苏科版九年级物理下册教案：15.3 电热器(表格式教案）

初中自然科学探究性
教学案例
课题名称： 《电热器》
课题撰写人： 吴 族 旺
单 位： 泰顺县育才初级中学
《电热器》教案
教学目标：
认知目标: 1、了解电流的热效应
2、理解焦耳定律。
3、了解电热器的工作原理及优点以及电热器的主要组成部分及其材料特点
4、通过学生参与科学探究的全过程体会和了解自然规律的基本途径：提出问题——科学猜想——实验探究（检验猜想）——归纳总结、得出规律。
能力目标: 1、初步学会实验条件的控制——控制变量法。
2、初步学会和体验实验中对比的作用。
3、进一步培养通过观察实验现象得出实验结论的能力。
情感目标: 1、通过学生在探索中体验成功的乐趣，激发学生学习科学的兴趣，培养学生敢于质疑、勇于探索的精神
2、 通过学生自己提出问题——实验探究——解决问题，接受实践出真知的辩证唯物主义观点。
教学重点、难点：
教学重点：1、认知方面：焦耳定律。
2、技能方面：研究方法（控制变量法）及其实验设计，探索结果的归纳总结。
3、情感方面：科学探究兴趣及科学精神的培养。
教学难点：1、实验设计及其方法（将电流通过导体产生的热量变为可以直接观察比较的现象的设计）。
2、导体放出的热量Q与I2成正比的理解。
教学方法：综合诱导型探究式教学法
教学准备：1000毫升圆底烧瓶2只（内装 ( http: / / www.21cnjy.com )煤油，瓶塞固定两根玻璃管，并密封瓶口）；电阻丝A和B各一根，大型示教电流表1只；10欧姆滑动变阻器、低压电源及电键各1只；电子秒表1只；导线若干；电灯和电炉、电茶壶、电烙铁等电热器。
五、教学过程：
教师活动 学生活动 设计意图
[演示实验 引入新课] 演示实验1：教师出示功率为“220V，2000W”的电炉，让学生观察电炉的构造后，插上电源[提问]在日常生活中，同学们还见过电流通过哪些用电器会产生热量？(课前已布置学生调查)[提问]象这些用电器中，产生的热量哪些对我们生活是有益的？哪些是应当防止的？出示电灯、电烙铁、电茶壶等实物，[讲述]电流通过金属丝时，将会产生热量。事实上，电流通过任何一个导体，导体都会 ( http: / / www.21cnjy.com )发热，这种现象叫电流的热效应，在日常生活和工农业中，在国防建设和科学研究等很多方面，都有利用电流产生热效应或防止电流产生热效应的装置，我们把利用电流热效应工作的加热设备叫做电热器。[板书]：第三章第四节 电热器[创设情境 启发探究]演示实验2：用相同的导线，分别对电灯和大功率电炉供电，让学生触摸绝缘的导线。 [提问]你能根据实验现象提出1——2个问题吗？[进一步引导][猜测]同学们能否根据刚才实验现象及结合生活经验猜测影响电流产生热量的因素？[小结并设疑]根据同学们的猜测总结得出；电热Q可能与I、R、t有关。那么，对电热Q与多个量有关的情况，应采用什么方法研究它们间的关系呢？[提问]很好，这种研究问题的方法以前在什么时候用过？（三）实验探究 总结规律[讲述并设疑]控制变量法是研究自然科学的重要方法，那如何研究Q与R的关系呢？请画出电路图。[巡回指导、鼓励交流][设疑]能否在这个电路图中研究Q与I的关系呢？[设疑]怎样定性比较电热的多少以利于直接观察？[巡回指导][评价][评价并讲述]对学生的分析给予肯定性评价并 ( http: / / www.21cnjy.com )讲述，可见要得到较为精确的结论，还需要通过定量实验。课后，同学们不妨试一试。其实英国物理学家焦耳也研究过今天这样的问题，不过他是最先做了大量的实验，在1840年已精确地确定了电流产生的热量跟电流强度、电阻和通电时间的关系。请同学们把书翻到第46页，让我们集体朗读书中的黑体字。[讲述]认真阅读课本，是很重要的学习方法之一。所谓“认真”就是在阅读过程中要用心思考。同学们在刚才阅读过程中是否注意到其中的关键字是什么？[讲解]前四者是物理量，第二、第三和第四物理量是“因”，第一个物理量是“果”，关键是别忘了与什么成正比，与什么平方成正比。