2.额定功率 实际功率的区别：
3.灯泡的亮度取决于实际消耗的电功率。
二.测量小灯泡的电功率
1.原理：P=UI。
2.实验电路图：
教学反思
1、整体。没有将本节的知识点进行梳理，应该建立知识点之间的逻辑关系。这节课在整体上没有流畅的设计。
2、开始部分。针对这个班级学生的特点，在每节课前适当加入提问环节能够督促学生认真复习和上课集中精力听课；新课的导入应该以促进学生的思考为主，但是此次使用的课件中没有体现，也没有设计这个环节，而是简单的引入，还是在强调一种知识的传授和灌输。
3、在课堂中应该增加提问，因为现在的学生很少会主动去问老师，只有老师根据实际情况来问学生，让学生回答，起到当堂反馈的效果。