把这些关系写成一个公式就是[板书]（二）焦耳定律Q=I2Rt[提问]上式各物理量的单位是什么？[小结]电流产生的热量Q的单位是焦耳。在今后应用这个公式时，要注意这些物理量的单位。（四）巩固应用 深化规律演示实验：教师出示“220V，2000W”的电炉，并接上电源，让学生感受热。[提问]为什么电炉和导线的发热情况不同？[猜测]象电炉这种电热器， ( http: / / www.21cnjy.com )其主要部分是发热体，如热得发红的电炉丝便是发热体，同学们猜猜看制成发热体的材料有何特点？连接电炉的导线应有何特点？[提问]对同学们的分析给予评价，指导学生看P46页电热器这一部分。[提问]通过看书你了解到了什么知识？[用幻灯投影出示例题]某电热器在220V电源上，它的电阻是55欧姆，通电10分钟产生多少热量？师讲评（重点讲解题规范）（五）合作小结 体验成功请同学们用“这节课我学了……” “这节课我明白了……”“这节课我懂得了……”等句式进行小结。（六）延伸课外 方法迁移布置作业：1、自然练习本第四章第三节。2、为什么P45页图实验中电流产生的热量跟玻璃管中产生的有色液柱上升的格数成正比。3、研究性课题：探究电功与电热之间的关系。 观察回答：电炉通电后，电炉丝热得发红。学生根据课前调查进行回答。思考、分析[学生观察]得出，这些用电器的发热体都是由一些金属丝组成的，听课并适当做笔记[学生观察]个别学生上讲台感受热，并把感受向全班同学说明。[思考、讨论、回答] 在老师引导下得出：电流产生的热量的多少到底与哪些因素有关？[分析、讨论、回答]答：控制变量法[思考、回忆] [四人小组讨论，合作、交流设计方案] 应控制I与t,电路图如下：[四人小组讨论]答；可以，只需加一个滑动变阻器，同时还可研究Q与t的关系，电路图如下：[四人小组讨论后，派代表发言 ]学生将表格画在白纸上[学生观察]得出结论：电阻R大，产生的热量Q多，并于填入各自白纸上的表格中。[ [学生观察]得出结论：电流I 越大，产生的热量Q越多（填入表格中）答：电流产生的热量Q与I、R 、t有关，这个关系好像是成正比的关系。[思考、分析、讨论][朗读课文][思考、回答][答]在公式中，电流强度I的单位是安培，电阻R的单位是欧姆，时间的单位是秒[答]由焦耳定律可知，电炉的电阻比导线的电阻大，所以导线不热电炉热[四人小组讨论分析] [自学课文]师生共同小结电热器的发热体的特点及电热器的优点[学生板演][四人小组、合作小结]派代表发言 实验引入激发兴趣通过课前调查，使学生感觉知识就在身边，并培养学生实践能力，引发探究欲望创设问题情境，培养学生提出问题的能力让学生在宽松民主的氛围中大胆猜想，培养学生敢猜想、善猜想、会猜想的能力，并了解猜想在科学研究中作用促使学生联想回忆，强化对该方法的认识，突出本课重点培养学生初步设计实验的能力以及培养学生的合作精神突破难点，引导学生积极思考，使学生始终处于最佳学习状态通过展示实验器材，培养学生观察能力、猜测能力培养学生分析问题的能力培养学生观察能力以及记录实验结果的能力培养学生分析实验事实，概括实验结论的能力培养学生分析问题、解决问题的能力，并让学生了解定性实验与定量实验的区别，突破教学难点通过介绍科学家焦耳的研究，进一步让学生体会科学研究的方法培养学生通过阅读教材，获取知识的能力，并掌握通过关键字词理解规律巩固知识、释疑解惑使学生学以致用，感觉物理就在身边让学生自己纠正自己，学会知识的同时，又培养了能力培养学生学会与人合作，让学生在学有所获的成功中走出课堂。目的是促使学生将课堂上学到的方法、技能迁移到课外，既巩固知识，又能达到创新的目的
《电热器》课堂实录
（一）演示实验 引入新课
演示实验1：教师出示功率为“220V，2000W”的电炉，让学生观察电炉的构造后，插上电源
师：同学们，刚才你们看到什么现象？
生：电炉通电后，电炉丝热得发红。
师：在日常生活中，同学们还见过电流通过哪些用电器会产生热量？
生：电灯、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电动机、电视机、电风扇……
师：象这些用电器中，产生的热量哪些对我们生活是有益的？哪些是应当防止的？
生：电烙铁、电熨斗、电饭锅等对我们是有益的，而电动机、电视机、电风扇产生的热量是应当防止的。
师：出示电灯、电烙铁、电茶壶等实物。（学生观察得出，这些用电器的发热体都是由一些金属丝组成的）
师：电流通过金属丝时，产生热量。其实， ( http: / / www.21cnjy.com )电流通过任何一个导体，导体都会发热，这种现象叫电流的热效应，在日常生活和工农业中，在国防建设和科学研究等很多方面，都有利用电流产生热效应或防止电流产生热效应的装置，我们把利用电流热效应工作的加热设备叫做电热器。（板书：第三章第四节 电热器）
（二）创设情境 启发探究
演示实验2：用相同的导线，分别对电 ( http: / / www.21cnjy.com )灯和大功率电炉供电，让学生触摸绝缘的导线，感受到电灯电路中，灯炮发光，而导线几乎不发热；电炉电路中的导线却显著发热。（个别学生上讲台感受热，并汇报情况）
师：你们能根据实验现象提出1——2个问题吗？
生：为什么灯泡和导线的发热情况不同？
生：为什么同样的导线在接入大功率用电器时会显著发热？
师：很好！这便是我们要研究的主题，电流产生的热量的多少到底与哪些因素有关？
师：同学们能否根据刚才实验现象及结合生活经验猜测影响电流产生热量的因素？（生讨论）
生：根据灯泡通电越久，越烫，可能Q与t有关。
生：由演示实验中，接入大功率用电器的导线发热显著，可能Q与I有关。
生：由演示实验中，电炉和导线连接在一起，导线产生热量少，而电炉产生热量多，可能Q与R有关。
师：根据同学们的猜测总结得出，电热Q可能与I、R、t有关。那么，对电热Q与多个量有关的情况，应采用什么方法研究它们间的关系呢？
生：控制变量法。
师：很好，这种研究问题的方法以前在什么时候用过？
生：研究“决定电功大小的因素”时用过。
生：在“铁片生锈的实验”中用过。
生：在“欧姆定律”的学习中用过。
生：研究“影响电阻大小的因素”时也用过。
……
（三）实验探究 总结规律
师：很好！控制变量法是研究自然科学的重要方法，那如何研究Q与R的关系呢？请画出电路图。（学生四人小组讨论，合作设计、交流方案）
生：应控制I与t,电路图如下：
师：很好！能否在这个电路图中研究Q与I的关系呢？（四人小组讨论）
生：可以，只需加一个滑动变阻器，同时还可研究Q与t的关系，电路图如下：
师：怎样定性比较电热的多少以利于直接观察？
（四人小组讨论后，派代表发言）
生：用手摸，越烫产热越多
生：用温度计直接测导体温度来进行判断。
生：用导体产生的热加热两杯相同质量的水，看哪杯水先沸腾。
生：用电阻丝加热液体，然后观察导管中液柱上升的格数，如P45图3—15。
师：同学们提出的方案都非常好，现结合实际和实验的可操作性，我们用第四种方案进行探索。
师按P45图3—15连接好装置，并向学生说明在甲、乙两个烧瓶里装满滴有红墨水的煤油，且R甲＞R乙，然后投影出示实验记录表格。
内容次数 条件 现象 初步结论
（学生将表格画在白纸上）
师：请同学们思考，进行实验时，除以上装置中器材外，还需不需要其它实验器材？
生：还需要一只秒表，用来记录通电时间。
师：如果有电流通过电阻丝，将会产生什么现象？请同学们猜猜看。
生：煤油会在玻璃管中上升。
师：回答很好，但是为什么会上升呢？
生：如果有电流通过电阻丝，那么电流产生热量，就会使煤油温度升高，体积膨胀而在管内上升。
师：很妙！而且产生的热量跟玻璃管中煤油体积膨胀上升的方格数成正比。
演示实验：
第一次演示：
控制条件（I、t相同），让学生观察 ( http: / / www.21cnjy.com )。众生看到，A瓶玻璃管中煤油液柱上升得高，得出结论：电阻R大，产生的热量Q多（由教师填入小黑板的表格中，并要求学生填入各自白纸上的表格中。）
第二次演示:
控制条件(I、R不变),让学生观察并得出结论 ( http: / / www.21cnjy.com ):时间t越长,则煤油液柱在玻璃管内上升的高度越高,表明产生的热量Q越多.( 由师生填入各自的表格中.)
第三次演示：
控制条件（R、t不变），调 ( http: / / www.21cnjy.com )节变阻器R`，控制不同的I，让学生观察现象。众生看到A、B瓶的玻璃管中煤油液柱随I增大而上升高度增大，由师生共同得出结论：电流I 越大，产生的热量Q越多。（由师生填入各自的表格中）于是得到一个完整的定性实验数据表格。
内容次数 条 件 现 象 初步结论
1 I、t相同，R不同（R甲＞R乙） A瓶玻璃管中的煤油液柱上升得高 R大，Q多
2 I、R不变，t不同 时间t越长，Q越多
3 R、t不变，I不同（用R调节） A 、B瓶玻璃管中的煤油液柱均上升，I不同，上升高度不同 I越大，Q越多
师：以上数据表格中内容是 ( http: / / www.21cnjy.com )我们集体的研究成果，那么，有哪一位同学能把以上三次实验的三个结论串起来，看看电流产生的热量究竟同哪些因素有关？（学生纷纷举手，欲抢答。）
生：把表格中三次实验的初步结论综合在一 ( http: / / www.21cnjy.com )起，可以清楚地看到：电流产生的热量Q与I、R 、t有关，这个关系好像是成正比的关系。具体来说，可否用一个式子来表示（生到黑板板演）Q↑——I↑R↑t↑
师：很好，问题的框架对了。但这只是定性地描绘，还不大精确。课前，我对该实验作了精确测量，实验结果记录如下。（用投影出示写好的如下表格）
内容 次数 电流I （安培） 通电时间t （秒） 电阻丝RA液柱上升高度⊿hA（格） 电阻丝RB的液柱上升高度⊿hB（格）
1 1 60 2 1
2 1 120 4 2
3 2 60 8 4
4 3 60 18 9
请同学们认真分析以上的实验结果，看与刚才我们通过实验得出的结论是否一致？
生：比较第一次与第二次的实验，可以得出当I、R一定时,Q与t成正比;
生：比较每一次实验中RA与 RB，可以得出当I、t一定时,Q与R成正比;
生：比较第一次与第三次，可得出当t、R一定时,Q与I2成正比;
师：很好！可见要得到较为精确的结论，还 ( http: / / www.21cnjy.com )需要通过定量实验。课后，同学们不妨试一试。其实英国物理学家焦耳也研究过今天这样的问题，不过他是最先做了大量的实验，在1840年已精确地确定了电流产生的热量跟电流强
度、电阻和通电时间的关系。请同学们把书翻到第46页，让我们集体朗读书中的黑体字。
师：认真阅读课本，是很重要的学习方法之一。所谓“认真”就是在阅读过程中要用心思考。同学们在刚才阅读过程中是否注意到其中的关键字是什么？
生：我认为关键字是热量、电流强度、
生：我认为“电阻、时间、正比、平方正比”也是关键字。
师：前四者是物理量，第二、第三和第 ( http: / / www.21cnjy.com )四物理量是“因”，第一个物理量是“果”，关键是别忘了与什么成正比，与什么平方成正比。把这些关系写成一个公式就是（板书）（二）焦耳定律Q=I2Rt
师：上式各物理量的单位是什么？
生：在上面这个公式中，电流强度I的单位是安培；电阻R的单位是欧姆；时间的单位是秒。
师：是的，那么电流产生的热量Q的单位便是焦耳。在今后应用这个公式时，要注意这些物理量的单位。
（四）巩固应用 深化规律
我们努力寻求物理规律，无非是为了解决我们在生产和生活中遇到的实际问题。今天知道了焦耳定律，自然就会想到它的实际应用。
演示实验：教师出示“220V，2000W”的电炉，并接上电源，让学生感受热。
师：为什么电炉和导线的发热情况不同？
生：电炉的电阻比导线的电阻大，所以导线不热电炉热
师：象电炉这种电热器，其主要部分是发热体 ( http: / / www.21cnjy.com )，如热得发红的电炉丝便是发热体，同学们猜猜看制成发热体的材料有何特点？连接电炉等大功率用电器的导线材料有何特点？（学生讨论）
生：电流通过发热体时，不断产生热量，使发热体的温度不断升高，为此发热体的材料应具有耐高温即熔点高的特点。
生：由连接电炉的导线不怎么热，而电炉丝却热得发红，我想发热体的材料应具有电阻大的特点。
生：连接电炉等大功率用电器的导线材料应选用横截面积比较大，电阻比较小的导线，以减少热量的损失。
师：很好！请同学们看P46页电热器这一部分。（生自学课文）
师：通过看书你了解到了什么知识？
生：我们发现发热体的材料的特点跟我们的猜测差不多，不过我们认为发热体的材料应电阻大，而书上是电阻率大，有区别吗？
师：很好！同学们请看P46页注解①
生：明白了。
师：除此这外，你们还了解到什么？
生：电热器具有清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节等优点。
生：利用电流热效应制成加热设备可为我 ( http: / / www.21cnjy.com )们生活服务，但也有不利的一面，如电流过大，产生热量过多，导致温度升高一定限度会损坏用电设备，我们将予以防止，如大型电动机就具有散热装置。
师：（用幻灯投影出示例题）
某电热器在220V电源上，它的电阻是55欧姆，通电10分钟产生多少热量？
（学生板演）
师讲评（重点讲解题规范）
（五）课堂小结 体验成功
前后两桌的同学用“这节课我学会了……” “这节课我明白了……”“这节课我懂得了……”等句式进行合作小结。
（六）延伸课外 方法迁移
布置作业：
1、自然练习本第四章第三节。
2、为什么P45页图实验中电流产生的热量跟玻璃管中产生的有色液柱上升的格数成正比。
3、研究性课题：探究电功与电热之间的关系。
附板书设计：
电热器
电流的热效应
焦耳定律：Q＝I2Rt
电热器
原理：利用电流的热效应进行工作
主要组成部分：发热体
教学设计说明
本节是在欧姆定律、电流的磁效应 ( http: / / www.21cnjy.com )、串并联电路的基本特点及电功等基础知识学习后，电学知识的自然延伸和拓展，内容主要包括电流的热效应、焦耳定律，电热器的工作原理及优点，电热器主要部件的性能和作用，其中焦耳定律是继欧姆定律后又一重要电学定律，是本章的重点，在初中整个电学中占有重要地位。焦耳定律阐述了通电导体放出热量与相关因素的定量关系，教材是在定性实验的基础上直接引出焦耳定律，因此，做好影响通电导体放热因素的定性实验是理解焦耳定律的前提和关键，而该实验所蕴含的研究方法、实验设计思想更为重要，更有普遍意义。因此，本节内容是加强方法教育、培养学生学会质疑、学会协作、学会探究从而学会学习的良好课题。根据现代教学思想及认知心理学，结合本节内容特点及本校实际设备条件，本节课的教学程序我按学生认知发展规律进行设计，即创设类似科学研究的教学与学习情景（包括提出问题、猜想、确定研究方法并进行设计实验、揭示存在问题、动手实验、对实验结果进行总结归纳等），引导学生进行探索研究，使学生经历探索研究的各个环节，经历类似科学研究的全过程。
创设情境，提出问题，科学猜想
探究的动力来自于对问题的好奇， ( http: / / www.21cnjy.com )敏感丰富的联想和假设，来自于不同观点的撞击和争辩。好的情境创设能使学生自己发现或提出问题，可以培养学生发现问题，提出问题的能力。本课教学一开始，我就通过演示实验1，激起学生的学习兴趣，并在课前布置学生调查电流通过哪些用电器会发热，课内进行分析，使学生明白电流产生的热量有些的有益的，有些的有害的，这样既引入了新课，又激发了学生探究的热情。在此基础上，演示实验2，学生通过比较观察提出：“为什么灯炮和导线的发热情况不同？为什么同样的导线在接入大功率用电器时会显著发热？”并进一步提出本节探究的主题“电流产生的热量的多少到底与哪些因素有关？然后鼓励学生大胆猜想，指出科学猜想是研究自然科学的一种广泛应用的思想方法，它不是无根据的幻想，而是有客观根据的，经过讨论，学生猜想电热Q可能与I、R、t有关。通过猜想，有效培养了发散思维和想象力，培养了学生创新精神，并营造了一种民主、宽松、和谐的学习氛围。
设计实验，探究方案
教师要激活学生已有的知识，启发和引导学 ( http: / / www.21cnjy.com )生设计研究解决问题的方案，这时要渗透科学研究的策略、方法。为此，我让学生先说总体思路——控制变量法，由于“控制变量法”刚在“研究决定电功大小的因素”时刚用过，学生不难答出，教师再次提出，以前在研究什么问题的时候用过？促使学生联想回忆，强化对该方法的认识，突出本课重点。然后教师再提出有浅入深、由简单到复杂的问题引导学生先分步后进行综合的方法，帮助学生根据研究方法，理顺设计思路，设计时，让学生小组讨论，与他人交流，并评价他人，教师再选择投影部分学生设计的电路图并分析，以帮助中偏下学生明确设计思路，实现面向全体、分层教学的原则。
三、实验探究，分析讨论，得出规律
由于受实验条件的限制，该实验没有直接让学生 ( http: / / www.21cnjy.com )自主探索，而是教师根据研究方法及实施方案引导学生参与分步进行演示实验，学生记录实验结果，自主分析讨论得出结论。由于是通过定性实验得出I越大、Q越大的关系，易产生Q与I成正比的误解，因而对焦耳定律中Q与I2成正比不理解。为突破该认知难点，采用先让学生猜一猜Q与I、R、t的定量关系，等学生将错误想法充分暴露后，教师再将定量实验记录结果用幻灯投影出来，让学生自主分析，使学生自己发现错误，了解定性实验与定量实验的差别后，再介绍焦耳所做的研究，然后让学生集体朗读P46中的黑体字，并让学生通过抓关键字词的方法，促进概念的理解。
四、巩固应用，深化规律，总结提高
首先，我通过演示实验，让学生 ( http: / / www.21cnjy.com )用学过的知识解释实验现象，既起到释疑解惑的作用，又达到巩固新知识的作用，并让学生想一想电炉丝这种发热体的材料有何特点？然后，让学生自主学习课文，让学生归纳出电热器的优点，并了解电流热效应不利的一面，然后投影出示例题。最后让学生进行小结，让学生在学有收获的成功中走出课堂。
五、延伸课外，方法迁移
在作业中，我布置了一个研究性课题，供学 ( http: / / www.21cnjy.com )有余力的同学选做，目的促使学生将课堂上学到的方法、技能移植到新情景下，达到激发兴趣，迁移创新的目的。研究成果以实验报告或小论文形式在班级、年级中进行展示交流。
教学的反思体会：在这节课中，学生通过参 ( http: / / www.21cnjy.com )与实验探究，给予时间，进行猜想，然后设计实验，不但体验了探究规律的过程，突破了教学难点，而且从中掌握了探索自然科学规律的方法。这样的教学充分体现了学生在“做”中“学”，“学”中“悟”的现代教育思想和教育观念，把学生真正看成了个活生生的有思维、有自主能力的人，而不是一个待灌的瓶。这样的教学有利于点燃学生思维的火把，也有利于充分调动学生的学习积极性。教育的最终目的不是传授已有的知识，而是把作为人的独特本质的创造精神引发出来，使其成为能自觉、自由创造的人。设计有效的教学是达到上述目的的优化途径。